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基于DSPIC30F6014A單片機(jī)的音頻信號(hào)分析儀的設(shè)計(jì)

作者： 時(shí)間：2010-07-05 來源：網(wǎng)絡(luò) 收藏
目前，大多數(shù)音頻信號(hào)處理儀不但體積大而且價(jià)格貴，在一些特殊方面難以普及使用，而嵌入式系統(tǒng)分析儀具有小巧可靠的特點(diǎn)，所以開發(fā)基于特殊功能單片機(jī)的音頻分析儀器是語音識(shí)別的基礎(chǔ)，具有很好的現(xiàn)實(shí)意義。信號(hào)分析原理是將信號(hào)從時(shí)間域轉(zhuǎn)換成頻率域，使原始信號(hào)中不明顯特性變得明顯，便于分析處理。對(duì)于音頻信號(hào)來說，其主要特征參數(shù)為幅度譜、功率譜。該音頻信號(hào)分析儀的工作過程為：對(duì)音頻信號(hào)限幅放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換、快速傅里葉變換(FFT，時(shí)域到頻域的轉(zhuǎn)換)、特征值提取；從到音頻信號(hào)的幅度譜，進(jìn)而得到音頻信號(hào)的功率譜。
　　1 硬件設(shè)計(jì)
　　“智能家居”(SmartHome)也稱智能住宅。家居網(wǎng)絡(luò)智能控制系統(tǒng)就是利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)和嵌入式技術(shù)，將家中的各種設(shè)備通過家庭網(wǎng)絡(luò)連接成系統(tǒng)。整個(gè)智能家居系統(tǒng)的構(gòu)成如圖1所示。在該系統(tǒng)中，對(duì)于某些家用電器設(shè)備的監(jiān)測(cè)與控制需要進(jìn)行音頻信號(hào)的分析。
　　本設(shè)計(jì)選用Microchip公司的
　　(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。
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