基于單片機(jī)的音頻信號(hào)分析儀的設(shè)計(jì)
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(3)A／D轉(zhuǎn)換模塊：因?yàn)?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/音頻">音頻信號(hào)的輸入只有一路，所以在12位可配置的A／D模塊的16個(gè)模擬輸入引腳中只用到AN6，初始化時(shí)，將該引腳配置為模擬輸入引腳，同時(shí)，因?yàn)樘幚砗蟮?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/音頻">音頻信號(hào)電壓為0～5 V，將A／D模塊的參考電壓設(shè)置為0 V，5 V。轉(zhuǎn)換輸出速率高達(dá)200 KSPS。
(4)DSP模塊：該數(shù)字微處理器是改良的哈佛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可實(shí)時(shí)分析，具有很高的分辨率。通過Microchip公司的MPLAB C30 C編譯器調(diào)用DSP模塊，該編譯器中提供49個(gè)DSP處理函數(shù)，可以完成全部的數(shù)字信號(hào)處理。
(5)LCD顯示模塊：用于直觀顯示頻譜波形。
(6)ICD2調(diào)試接口：選用Microchip公司的ICD2在線調(diào)試器，為此預(yù)留了ICD2調(diào)試接口。
(7)RC振蕩器：此單片機(jī)可工作在外部時(shí)鐘輸入、外部RC輸入、內(nèi)部快速RC振蕩器、內(nèi)部低功耗(RC)振蕩器四種模式，以及在低功耗時(shí)使用的后分頻器。本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部快速RC振蕩器，它能提供7．37 MHz的時(shí)鐘，由于要實(shí)現(xiàn)對(duì)音頻信號(hào)實(shí)時(shí)處理，所以沒有用到后分頻器。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/173569.htm
2 軟件設(shè)計(jì)
音頻系統(tǒng)主循環(huán)如圖3所示。
(1)經(jīng)過采樣、A／D轉(zhuǎn)換完成后，清除A／D使能標(biāo)志，得到離散化的數(shù)字信號(hào)。
(2)調(diào)用周期判定函數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)周期性的分析。
(3)調(diào)用FFT變換函數(shù)，對(duì)離散信號(hào)的快速傅里葉變換，實(shí)現(xiàn)時(shí)域到頻域的變換。
(4)顯示輸入信號(hào)的頻譜。
(5)計(jì)算信號(hào)的功率譜及計(jì)算最大功率。
(6)顯示信號(hào)的功率譜及最大功率。
2．1 A／D采樣
理論分析：因12位的A／D模塊，故量化單位為1／212，因頻率分辨率△f=100 Hz、FFT的子樣本點(diǎn)數(shù)N=512，故采樣頻率fs=51 200 Hz(fs≤N△f)、采樣周期Ts=1／51 200 s(采樣周期一采樣時(shí)間+轉(zhuǎn)換時(shí)間)。因振蕩頻率為7．37 MHz，故指令周期TCY=(1／7．37)×4=O．5μs。
實(shí)際控制：轉(zhuǎn)換時(shí)間為14個(gè)TAD(為正確A／D轉(zhuǎn)換，TAD=333．33 ns)。所以，配置A／D自動(dòng)采樣時(shí)間為6個(gè)TAD，A／D轉(zhuǎn)換時(shí)鐘為16TCY，則A／D轉(zhuǎn)換總時(shí)間為0．092 ms，采樣頻率為10．87 kHz。
A／D模塊工作在系統(tǒng)時(shí)鐘源、自動(dòng)轉(zhuǎn)換模式，每完成一次轉(zhuǎn)換進(jìn)入一次中斷。在程序中應(yīng)該定義一個(gè)采樣點(diǎn)數(shù)的結(jié)構(gòu)體，用于存放A／D采集到的數(shù)據(jù)，每個(gè)結(jié)構(gòu)體內(nèi)包括一個(gè)實(shí)部和一個(gè)虛部。在中斷服務(wù)子程序中，由A／D模塊采集到的數(shù)字量存儲(chǔ)到結(jié)構(gòu)體的實(shí)部，共進(jìn)行采樣點(diǎn)數(shù)次轉(zhuǎn)換，中斷服務(wù)子程序的流程如圖4所示。
評(píng)論