电话拨号音的识别

迟云飞

摘 要：为了提高信息安全，防止密码失窃，对电话拨号音（DTMF信号）的合成与识别进行了深入的分析和研究。利用话筒，单片机STC89C52RC和MT8880等芯片从硬件上实现了对电话拨号音的解码。经过运行测试，系统能够正确的对拨号音信号进行解码。研究结果具有一定的理论意义和实用价值。

关键词：DTMF；信号解码；MT8880；单片机

1 课题研究意义

DTMF（Dual Tone Multi Frequency）双音多频信号，是电话网中常用的信令，无论是家用电话、移动电话还是程控交换机，多采用DTMF信号发送接收号码。

DTMF信号的本质是一个高频信号和一个低频信号叠加所形成的一个组合信号，这使DTMF信号的编解码变得非常简单。正因如此，对使用该技术的应用带来了很大的安全隐患，通过对DTMF信号音的识别来窃取电话号码及银行卡密码之事屡见不鲜。通过对“电话拨号音的合成与识别”的分析和研究，从而对DTMF信号的编解码原理有清晰的认识，在此基础之上，使寻求一种可以增强其应用安全性的解决方案成为可能。同时，该课题也涉及到了语音识别技术的相关知识，从而在该基础上可进一步探索研究语音识别技术。

2 硬件识别系统的设计与实现

⑴硬件识别系统总体设计。电话拨号音为音频信号，而硬件电路所能检测和识别的却是电信号。所以，首先需要利用麦克风将声音信号转换为电信号，从而能够被硬件电路处理。

经麦克风转换后的信号便是DTMF信号。该信号由于受到环境中的各种噪音的干扰以及麦克风本身声电转换性能的影响而变得很微弱。硬件系统首先需要将麦克风采集的音频信号进行放大，以便满足后续电路的需要。LM386是专用的音频放大芯片，其放大增益最大可以达到200倍，并且其外围电路较简单。本系统利用LM386将麦克风所采集的信号进行放大。

经LM386放大的信号便可以作为MT8880的输入信号，MT8880是专用的DTMF信号编解码芯片，本系统主要是应用该芯片的解码功能。输入MT8880的音频信号首先经过一级放大电路的放大后，进入带通滤波电路，经滤波电路滤波后DTMF信号分解为两个正弦信号，分别对应着某按键的行频和列频。MT8880通过对该信号的行频和列频进行分析计算，从而判断出该信号所代表的按键具体是哪个按键。系统的原理框图如图1所示。

⑵硬件识别系统的程序设计。硬件识别系统的程序设计主要包括主程序设计和中断服务子程序设计两个部分。

在使用MT8880之前，需要对其进行初始化操作。初始化的作用主要是使MT8880进入准备工作的状态。然后需要设定MT8880的工作模式，本系统主要是应用了MT8880的DTMF模式和中断模式的组合工作方式。设定DTMF模式的作用主要是能够让MT8880能够进行正常的接收DTMF信号并进行识别，而设定中断模式的主要作用是当有有效的DTMF信号被正确接收和译码时，能够及时的通知单片机，从而进行相应的处理工作。因此主程序的设计主要是对MT8880的初始化操作。

中断服务程序的主要作用是，当有效的DTMF信号被正确接收时，在中断服务程序里要将该信号所对应的按键信息读出并且显示在七段数码管上。

主程序流程图和中断服务子程序分别如图2和图3所示。

经过运行测试，硬件识别系统能够正确的识别单个拨号音信号，并能够将识别后的拨号音信号显示在七段数码管上。

3 结论

本设计通过麦克风、LM386、MT8880和单片机STC89C52RC等芯片，在硬件上实现了电话拨号音的识别系统。经过运行测试，系统能够正确对电话拨号音进行识别。从而可知，在使用DTMF信号作为信息的载体的应用中，确实存在很大的安全隐患。因此，在对安全性要求较高的DTMF应用中，应将按键设计为无声的，以提高系统的安全性，从而防止个人重要信息的失窃。

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