基于MSP430F1611單片機(jī)的音頻信號分析
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2．2 前端放大器的設(shè)計(jì)
由于輸入音頻信號的幅度可能會較大，我們假設(shè)外界給予的信號能達(dá)到10 V峰峰值，而MSP430F1611單片機(jī)片內(nèi)AD采集信號范圍為0～2．51 V，故需將信號進(jìn)行壓縮。經(jīng)綜合考慮，本系統(tǒng)分為4檔，并保證每檔都有重疊的部分。100 mV以下通過低失調(diào)運(yùn)放op07放大27．6 dB(24倍)，90 mV～2．5V范圍內(nèi)直通，而在2～5 V范圍內(nèi)通過電阻分壓衰減6．02 dB(2倍)。同樣在4～10 V范圍內(nèi)衰減12．04 dB(4倍)，然后通過輸入設(shè)備進(jìn)行手動選檔，控制每路繼電器的通斷，選擇到最適合的檔位，再將此信號經(jīng)過電平搬移電路后緩沖輸入單片機(jī)采樣進(jìn)行FFT計(jì)算。本模塊在級聯(lián)時(shí)注重了對前后級的隔離，加入了緩沖級，使測量信號幅度的誤差減小，如圖3所示。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/172826.htm
2．3 音頻信號周期性的判斷及周期測量
本系統(tǒng)通過設(shè)定功率門限值，能有效地判斷所送入的信號是否具有周期性，并計(jì)算出周期信號的周期值。對于一般的周期信號f(t)，將f(t)展開成傅里葉級數(shù)得：
將式(1)兩邊取傅里葉變換得：
可看出一般的周期信號是由一系列的沖激函數(shù)組成的離散頻譜，且沖激發(fā)生在信號的諧波頻率處(0，±w1，±2w2...)，而非周期信號的頻譜是連續(xù)的，所以信號頻譜分布較分散，在頻譜上不可能有大的階躍，這樣可通過設(shè)定一功率門限值，如果有大于此門限值的頻譜存在就是周期信號，反之則不是，當(dāng)判斷信號為周期信號時(shí)，將信號送入比較器，產(chǎn)生的脈沖信號送入單片機(jī)計(jì)數(shù)從而判斷其周期。經(jīng)過多次試驗(yàn)，選擇一個(gè)較好的門限值，這樣就能判斷很大部分的信號(如三角波、鋸齒波、正弦波)是否具有周期性，從而準(zhǔn)確計(jì)算出信號的周期。
2．4 音頻信號失真度的測量
對于正弦信號來說，基波頻譜的功率值總是最大的，可通過此方法來判斷基波的頻譜，從而得到基波的功率。正弦信號的失真度定義為信號中全部諧波分量的能量與基波能量之比的平方根值，設(shè)正弦信號的基波功率為P1，信號的總功率為P，則正弦信號的失真度為
通過所分析出來的各頻譜功率即可計(jì)算出正弦信號的失真度。
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