简述

DTMF是正弦波的叠加，众所周知，Arduino没有DAC，因此要想仅用ArduinoUNO生成DTMF信号，就必须利用PWM这样的方法。

代码

效果：烧进程序后，将喇叭一边接11号，一边接地，可以考虑加几个电容来滤除谐波、阻隔直流。

#include "Arduino.h"#define WAVE_TABLE_SIZE 200#define DTMF_PORT PORTD //输出端口PORTD，0-7号
#define DTMF_DDR DDRD //GPIO_PORTD功能配置寄存器#define BUZZ_TIME 1000
#define DELAY_TIME 2000
//正弦表
unsigned char waveTable[WAVE_TABLE_SIZE] = { 64,  66,  68,  69,  71,  73,  75,  77,  79,  80,  82,  84,  86,  88,  89, 91,  93,  94,  96,  97,  99, 101, 102, 103, 105, 106, 107, 109, 110, 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 120, 121, 121, 122, 122, 123, 123, 123, 123, 124, 124, 124, 124, 124, 123, 123, 123, 123, 122, 122, 121, 121, 120, 120, 119, 118, 117, 116, 115, 114, 113, 112, 111, 110, 109, 107, 106, 105, 103, 102, 101,  99,  97,  96,  94,  93,  91,  89,  88,  86,  84, 82,  80,  79,  77,  75,  73,  71,  69,  68,  66,  64,  62,  60,  58,  56, 54,  53,  51,  49,  47,  45,  43,  42,  40,  38,  37,  35,  33,  32,  30, 28,  27,  26,  24,  23,  21,  20,  19,  18,  16,  15,  14,  13,  12,  11, 10,   9,   9,   8,   7,   7,   6,   6,   5,   5,   4,   4,   4,   4,   4, 04,   4,   4,   4,   4,   4,   5,   5,   6,   6,   7,   7,   8,   9,   9, 10,  11,  12,  13,  14,  15,  16,  18,  19,  20,  21,  23,  24,  26,  27, 28,  30,  32,  33,  35,  37,  38,  40,  42,  43,  45,  47,  49,  51,  53, 54,  56,  58,  60,  62 };//步长表
unsigned char stepTable[]={14,15,17,19,24,27,30};unsigned char *f1_ptr;
unsigned char f1_step;unsigned char *f2_ptr;unsigned char f2_step;//Timer1使能
void enableTimer1()//fs=10khz @1Mhz Crystal
{noInterrupts();// Initialize TIMER1 registers to known state. TCCR1A = 0;TCCR1B = 0;TCNT1 = 0;TIMSK1 = 0;// Set TIMER1 to 10KHz. OCR1A = 24;TCCR1B |= (1 << WGM12);TCCR1B |= (1 << CS11) | (1 << CS10);// Enable TIMER1 interrupt.TIMSK1 |= (1 << OCIE1A);interrupts();}//Timer1关闭
void disableTimer1()
{noInterrupts();TCCR1A = 0;TCCR1B = 0;TCNT1 = 0;TIMSK1 = 0;interrupts();
}void genDTMF(int f1,int f2,int duration)
{//配置指针f1_ptr=waveTable;f1_step=stepTable[f1];f2_ptr=waveTable;f2_step=stepTable[f2];//启动Timer1enableTimer1();//等待durationfor(int i=0;i<duration;i++)delay(1);//关闭Timer1disableTimer1();Timer2PWMCtrl(0);
}//Timer1中断服务函数
ISR(TIMER1_COMPA_vect)
{//输出正弦表//DTMF_PORT=*f1_ptr+*f2_ptr;Timer2PWMCtrl(*f1_ptr+*f2_ptr);f1_ptr+=f1_step;f2_ptr+=f2_step;//指针移位 TODO：利用Duff‘s Device优化效率if(f1_ptr-waveTable>=WAVE_TABLE_SIZE)f1_ptr-=WAVE_TABLE_SIZE;if(f2_ptr-waveTable>=WAVE_TABLE_SIZE)f2_ptr-=WAVE_TABLE_SIZE;
}void Timer2PWMCtrl(unsigned char val)
{TCCR2A = _BV(COM2A1) | _BV(COM2B1) | _BV(WGM21) | _BV(WGM20);//设置PWM模式和输出管脚TCCR2B = _BV(CS20);//设置不分频，实际上8分频就已经满足条件了，16m/8/256=7812.5//CS2  Divisor  Frequency//001    1        31372.55//010    8        3921.16//011    32       980.39//100    64       490.20   <--DEFAULT//101    128      245.10//110    256      122.55//111    1024     30.64OCR2A = val;//占空比0-255
}
void setup() {pinMode(11,OUTPUT);Serial.begin(9600);
}//播放DTMF
void loop() {// put your main code here, to run repeatedly:Serial.println("1");genDTMF(0,4,BUZZ_TIME);delay(DELAY_TIME);Serial.println("2");genDTMF(0,5,BUZZ_TIME);delay(DELAY_TIME);Serial.println("3");genDTMF(0,6,BUZZ_TIME);delay(DELAY_TIME);Serial.println("4");genDTMF(1,4,BUZZ_TIME);delay(DELAY_TIME);Serial.println("5");genDTMF(1,5,BUZZ_TIME);delay(DELAY_TIME);Serial.println("6");genDTMF(1,6,BUZZ_TIME);delay(DELAY_TIME);Serial.println("7");genDTMF(2,4,BUZZ_TIME);delay(DELAY_TIME);Serial.println("8");genDTMF(2,5,BUZZ_TIME);delay(DELAY_TIME);Serial.println("9");genDTMF(2,6,BUZZ_TIME);delay(DELAY_TIME);Serial.println("0");genDTMF(3,5,BUZZ_TIME);delay(DELAY_TIME);
}

为什么用定时器？

为了保证精准的采样率

为什么不用analogWrite？

Arduino自带的analogWrite默认使用64分频产生脉宽调制波，以与3和11号引脚连接的Timer2为例，16Mhz（晶振主频）/64/256=976.5625Hz，这样的调制频率远不够产生DTMF信号所需的最低采样率（请参考奈奎斯特采样定则）。

为什么用正弦表？

UNO的主控Atmega328p算力不够，很难在采样周期间隔内将下一个所需的幅值算出来，所以要用正弦表做加速，正弦表就是一个周期的sin，采样精度越高，效果越好，通过调节遍历的步长，即可产生相应频率的正弦波。

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『数字信号处理实践』仅利用ArduinoUNO通过脉宽调制生成DTMF

『数字信号处理实践』仅利用ArduinoUNO通过脉宽调制生成DTMF

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为什么用定时器？

为什么不用analogWrite？

为什么用正弦表？

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