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目前，大多數(shù)音頻信號處理儀不但體積大而且價格貴，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，所以開發(fā)基于特殊功能單片機的音頻分析儀器是語音識別的基礎(chǔ)，具有很好的現(xiàn)實意義。信號分析原理是將信號從時間域轉(zhuǎn)換成頻率域，使原始信號中不明顯特性變得明顯，便于分析處理。對于音頻信號來說，其主要特征參數(shù)為幅度譜、功率譜。該音頻信號分析儀的工作過程為：對音頻信號限幅放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換、快速傅里葉變換(FFT，時域到頻域的轉(zhuǎn)換)、特征值提??；從到音頻信號的幅度譜，進而得到音頻信號的功率譜。
1 硬件設(shè)計
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“智能家居”(SmartHome)也稱智能住宅。家居網(wǎng)絡(luò)智能控制系統(tǒng)就是利用先進的計算機技術(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)。整個智能家居系統(tǒng)的構(gòu)成如圖1所示。在該系統(tǒng)中，對于某些家用電器設(shè)備的監(jiān)測與控制需要進行音頻信號的分析。
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本設(shè)計選用Microchip公司的DSPIC30F6014A單片機為核心處理器，該芯片是MCU技術(shù)與DSP技術(shù)的結(jié)合，既包含了16位MCU的控制功能，又融合了DSP的高速運算技術(shù)，實際上就是數(shù)字微處理器、可方便地實現(xiàn)音頻信號分析的各種功能。音頻系統(tǒng)框圖如圖2所示，包括電源模塊、預制電路、A／D轉(zhuǎn)換模塊、DSP模塊、LCD顯示模塊等幾個部分。各模塊以及接口的具體設(shè)計和實現(xiàn)功能如下：
(1)電源模塊：采用直流三端穩(wěn)壓電源設(shè)計，220 V交流電經(jīng)降壓、整流、濾波和穩(wěn)壓后，轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)需要的±5 V、±12 V電源電壓。
(2)預制電路：為保證輸入頻寬在音頻范圍，前端直流偏置電路采用OP07放大器，第一級的加法器將輸入信號與2．5 V電壓值相加，第二級的反相器將信號轉(zhuǎn)移到A／D轉(zhuǎn)換能處理的0～5 V范圍。因輸入端50 Ω電阻的接地，故系統(tǒng)輸入阻抗近似為50 Ω。
(3)A／D轉(zhuǎn)換模塊：因為音頻信號的輸入只有一路，所以在12位可配置的A／D模塊的16個模擬輸入引腳中只用到AN6，初始化時，將該引腳配置為模擬輸入引腳，同時，因為處理后的音頻信號電壓為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，可實時分析，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DSP處理函數(shù)，可以完成全部的數(shù)字信號處理。
(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，為此預留了ICD2調(diào)試接口。
(7)RC振蕩器：此單片機可工作在外部時鐘輸入、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，以及在低功耗時使用的后分頻器。本設(shè)計采用內(nèi)部快速RC振蕩器，它能提供7．37 MHz的時鐘，由于要實現(xiàn)對音頻信號實時處理，所以沒有用到后分頻器。
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2 軟件設(shè)計
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音頻系統(tǒng)主循環(huán)如圖3所示。
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(1)經(jīng)過采樣、A／D轉(zhuǎn)換完成后，清除A／D使能標志，得到離散化的數(shù)字信號。
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(2)調(diào)用周期判定函數(shù)，實現(xiàn)對信號周期性的分析。
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(3)調(diào)用FFT變換函數(shù)，對離散信號的快速傅里葉變換，實現(xiàn)時域到頻域的變換。
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(4)顯示輸入信號的頻譜。
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(5)計算信號的功率譜及計算最大功率。
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(6)顯示信號的功率譜及最大功率。
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2．1 A／D采樣
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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(采樣周期一采樣時間+轉(zhuǎn)換時間)。因振蕩頻率為7．37 MHz，故指令周期TCY=(1／7．37)×4=O．5μs。
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實際控制：轉(zhuǎn)換時間為14個TAD(為正確A／D轉(zhuǎn)換，TAD=333．33 ns)。所以，配置A／D自動采樣時間為6個TAD，A／D轉(zhuǎn)換時鐘為16TCY，則A／D轉(zhuǎn)換總時間為0．092 ms，采樣頻率為10．87 kHz。
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A／D模塊工作在系統(tǒng)時鐘源、自動轉(zhuǎn)換模式，每完成一次轉(zhuǎn)換進入一次中斷。在程序中應該定義一個采樣點數(shù)的結(jié)構(gòu)體，用于存放A／D采集到的數(shù)據(jù)，每個結(jié)構(gòu)體內(nèi)包括一個實部和一個虛部。在中斷服務(wù)子程序中，由A／D模塊采集到的數(shù)字量存儲到結(jié)構(gòu)體的實部，共進行采樣點數(shù)次轉(zhuǎn)換，中斷服務(wù)子程序的流程如圖4所示。
?? ? ?2．2 周期判定
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音頻信號的頻率分量不但多，而且不具周期性。測量周期可以在時域也可以在頻域，但是由于頻域測量周期性時要求某些頻率點具有由規(guī)律的零點或接近零點出現(xiàn)，所以對于較為復雜的、頻率分量較多且功率分布較均勻且低的信號就無法正確地分析其周期性。因此，對于信號的周期性判定，應該在對信號進行FFT變換之前，直接調(diào)用周期判斷函數(shù)。周期性判定子程序流程圖如圖5所示。
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2．3 FFT變換
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由于直接傅里葉變換的計算量與子樣本點數(shù)N的平方成正比，在N較大時，計算量太大，不適合在資源有限的嵌入式系統(tǒng)中實現(xiàn)。所以最常用基2 FFT算法，其主要思想是將N點直接傅里葉變換分解成多個較短的直接傅里葉變換，再利用旋轉(zhuǎn)因子的周期性、對稱性，在很大程度上節(jié)省了系統(tǒng)資源。
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MPLAB C30 C編譯器內(nèi)部提供了幾乎全部的數(shù)字信號處理軟件工具，通過DSPIC30F系列微處理器，只需調(diào)用Microchip公司提供的庫函數(shù)，即可方便的實現(xiàn)數(shù)字信號處理。對于基2 FFT變換來說，其軟件流程圖如圖6所示。
2．4 特征值提取
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對頻域分析起決定作用的量包括采樣頻率、采樣點數(shù)。通過FFT變換，得到離散化的幅度譜X(k)，先將離散化的幅度值平方，再除于子樣本點數(shù)N，就可得到該頻率點對應的功率值(功率=X(k)*X(k)／N)。
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3 結(jié) 語
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系統(tǒng)的主要性能指標為：輸入阻抗50 Ω；輸入信號電壓范圍(峰-峰值)100 mV～5 V；輸入信號包含的頻率成分范圍為200 Hz～10 kHz；頻率分辨力為100Hz(可正確測量被測信號中，頻差不小于100 Hz的頻率分量的功率值)；輸入信號的總功率和各頻率分量的功率，檢測出的各頻率分量的功率之和不小于總功率值的95％；各頻率分量功率測量的相對誤差的絕對值小于10％，總功率測量的相對誤差的絕對值小于5％；以5 s周期刷新分析數(shù)據(jù)，信號各頻率分量應按功率大小依次存儲并可回放顯示，同時實時顯示信號總功率和至少前兩個頻率分量的頻率值和功率值，并設(shè)暫停鍵保持顯示的數(shù)據(jù)。基于DSP單片機技術(shù)的音頻信號分析具有性能穩(wěn)定、電路簡單、速度快、成本低、體積小的特點，適用于需要音頻信號分析的嵌入式系統(tǒng)中，可以在更多領(lǐng)域進一步推廣和應用，如環(huán)境監(jiān)測、語音識別、智能系統(tǒng)的控制等。
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2021-09-24 11:49:01
安捷倫DSO6014A 數(shù)字示波器|DSO6014A收購安捷倫示波器
1GHz 4GSa/s 4個示波器通道+16個邏輯通道備注：本公司長期現(xiàn)金收購二手儀器：網(wǎng)絡(luò)分析儀、頻譜儀、綜合測試儀信號發(fā)生器、信號源、LCR電橋、電視信號發(fā)生器、音頻分析儀、萬用表、直流電源、電子負載`
2020-01-07 11:59:37
安捷倫N9020A頻譜分析儀Agilent n9020a
快的信號和頻譜分析…實現(xiàn)了速度與性能的優(yōu)秀優(yōu)化。Agilent n9020a主要技術(shù)指標速度--測試速度超過其它所有頻譜和信號分析儀30-300% --5 ms的標記峰值搜索速度 --75 ms的測量
2020-02-18 10:31:44
安捷倫U8903A音頻分析儀
`安捷倫新一代的音頻分析儀定位于高性能的音頻信號分析，主要用于無線通信；模擬/數(shù)字集成電路，器件和模塊；消費電子及其他廣泛的音頻測試領(lǐng)域。U8903A具備HP8903B（安捷倫上一代音頻分析儀
2011-03-04 22:33:22
巧用邏輯分析儀 助力單片機開發(fā)
`單片機開發(fā)工程師和電子愛好者，每天都要和各種各樣的數(shù)字電路打交道。在制作調(diào)試電路時除了使用萬用表、示波器等工具，邏輯分析儀也是必不可少的。 邏輯分析儀是利用時鐘從測試設(shè)備上采集和顯示數(shù)字信號的儀器
2012-03-22 13:35:46
建伍VA2230A音頻分析儀VA2230A
，高速度，可遙控音頻分析儀2. 此儀器綜合了低頻信號發(fā)生器，電子電壓表，失真表，頻率計，直流電壓表的功能于一身。中央微處理器控制意味著可靠性更高，操作簡便，將眾多的功能匯集在一個小型，高速，高精度
2017-12-25 17:25:47
急求大神幫忙編寫基于LabVIEW的動態(tài)信號分析儀?。?/a>
基于計算機聲卡的動態(tài)信號分析儀，能夠?qū)?b class="flag-6" style="color: red">音頻信號和動態(tài)信號進行去噪處理，并實現(xiàn)對動態(tài)信號電壓、頻率、信噪比、諧波失真等基本參數(shù)的測量、時域分析、頻域分析等功能。能夠進行信號的回放與分析，跪求大神幫忙！萬分感謝?。?/div>
2015-05-12 21:53:45
日本松下VP-7725A音頻分析儀
`二手VP-7725A音頻分析儀二手VP-7725A音頻分析儀二手VP-7725A音頻分析儀二手VP-7725A音頻分析儀 2ch OSC:5Hz-110KHz BAL/UNBAL
2017-12-25 15:47:22
求解，電子設(shè)計比賽 音頻分析儀這個題目。
我現(xiàn)在在做 以往電子設(shè)計大賽，音頻信號分析儀這個題目。 用的是STM32寫的FFT程序。當我在測試單一信號 正弦信號時。經(jīng)過FFT以后頻譜圖本應該只有一條線的，但是卻測出了多余的分量。麻煩大神說一下，
2017-04-25 21:14:58
用STC12C5A60S2AD單片機自帶的AD采集音頻信號做頻譜分析，噪音好大
大家好，用STC12C5A60S2AD單片機自帶的AD（用的是P1.1口）采集音頻信號做頻譜分析，噪音好大，沒有信號輸入的時候，還是能采集到數(shù)據(jù)，只有將P1.1口接地，采集到的數(shù)據(jù)為0，有什么辦法解決噪音的辦法嗎嗎
2018-09-30 12:19:03
自己做的一個基于labVIEW的音頻信號分析儀上位機
自己做的一個基于labVIEW的音頻信號分析儀上位機，希望廣大網(wǎng)友一起學習討論，一起進步（支持版本labVIEW2014）。兩個8位16進制數(shù)據(jù)拼接，先收到的8位作為高8位，后收到的作為低8位。
2015-05-23 16:32:48
請問邏輯分析儀學習單片機用處大嗎？
用在學習單片機上，用處大嗎？現(xiàn)在只是學初級的8位機，網(wǎng)上的邏輯分析儀有幾十塊的和幾百塊的，區(qū)別只是采樣頻率嗎？如果有用，幾十塊的用在8位機上應該行吧，單片機的頻率也就幾兆十幾兆。邏輯分析儀主要是看單片機引腳的波形吧？從來沒接觸過，問了這么多，謝謝了！
2019-08-25 10:34:02
銷售 N9020A MXA 信號分析儀，10 Hz 至 26.5 GHz
詳細描述: N9020A MXA信號分析儀（3.6、8.4、13.6和26.5 GHz）主要技術(shù)指標 速度測試速度超過其它所有頻譜和信號分析儀30-300% 5 ms的標記峰值搜索速度 75 ms
2020-08-28 09:03:42
銷售/回收安捷倫4285A阻抗分析儀4285A
.LCR電橋.數(shù)字通訊測試儀、高頻信號源、數(shù)字示波器、天饋線測試儀、電聲測試儀.音頻分析儀、等二手高頻通訊測試儀器儀表的銷售及租賃業(yè)務(wù).歡迎咨詢。
2022-01-14 09:53:45
銷售/回收安捷倫4285A阻抗分析儀4285A
.LCR電橋.數(shù)字通訊測試儀、高頻信號源、數(shù)字示波器、天饋線測試儀、電聲測試儀.音頻分析儀、等二手高頻通訊測試儀器儀表的銷售及租賃業(yè)務(wù).歡迎咨詢。
2022-02-26 09:43:25
銷售/回收安捷倫4285A阻抗分析儀4285A
.LCR電橋.數(shù)字通訊測試儀、高頻信號源、數(shù)字示波器、天饋線測試儀、電聲測試儀.音頻分析儀、等二手高頻通訊測試儀器儀表的銷售及租賃業(yè)務(wù).歡迎咨詢。
2022-03-06 19:12:08
長期回收FSP30|收購FSP30便攜式頻譜分析儀
: 0769 - 87931239地址:廣東東莞市塘廈鎮(zhèn)塘廈大道本公司長期回收/銷售/維修/憑租電子儀器:音頻儀器,視頻儀器,高頻儀器(如示波器、網(wǎng)絡(luò)分析儀,頻譜分析儀、藍牙測試儀、高頻信號源,無線電
2018-11-14 12:06:52
頻譜分析儀測量基頻信號及其諧波信號的幅度
。 我們這里所處理的所有信號均假定為周期信號，亦即它們的電壓隨時間的變化特性是重復的。傅里葉變換分析可以將任何重復信號表示為若干正弦波之和。按一定目的產(chǎn)生的頻率最低的正弦波稱為基頻信號。其它正弦波則稱為諧波信號。可以利用頻譜分析儀來測量基頻信號及其諧波信號的幅度。
2019-07-18 06:37:27
音頻信號分析儀論文
本音頻信號分析儀由32位MCU為主控制器，通過AD轉(zhuǎn)換，對音頻信號進行采樣，把連續(xù)信號離散化，然后通過FFT快速傅氏變換運算，在時域
2009-01-03 14:18:11
37
37音頻信號分析儀設(shè)計的畢業(yè)論文
摘要： 本音頻信號分析儀由32位MCU為主控制器，通過AD轉(zhuǎn)換，對音頻信號進行采樣，把連續(xù)信號離散化，然后通過FFT快速傅氏變換運算，在時域和頻域?qū)?b class="flag-6" style="color: red">音頻信號各個頻率
2009-01-23 23:57:0892
92基于dsPIC30F6014數(shù)字信號控制器的CAN節(jié)點設(shè)計
本文介紹了一種新型數(shù)字信號控制器dsPIC30F6014 在CAN 節(jié)點設(shè)計過程中的硬件和軟件實現(xiàn)過程。該方案系統(tǒng)集成度高、硬件簡單、工作可靠具有很好的推廣價值。
2009-09-03 14:47:4228
28用于所有音頻信號測量的緊湊型儀器--音頻信號分析儀R&S U
適用于所有應用：模擬、數(shù)字及其組合真正的雙通道信號處理和生成記錄和重新回放音頻信號極寬的動態(tài)范圍采樣速率高達192kHz無間隙FFT分析用于分析儀和發(fā)生
2010-07-17 23:30:4454
54音頻信號分析儀（論文）
本音頻信號分析儀由32位MCU為主控制器，通過AD轉(zhuǎn)換，對音頻信號進行采樣，把連續(xù)信號離散化，然后通過FFT快速傅氏變換運算，在
2010-07-22 16:39:25173
173音頻信號及音頻分析
音頻信號及音頻分析音頻是多媒體中的一種重要媒體。我們能夠聽見的音頻信號的頻率范圍大約是20Hz-2OkHz，其中語音大約分布在300Hz-4kHz之內(nèi)，而音樂和其他
2008-12-04 12:06:549095
9095音頻信號分析儀設(shè)計
采用SPCE061A單片機對輸入的20Hz~100KHz的音頻信號通過A/ D采樣，獲得各點電壓值。用快速傅立葉(FFT)技術(shù)對A/D采得的數(shù)字量進行8次蝶形運算，獲得各點
2009-01-05 17:57:011413
1413用Microchip16位單片機設(shè)計的音頻信號分析儀
開發(fā)基于特殊功能單片機的音頻分析儀器是語音識別的基礎(chǔ)，具有很好的現(xiàn)實意義。信號分析原理是將信號從時間域轉(zhuǎn)換成頻率域，使原始信號中不明顯特性變得明顯，便于分析處理。
2011-03-01 10:04:13818
818基于MSP430F1611單片機的音頻信號分析儀設(shè)計
為了使音頻信號分析儀小巧可靠，成本低廉，設(shè)計了以2片MSP430F1611單片機為核心的系統(tǒng)。該系統(tǒng)將音頻信號送入八階巴特沃茲低通濾波器，對信號進行限幅放大、衰減、電平位移、緩沖
2011-03-18 16:10:20141
141音頻信號分析儀R&S UPV
適用于所有應用：模擬、數(shù)字及其組合 真正的雙通道信號處理和生成 記錄和重新回放音頻信號 極寬的動態(tài)范圍 采樣速率高達192kHz 無間隙FFT分析 用于分析儀和發(fā)生器的用戶可編程濾波
2011-04-11 11:10:15119
119基于MSP430F1611單片機的音頻信號分析
本系統(tǒng)將采用集成有μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)的單片機，利用快速傅里葉變換并加窗函數(shù)的方法來實現(xiàn)對音頻信號各項參數(shù)的分析。
2011-05-05 09:40:494489
4489基于單片機的數(shù)字式交流調(diào)壓系統(tǒng)硬件電路設(shè)計
介紹了數(shù)字式交流調(diào)壓器的控制原理。使用Dspic30f6014a單片機做為核心控制器件，設(shè)計了電流、電壓過零點檢測電路，電壓參考電路，輸出濾波器。利用高速光耦6N139和繼電器APA3311設(shè)計了
2011-12-28 10:29:36149
149基于MCU的音頻信號分析儀的解決方案
本音頻信號分析儀由32位MCU為主控制器，通過AD轉(zhuǎn)換，對音頻信號進行采樣，把連續(xù)信號離散化，然后通過FFT快速傅氏變換運算，在時域和頻域?qū)?b class="flag-6" style="color: red">音頻信號各個頻率分量以及功率等指標進
2012-08-10 12:47:5111207
11207一種基于dsPIC30F6014A單片機的熒光測量系統(tǒng)設(shè)計
設(shè)計了一種基于dsPIC30F6014A單片機的熒光測量裝置。可根據(jù)不同熒光物質(zhì)的熒光特性，通過可控激發(fā)分光模塊靈活選擇激發(fā)波長，通過可控發(fā)射分光模塊選擇發(fā)射波長，并選擇相應的標準
2013-09-23 18:02:2451
51dsPIC30F6014內(nèi)部EEPROM讀寫C程序設(shè)計及其應用
dsPIC30F6014內(nèi)部EEPROM讀寫C程序設(shè)計及其應用
2017-09-27 08:42:2940
40dsPIC30F6011A/6012A/6013A/6014A移植指導
本文檔概括了從 dsPIC30F6011/6012/6013/6014 器件
（簡稱 dsPIC30F601X 器件）移植到 dsPIC30F6011A/
6012A/6013A/6014
2018-07-03 08:24:0011
11基于單片機的音頻信號分析儀畢業(yè)設(shè)計
文末下載完整資料介紹??本音頻信號分析儀由32位MCU為主控制器，通過AD轉(zhuǎn)換，對音頻信號進行采樣，把連續(xù)信號離散化，然后通過FFT快速傅氏變換運算，在時域和頻域?qū)?b class="flag-6" style="color: red">音頻信號各個頻率分量以及功率等指標
2021-11-06 09:20:5814
14電子設(shè)計大賽音頻信號分析儀
文末下載完整資料??摘要：根據(jù)競賽題目要求和現(xiàn)有條件的條件，本作品完成了以通用計算機的為核心的音頻信號分析儀。本儀器系統(tǒng)組成為：被測對象、傳感器、信號調(diào)理、數(shù)據(jù)采集、虛擬儀器軟件和計算機軟件系統(tǒng)平臺
2021-12-04 11:51:1011
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