众所周知，打电话需先拨号。一部固定的双音多频(DTMF)电话机， 在拨号后，由电话机内部电路根据所拨号码，产生与号码对应的双音多频 (DTMF)信号，通过线路传向程控交换机，经解码后进行主被叫双方的通话 接续。国标GB3378-82规定的双音频信号的频率组合及其与号码的关系如 下表所示：     高频群     H1     H2     H3     H4     低频群     1209     1336     1477     1633     L1     697     1     2     3     A     L2     770     4     5     6     B     L3     852     7     8     9     C     L4     941     *     0     #     D
对于DTMF电话机来说，由于拨号音与用户的通话语音实际上由同一条 电话线路传播，因此，如果将拨号音频直接传送给电话机的送话器(或麦克 风)，就可以以间接方式实现拨号，而不必在DTMF电话机上操作按键一一 顺序拨出被叫电话号码。
目前，移动终端(如手机、车载电话机等)和个人数字助理机(PDA) 及掌上电脑等，已经具有十分强大及丰富的智能功能，如其中之一的电话号 码簿功能，用户通过查询存储在手机或掌上电脑或PDA中的记录就可以轻松 地查找到所需要的电话号码(或者其他信息)，可在一定程度上取代手写记 录的电话簿。
然而，由于移动电话与固定电话通信资费间的差异，以及手机电磁波幅 射危害人体健康的问题，人们还是会尽量使用固定电话机打电话，即用户先 从手机(或个人数字助理机或掌上电脑)上查找到所要的电话号码，再按照 所显示的号码在固定电话机上拨号，需要手工敲击电话键盘进行，效率低、 出错率高，更重要的是没有让手机(或个人数字助理机或掌上电脑)物尽其 用。

本发明的目的是设计一种双音多频电话机的音频直接拨号方法，充分利 用手机或掌上电脑或PDA的电话号薄功能，对固定的双音多频电话机进行 音频直接拨号，既方便用户，又拓宽了手机或掌上电脑或PDA的应用。
实现本发明目的的技术方案是这样的：一种双音多频电话机的音频直接 拨号方法，其特征在于包括以下处理步骤：
A.在手机软件中设置与自身号码薄中存储的电话号码序列相关联的双 音多频拨号功能选项，在用户选中存储在电话号码簿中的一个电话号码序列 的双音多频拨号功能选项后，由人机界面前台程序主动调用双音多频拨号后 台任务程序；
B.在双音多频拨号功能选项被激活后，由双音多频信号生成器为选中的 电话号码序列中的每一个号码生成对应的双音多频信号；
C.间隔地由手机扬声器输出选中电话号码序列中与每一个号码对应的 双音多频信号；
D.由双音多频固定电话机的送话器直接接收该双音多频拨号音序列， 进行双音多频拨号。
所述步骤B中，双音多频信号生成器生成双音多频信号的方法是：
B1.将与每一拨号键内容对应的音频作为一个基本文件，存储在音频直 接拨号装置的存储体中；
B2.按电话号码序列顺序从存储体中调出相应的基本文件，间隔播放。
所述步骤B中，双音多频信号生成器生成双音多频信号的方法是：
B3.将组合双音多频信号的每一种单频作为一个基本文件，存储在音频 直接拨号装置的存储体中；
B4.按电话号码序列顺序从存储体中一次调出相应的两个基本文件，进 行组合后间隔播放。
所述步骤B中，所述双音多频信号生成器生成双音多频信号的方法， 是利用与每一个电话号码对应的两个单频频率值的正弦或余弦函数，在n个 离散时刻，分别计算各时刻对应信号的幅值，n个幅值组成与一个电话号码 相对应的双音多频信号数据，n是正整数；
按电话号码序列顺序输出与每一号码对应的数据，产生双音多频拨号音 序列。
所述的步骤C中，还包括同时将音频直接拨号装置的输出音量调整至 最大。
本发明的双音多频电话机的音频直接拨号方法中所使用的装置，是设置 有双音多频拨号功能的手机或掌上电脑或个人数字助理机，包括双音多频信 号发生器和与之连接的放大器，双音多频发生器的控制端与手机或掌上电脑 或个人数字助理机的控制电路连接，放大器输出端与手机或掌上电脑或个人 数字助理机的扬声器连接。
所述的双音多频发生器是一个能依次产生各个双音多频信号的集成电 路模块。
所述的双音多频发生器是一个能一次产生双音多频序列信号的集成电 路模块。
本发明让手机或掌上电脑或个人数字助理机通过软、硬件方式产生DTMF 拨号音序列，使它们可以直接地对DTMF电话机进行拨号。本发明的DTMF信号 生成方法、手机或掌上电脑或个人数字助理机的音频信号输出方法，以及对 DTMF固定电话机的自动拨号方法，可广泛应用于无线及有线电话通讯中。
本发明的优点是：在几乎不增加成本的情况下，通过为手机或掌上电脑 或个人数字助理机附加新的功能，实现双音多频电话机的音频直接拨号。尽 管手机本身就是通话工具，但在手机与固定电话机同时存在的情况下，为节 约通话成本，确保通话质量，用户选择固定电话机优于选择移动电话机。本 发明直接利用手机(或掌上电脑或个人数字助理机)中存放的电话号码(和 强大的记忆、智能管理功能)对固定电话拨号，恰好符合用户的这种需求， 为用户带来方便。此外，在手机因暂时欠费被停机时，还可利用它的双音多 频信号功能直接对双音多频固定电话机拨号。
附图说明
图1是本发明的音频直接拨号方法示意图；
图2a是手机(或掌上电脑或PDA)中MMI前台与DTMF拨号后台的 软件接口原理图；
图2b是MMI前台处理流程框图；
图3是本发明的用手机(或掌上电脑或PDA)软件产生音频拨号音的 第一种方法实施流程、原理图，包括图3a、图3b和图3c；
图4是本发明的用手机(或掌上电脑或PDA)软件产生音频拨号音的 第二种方法实施流程框图；
图5a是按本发明方法生成号码序列“1122”时的数字DTMF信号序列 示意图，图5b、5c和5d分别示出利用计算方法生成图5a中号码“1”时的 双音多频拨号信号的位置轨迹示意图；
图6是本发明的用手机(或掌上电脑或PDA)软件产生音频拨号音的 第三种方法实施流程框图；
图7是本发明的音频直接拨号装置-手机(或掌上电脑或PDA)的原 理性结构框图；
图8是本发明的用手机(或掌上电脑或PDA)硬件产生音频拨号音的 实施流程框图。

参见图1，本发明的方法是利用手机(或掌上电脑或PDA)产生DTMF拨号 音序列，如图中所示的87654321，对DTMF电话机(对准送话器或麦克风)直 接拨号的方法。
如图中所示，当用户使用手机时，选中所要的电话号码序列后，将手机扬 声器对准DTMF电话机的麦克风，用户按下手机设定的按键，激活手机DTMF拨 号功能产生拨号音序列，拨号音序列进入麦克风实现电话机的直接音频拨号。
包括下列步骤：在手机软件中设置DTMF拨号功能选项，此选项与手机电话 号码簿中存储的电话号码序列相关联，当用户以按键等方式选中DTMF拨号功能 选项时，激活DTMF拨号功能，手机利用软件方法为选中的一个电话号码序列中 的每一个号码生成DTMF信号，多个DTMF信号通过手机扬声器间隔输出形成 DTMF拨号音序列，当手机扬声器对准DTMF电话机的送话器(麦克风)时，拨 号音序列进入DTMF电话机，实现直接拨号。从有利于拨号考虑，应该提高信噪 比，所以可在拨号时，由手机系统自动将手机扬声器输出音量调至最大。
本发明产生DTMF拨号音序列使DTMF电话机拨号，手机(或掌上电脑或PDA) 可通过软件或硬件方式产生DTMF信号。
第一种软件方式是在手机(或掌上电脑或PDA)记忆体中存储DTMF信号文 件，通过调用DTMF信号文件产生DTMF拨号音。
在手机(或掌上电脑或PDA)记忆体中存储可以用于形成任意DTMF拨号音 序列的多个基本文件，文件的数量一般为12个，分别对应“0”，“1”…“8”， “9”，“*”，以及“#”共12个按键名称的DTMF信号。
如由表1中列出的DTMF标准高频群4个频率，低频群4个频率，组合成的 DTMF双音频电话机所需的“0”～“9”，“*”，“#”，以及“A”，“B”，“C”，“D” 共16个按键所需的音频。其中高频群H4所对应的4个键“A”，“B”，“C”，“D” 为特殊用途所需，考虑到手机(或掌上电脑或PDA)存储电话号码时只考虑“0”～ “9”、“*”、“#”共12个键，而且一般用户并不需要“A”，“B”，“C”，“D”键， 因此可以只保存12个DTMF信号的基本文件。
每个存储的DTMF信号基本文件的时长，按照国标GB3378-82，应至少为 30ms，但是为了增加拨号的可靠性，应该增加信号的时长，例如可以采用100ms。 实施时可以使每个存储的DTMF信号基本文件的时长为100ms，也可以利用软件， 通过多次播放来实现信号时长的增加，例如，让单个信号基本文件的时长为 50ms，连续播放两次就可以实现一个100ms时长的信号输出。
所存储的每个拨号音基本文件的信号幅度，应设置为越大越好，可以设置 为最大，以有利于提高输出信号的信噪比。
第二种软件方式是在手机(或掌上电脑或PDA)记忆体中存储单频信号基 本文件，是可以用于组合出任意拨号音序列的单音频信号的多个基本文件，通 过调用两个单频信号基本文件并进行相加组合来产生一个电话号码的DTMF信 号。
此时的基本文件数量至少有7个，是用于产生任意一个拨号音序列的单音 频信号文件，分别对应于DTMF高频群频率1209Hz，1336Hz和1477Hz，以及 低频群频率697Hz，770Hz，852Hz和941Hz，共7个频率。每个单音频信号 文件存储为一个单音频信号。这样，7个单音频文件就可以满足生成“0”～“9”、 “*”、“#”共12个按键名称中的任一个名称的DTMF信号了。
每个单音频信号基本文件的时长，按标准规定也应至少为30ms，但是为了 增加拨号的可靠性，可以增加信号的时长，例如可以采用100ms，也可通过连 续播放的方法来增加信号时长。
每个拨号音文件所存储信号的幅度，可以设置为最高幅度的一半，这样， 可以保证两个单音频文件所存储的对应采样点数值在直接相加时不失真，形成 双音频信号的一个采样点数值。当然也可以设置为其他幅值，这时两个单音频 文件的对应采样值相加时，要考虑相加时的幅值缩放，以免信号失真。
第三种软件方式是利用手机(或掌上电脑或PDA)的计算功能，通过计算 产生DTMF信号，计算公式如下：
$V_n=A_1\times \sin (\frac{2\mathrm{\pi n}}{f_n}\times f_1+{\phi }_1)+A_2\times \sin (\frac{2\mathrm{\pi n}}{f_n}\times f_2+{\phi }_2)$         (公式1)
其中n是表示离散时间序列的当前位置，f1和f2分别是生成一个电话号码 所对应的两种频率值，fn是信号的采样频率，A1和A2是信号幅值或增益系数， 一般可以让A1＝A2，φ1和φ2分别是相位偏移量，默认值可以为零。
数据流Vn不断输出，产生DTMF信号。例如号码“6”的DTMF信号，采 样频率fn＝8000Hz，生成信号包含两个频率f1＝770Hz，f2＝1477Hz。
公式1中的任一个sin函数可以替换成cos函数，因为这不影响输出信号 的频率构成。
参见图2，图2a为MMI(人机界面)前台和DTMF拨号后台的软件接口原理 图，图2b为MMI前台处理流程图。
本发明利用手机(或PDA或掌上电脑)生成DTMF信号的方法，是通过以下 技术方案实现的，以手机为例，如图2a所示流程：
由MMI(人机界面)前台程序向DTMF拨号后台任务程序发出调用请求，MMI 前台程序负责处理用户与手机间的人机交互，和在获知用户选择后，调用后台 DTMF功能；
DTMF拨号后台任务程序收到请求后，读取用户选中的电话号码序列，调整 手机音量至最大，利用软件合成或硬件生成的方法产生DTMF拨号音序列，DTMF 拨号音序列通过手机扬声器输出。
产生DTMF拨号音序列的任务完成后，DTMF拨号后台任务程序通知前台程 序“拨号结束确认”，MMI前台程序接收到后台DTMF拨号程序任务完成信号后， 向用户显示“重拨”或“退出”选项，或转入其他状态，如提示用户作新的操 作。在用户选择“重拨”的情况下，可再次调用DTMF拨号功能。
图2b中进一步示出由MMI(人机界面)前台程序向DTMF拨号后台任务程 序发出调用请求的过程。在与手机电话簿中的人名或电话号码序列相关联的菜 单选项中设置DTMF拨号功能选项，此选项与手机电话号码簿中存储的电话号码 序列相关联，对于存储在手机电话号码簿中的每一个电话号码序列，当用户以 按键等方式选中其DTMF拨号功能选项后，MMI软件前台程序主动调用后台DTMF 拨号程序，实现DTMF拨号功能。具体步骤包括：
由用户按下菜单选项；
进入菜单选项；
选择菜单选项；和
执行菜单功能，向DTMF拨号后台任务程序发出DTMF拨号请求。
DTMF拨号后台任务程序也是DTMF拨号程序，负责接收前台调用请求，读 取用户选中的电话号码序列，将手机音量调整至最大，利用软件合成或硬件生 成的方法产生DTMF拨号音序列。
参见图3a，为典型的利用手机(或掌上电脑或PDA)系统产生DTMF拨号音 序列的原理框图。包括中央处理器和分别与中央处理器连接的输入装置、数/ 模转换器、显示屏、和存储器，扬声器与数/模转换器连接，存储器中存储有电 话号码簿和DTMF数字信号文件。该结构可用于实现前述利用软件方法来产生 DTMF拨号音序列。
在存储器中存储DTMF数字信号文件，通过调用DTMF数字信号文件产生 DTMF拨号音序列。
该DTMF数字信号文件是存储在手机(或掌上电脑或PDA)存储器中的可以 用于组合出任意DTMF拨号音序列信号的多个文件，如12个分别对应“0”，“1”… “8”，“9”，“*”，以及“#”的DTMF信号。为了增加拨号的可靠性，应该增加 所存储的每一文件的信号时长，如由标准的30ms增加至100ms，也可将存储的 每一文件的信号时长设置为50ms，在软件控制下重复播放两次，就可以实现一 个100ms信号时长的输出。
图5a中示出号码序列“1122”的数字DTMF信号序列，信号时长为100毫 秒，两信号间间隔100毫秒。存储的信号文件可以是经压缩处理过的，也可以 是未经压缩处理过的(图中A表示信号幅度，横轴下数字表示采样点或采样时 刻)。
用以存储DTMF信号文件的存储器，是指手机(或掌上电脑或PDA)中一切 可以用来存储数字DTMF信号的器件，可以是手机(或掌上电脑或PDA)里的ROM， EPROM，FLASH存储器，手机(或掌上电脑或PDA)芯片中固化数据的部分，也可 以是手机(或掌上电脑或PDA)的外围芯片，例如录音芯片等。
结合参见图3b，是利用软件方式生成DTMF拨号音序列的第一种方法流程。 当用户选择了要拨的号码并启动拨号后，依据下列步骤生成DTMF拨号音序列， 假设要产生的电话号码位数记为N，当前为第K次产生DTMF信号，记为位数K：
第1步，产生DTMF信号，开始；
第2步，初始化，取得用户选中号码序列，将当前位数K置为1；
第3步，取得与第K个号码对应的DTMF数字信号文件在存储器中的起始地址；
第4步，读取该地址中所存储的与第K个号码所对应的双音频数字信号；
第5步，对与第K个号码所对应的数字双音频信号进行数/模转换；
第6步，扬声器播放模拟双音频信号；
第7步，位数记号K增1(K＝K+1)；
第8步，K大于N吗？如果K≥N，则进入第10步，结束整个产生DTMF信号的过 程，如果K＜N，则进入第9步，然后重复执行步骤3至步骤8；
第9步，间隔100毫秒，返回到第3步，继续产生下一个，即第(K+1)个DTMF 信号，重复第3步到第8步的过程；
第10步，结束DTMF信号的产生过程。
其中，第3步中读取数字双音频信号的起始地址，是通过号码名称，进而查 找该号码对应的数字双音频信号文件的起始地址，获得此地址是为步骤4读取数 据做准备，如图3c所示，图中左侧是号码名称，右侧是与号码名称对应的数字 双音频信号文件在存储器中的起始地址。
此外，在第4步中，若读取的数字双音频信号文件是经编码压缩过的，则还 应先解码，然后再送至D/A转换和扬声播放。
参见图4，是利用软件方式生成DTMF拨号音序列的第二种方法流程。
在存储器中存储DTMF数字信号文件，通过调用DTMF数字信号文件产生 DTMF拨号音序列。
该DTMF数字信号文件是存储在手机存储器中、可以用于组合出任意DTMF 拨号音序列信号的多个单音频信号文件，如7个用于产生任意一个拨号音序列 的单音频信号文件，分别对应于DTMF高频群频率1209Hz，1336Hz和1477Hz， 以及低频群频率697Hz，770Hz，852Hz和941Hz，共7个频率，每个单音 频信号文件存储为一个单音频信号。7个单音频信号文件两两组合，就可以满 足生成“0”～“9”、“*”、“#”共12个号码中任一个号码的DTMF信号了。
每个单音频信号文件的时长，也应至少为30ms，但是为了增加拨号的可靠 性，应增加信号的时长，如100ms，其实现方法可以同第一种方法。
如图5a所示的号码序列为“1122”的数字DTMF信号序列。
所指的用以存储单频信号的存储器可以是手机中一切可以用来存储数字信 号的器件，可以是手机(或掌上电脑或PDA)里的ROM，EPROM，FLASH存储器， 手机(或掌上电脑或PDA)芯片中用于固化数据的部分，也可以是手机(或掌 上电脑或PDA)的外围芯片，例如录音芯片等。
图4中，当用户选择了要拨的号码并启动拨号后，依据图示步骤生成DTMF 拨号音序列，假设要产生的电话号码位数为N，当前为第K次产生DTMF信号， 记为位数K；
第1步，产生DTMF信号，开始；
第2步，初始化，取得用户选中号码序列，将当前位数K置为1；
第3步，取得与第K个号码对应的低频数字单音频信号文件在存储器中的起 始地址；
第4步，取得与第K个号码对应的高频数字单音频信号文件在存储器中的起 始地址；
第5步，将地址中存储的高频、低频数字信号，按对应采样点相加，得到双 音频DTMF信号；
第6步，对第K个号码所对应的数字双音频信号进行数/模转换；
第7步，扬声器播放模拟双音频信号；
第8步，位数记号K增1(K＝K+1)；
第9步，K大于N吗？如果K≥N，则进入第11步，结束整个产生DTMF信号的过 程，如果K＜N，则进入第10步，然后重复执行步骤3至步骤9；
第10步，间隔100毫秒，返回到第3步，继续产生下一个，即第(K+1)个DTMF 信号，重复第3步到第9步的过程；
第11步，结束DTMF信号的产生过程。
其中，在第5步中，若存储的数字单音频信号文件(包括高频和低频)是 经编码压缩过的，则应先解码后相加，然后再送至D/A转换和扬声器播放。
此外，两个单音频信号文件在作对应采样点的数值直接相加、形成双音频 信号的一个采样点数值的时候，应考虑相加值不能溢出的问题，以免信号幅度 失真，避免该问题产生的方法，可以通过先缩小采样点幅度再进行相加来解决。
参见图6，是利用软件方式生成DTMF拨号音序列的第三种方法流程，即利 用手机的计算功能，计算产生DTMF信号。
一个DTMF双音频信号是由两个单音频信号组合而成的，设f1和f2分别是对 应每一个号码的两单音频频率值，可以将双音频信号看成是两个分别以f1和f2 为频率的周期性正弦或周期性余弦函数的相加。
如图5a所示为号码序列“1122”的数字DTMF信号序列，如图5b所示为图 5a中号码“1”的数字DTMF信号，是由时刻1、2、3、……、15(n＝15)即 15个采样点时的幅度A(Vn)组成的数据流轨迹，图中采样频率为8000Hz。如 图5c中示出对应号码“1”的低频信号的15个采样点，f1＝596Hz，如图5d中示 出对应号码“1”的高频信号的15个采样点，f2＝1209Hz。图5b中的数字DTMF 信号为图5c和图5d中的两单频信号的和。
上述两信号相加可用下面公式表示：
$V_n=A_1\times \sin (\frac{2\mathrm{\pi n}}{f_n}\times f_1+{\phi }_1)+A_2\times \sin (\frac{2\mathrm{\pi n}}{f_n}\times f_2+{\phi }_2)$          (公式1)
其中n表示离散时间序列的当前位置，f1和f2分别是每一个号码对应的两 种频率值，fn是信号的采样频率，例如fn＝8000Hz，A1和A2是幅值或增益系数， 一般可以让A1＝A2，φ1和φ2分别是相位偏移量，默认值可以为零。数据流Vn 不断输出，产生DTMF信号。
图6中，当用户选择了要拨的号码并启动拨号后，依据图示步骤生成DTMF 拨号音序列，假设要产生的电话号码位数为N，当前为第K次产生DTMF信号， 记为位数K；
第1步，产生DTMF信号，开始；
第2步，取得用户选中号码序列，初始化，将当前位数K置为1；
第3步，取得第K个号码对应的DTMF信号的两个频率f1，f2；
第4步，设定当前DTMF信号数据流从第n点开始，n＝0；
第5步，根据公式(1)求出当前DTMF信号数据流第n点的值；
第6步，将数据流送往语音处理电路，进行数模转换；
第7步，功率放大后通过扬声器输出；
第8步，点数n加1(n＝n+1)；
第9步，是否满足时长要求(如100ms)？是则进入第10步，否则转至第5 步；
第10步，位数记号K增1(K＝K+1)；
第11步，加入时间间隔100毫秒；
第12步，K大于N吗？如果K≥N，则进入第13步，结束整个产生DTMF信号的 过程，如果K＜N，则返回第3步，重复执行步骤3至步骤12；
第13步，DTMF信号产生结束。
参见图7，图中示出利用硬件生成DTMF信号时的手机结构(除无线电路外， 掌上电脑或PDA的基本结构与图中所示相同，不再例举)。手机原结构主要包括 电源电路712、控制电路701、存储器706、无线电路707、语音处理电路705、 LCD显示器708、用户操作界面709、显示用发光二极管711、蜂鸣器BZ、马达 M、扬声器704、麦克风710等，增加了采用成品集成电路的双音多频信号发生 器702(如DTMF编码器TMS320C10，如HOLTEK公司出品的HT9200A/9200B型 DTMF发生器)及其放大器703，在控制电路701控制下依次产生DTMF信号序列。
参见图8结合参见图7，当用户选择了要拨的号码序列并启动拨号后，手 机控制电路701控制DTMF发生器702按下述步骤依次产生DTMF信号，设要产 生的电话号码位数记为N，当前为第K次产生DTMF信号，记为位数K。
第1步，产生DTMF信号，开始；
第2步，初始化，将当前位数K置为1；
第3步，控制电路701向DTMF发生器702发送代表第K个号码的控制信号；
第4步，DTMF发生器702产生与第K个号码对应的DTMF信号，送至放大器703；
第5步，放大器703将与第K个号码对应的DTMF信号放大，送至扬声器704；
第6步，扬声器704播放经放大的与第K个号码对应的DTMF信号；
第7步，位数记号K增1(K＝K+1)；
第8步，K大于N吗？如果K≥N，则进入第10步，结束整个产生DTMF信号的过 程，如果K＜N，则进入第9步，然后重复执行步骤3至步骤8；
第9步，间隔100毫秒，返回第3步，继续产生下一个，即第(K+1)个DTMF 信号，重复第3步到第8步的过程；
第10步，产生DTMF信号结束。
图7所示实施例中，也可采用成品的能一次产生DTMF信号序列的双音频发 生器集成电路，控制电路将用户选中的电话号码序列一次性送至该DTMF发生 器，由该DTMF发生器根据接收到的号码序列自动产生具有固定时间间隔的DTMF 信号序列，控制电路无需考虑两个号码信号间的时间间隔。DTMF信号通过放大 器、扬声器播放出去。
本发明充份利用手机或掌上电脑或个人数字助理机(PDA)的电话号码簿功 能，在用户选中电话号码序列，并将手机或掌上电脑或个人数字助理机(PDA) 的扬声器对准DTMF固定电话机的麦克风后，只需按下手机或掌上电脑或个人数 字助理机(PDA)上设定的功能键，激活其DTMF拨号功能，就可产生所需要的DTMF 拨号音序列，进入固定电话机的麦克风，实现电话机的直接拨号。产生所需要 的DTMF拨号音序列则可有包括硬件、软件在内的多种方法。