【正文】 icount[n]。jn。 float 。 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)得到了很多老師和同學(xué)的幫助，其中我的論文指導(dǎo)老師李響老師對(duì)我的關(guān)心和支持尤為重要，每次遇到難題，我最先做的就是李老師尋求幫助，李老師也總是很耐心的給我講解，幫我想解決問(wèn)題的方法，李老師平日工作繁多，但是我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從選題到查閱資料，論文提綱的確定，論文格式修改調(diào)整各個(gè)階段都給予了我悉心的指導(dǎo)，在此謹(jǐn)向李老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬意。對(duì)此部分誤差 ,通過(guò)反復(fù)測(cè)量 ,最終通過(guò)軟件進(jìn)行修正。 ③ 第 L 級(jí)的 2L1 個(gè)碟形因子 WPN 中的 P，可表示為： p=j*2mL 其中 j=0， 1， 2， ...，（ 2L11） （ 315） 21 第四章 系統(tǒng)測(cè)試方案與預(yù)測(cè)結(jié)果 測(cè)試方案 功率測(cè)試方案 ： 給信號(hào)接入一個(gè) 電阻 負(fù)載，由 P=U2/R 可知， 由一 個(gè)五位半的電壓表，測(cè)得電壓，即可以得到功率的理論值。 DITFFT 的基本思想是用 3 層循環(huán)完成全部運(yùn)算 (N 點(diǎn) FFT)。 TR=dataR[k]。0x01。0x01。假設(shè)一開(kāi)始，數(shù)據(jù)在數(shù)組 floatdataR[128] 18 中，我們將下標(biāo) i 表示為（ b6b5b4b3b2b1b0） b，倒位序存放就是將原來(lái) 第 i 個(gè)位置的元素存放到第（ b0b1b2b3b4b5b6） b 的位置上去 .由于 C 語(yǔ)言的位操作能力很強(qiáng)，可以分別提取出 b b b b b b b0，再重新組合成 b0、 bb b b b b6，即是倒位序的位置。用數(shù)學(xué)表達(dá)式就是如下： S=2+*cos(2*pi*50*tpi*30/180)+2*cos(2*pi*75*t+pi*90/180) (33) 式 （ 33） 中 cos參數(shù)為弧度，所以 30度和 90度要分別換算成弧度。 某點(diǎn) n所表示的頻率為： Fn=(n1)*Fs/N （ 31） 由上面的公式可以看出， Fn所能分辨到頻率為 Fs/N，如果采樣頻 率 Fs為1024Hz，采樣點(diǎn)數(shù)為 1024點(diǎn)，則可以分辨到 1Hz。 假設(shè)采樣頻率為 Fs，信號(hào)頻率 F，采樣點(diǎn)數(shù)為 N。 15 圖 主流程圖 觸摸屏識(shí)別程序 當(dāng)觸摸屏幕時(shí)， PENIRQ（中斷輸出端） 就被拉低，然后發(fā)送 Y軸或者 X軸的控制字節(jié)，再延時(shí)消除抖動(dòng)，接著就循環(huán) 8次讀取 Y軸或者 X軸的坐標(biāo)值并且取其平均值，這樣得到的值就是比較精確的坐標(biāo)值。在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。 直流穩(wěn)壓電源一般由電源變壓器、整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成。同時(shí)具有轉(zhuǎn)換速率高、功耗低等 優(yōu)點(diǎn) ,特別適合于由電池供電且對(duì)體積和精度有較高要求的智能儀器儀表產(chǎn)品。它在計(jì)算機(jī)接口電路中用得最普遍。模數(shù)轉(zhuǎn)換的方法很多，從轉(zhuǎn)換原理來(lái)分可分為直接法和間接法兩大類。模擬信號(hào)由傳感器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)放大送入 AD 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，由數(shù)字電路進(jìn)行處理，再由 DA 轉(zhuǎn)換器還原為模擬量，去驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部件。故任何一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器都需要一個(gè)參考模擬量作為轉(zhuǎn)換的標(biāo)準(zhǔn)，比較常見(jiàn)的參考標(biāo)準(zhǔn)為最大的可轉(zhuǎn)換信號(hào)大小。 AD620 為三運(yùn)放集成的儀表放大器結(jié)構(gòu) , 為保護(hù)增益控制的高精度 , 其輸入端的三極管提供簡(jiǎn)單的差分雙極輸入 , 并采用β工藝獲得更低的輸入偏置電流 , 通過(guò)輸入級(jí)內(nèi)部運(yùn)放的反饋 , 保持輸入三極管的集電極電流恒定 , 并使輸入電壓加到外部增益控制電阻 RG 上。 它還具有低噪聲、低輸入偏置電流和低功耗特性， 使之非常適合 一些 醫(yī)療應(yīng)用。 在史密夫圖表上， 電容或電感與負(fù)載串聯(lián)起來(lái)，即可增加或減少負(fù)載的阻抗值，在圖表上的點(diǎn)會(huì)沿著代表實(shí)數(shù)電阻的圓圈走動(dòng)。 系統(tǒng)要求 音頻信號(hào)頻 率為 20HZ~10KHZ，根據(jù)奎斯特定律，我們至少要保證20KHz的采樣頻率，才能保證所處理的信號(hào)被不失真的采集，否則會(huì)發(fā)生混疊現(xiàn)象 (還原信號(hào)時(shí)，被采樣的低頻信號(hào)與高頻信號(hào)無(wú)法區(qū)分 )，現(xiàn)在就是要設(shè)計(jì)這樣一個(gè)濾波器，能夠很好的濾去 10KHZ以上的頻率，考慮到設(shè)計(jì)難度與實(shí)際情況，放棄了制作 20HZ~10KHZ帶通濾波器的想法，轉(zhuǎn)而制作一款高性能的低通濾波器，截止頻率 10KHZ。 貝塞爾 (Bessel)濾波器具有最平坦的幅度和相位相應(yīng)。 巴特沃斯濾波器是濾波器的一種設(shè)計(jì)分類，其采用的是巴特沃斯傳遞函數(shù)，有高通、低通、帶通、帶阻等多種濾波器類型。 5 第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的主要任務(wù)是對(duì)輸入的音頻信號(hào)進(jìn)行功率測(cè)量和 頻譜分析。 信號(hào)功率的計(jì)算方法比較與選擇 方案一 、通過(guò)測(cè)真有效值的方法實(shí)現(xiàn)，應(yīng)用 普通的真有效值檢測(cè)芯片就可以方便的檢測(cè)出信號(hào)在一定時(shí)間的總功率，但對(duì)單個(gè)頻率處的功率測(cè)量無(wú)能為力。 FFT 的 VHDL 程序編寫難度大，短時(shí)間內(nèi)不易實(shí)現(xiàn)，并且 C 語(yǔ)言語(yǔ)言簡(jiǎn)潔緊湊，語(yǔ)法限制不太嚴(yán)格，程序設(shè)計(jì)自由度大，且具有好的 移植性，所以我們只需把普通的 C 語(yǔ)言 FFT 算法版本稍加修改就能用在本方案中，所以應(yīng)該我們選用方案 周期性判別與測(cè)量方法比較與選擇 對(duì)于普通的音頻信號(hào)，頻率分量一般較多，它不具有周期性。另一種更簡(jiǎn)單的測(cè)量方法是首先利用帶阻濾波器濾除響應(yīng)信號(hào)中的基頻成分，然后直接測(cè)量剩余信號(hào)的電壓，將其與原響應(yīng)信號(hào)作比較，就可以得到諧波失真。 時(shí)域分析通常是將某種測(cè)試信號(hào)輸入待測(cè)音頻設(shè)備，觀察設(shè)備輸出信號(hào)的時(shí)域波形來(lái)評(píng)定設(shè)備的相關(guān)性能。 2 音頻測(cè)量中需要測(cè)量的基本參數(shù)主要有電壓、頻率、信噪比。輸入音頻設(shè)備的信號(hào)，稱作激勵(lì)信號(hào)。 傅立葉變換和信號(hào)的采樣是進(jìn)行音頻分析時(shí)用到的最基本的技術(shù)。 關(guān)鍵詞 ： FFT； MCU；頻譜；功率 II Audio Signal Analyzer Desigin Abstrat :Audio signal analyzer is based on a 32bit processing speed MCU LPC2148controller that its clock frequency is 60Mhz ,and through the AD converter for audio signal sampling, the continuous signal discrete, and then through the FFT fast Fourier transform puting, in the time domain and frequency domain of various audio frequency signal weight and power, and other indicators for analysis and processing, and then through the highresolution LCD display signals in the spectrum. The system can accurately measure the audio signal frequency range of 20 Hz10K:Hz, the range of 55Vpp mVpp, resolution of 20 Hz and 100 Hz correspondent. Power measurement accuracy up to95%, and be able to accurately measuring the periodic signal cycle is the ideal audio signal analyzer solution. Key words:FFT 。MCU 。傅立葉 變換是進(jìn)行頻譜分析的基礎(chǔ)，信號(hào)的頻譜分析是指按信號(hào)的頻率結(jié)構(gòu)，求取其分量的幅值、相位等按頻率分布規(guī)律，建立以頻率為橫軸的各種 “譜 ”，如幅度譜、相位譜。激勵(lì)信號(hào)可以是正弦、方波等周期信號(hào)，也可以是白噪聲、粉紅噪聲等隨機(jī)信號(hào)，還可以是雙音、多音、正弦突發(fā)等信號(hào)。電壓測(cè)試可以分為均方根電壓 (RMS)、平均電壓和峰值電壓等幾種。最常用的時(shí)域分析測(cè)試信號(hào)有正弦信號(hào)、方波信號(hào)、階躍信號(hào)及單音突變信號(hào)等。顯然第二種方法得到的諧波失真是THD+N，由于采用了信號(hào)的總電壓值代替了基頻分量電壓值，因此得到的諧波失真比實(shí)際值偏小，且實(shí)際的諧波失真越大，誤差越大。測(cè)量周期可以在時(shí)域測(cè)量也可以在頻域測(cè)量，但是由于頻域測(cè)量周期性要求某些頻率點(diǎn)具有由 4 規(guī)律的零點(diǎn)或接近零點(diǎn)出現(xiàn)，所以對(duì)于較為復(fù)雜的，頻率分量較多且功率分布較均勻且低信號(hào)就無(wú)法正確的分析其周期性。 方案二 、在用 FFT 得到信號(hào)的頻譜后可以很方便的得出信號(hào)各頻率分量的功率及信號(hào)的總功率。音頻信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)由運(yùn)放和電阻組成的 50 Ohm 阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)后，經(jīng)由量程控制模塊進(jìn)行處理，若是一般的 100mV5V 的電壓，我們選擇直通，也就是說(shuō)信號(hào)沒(méi)有衰減或者放大，但是若信號(hào)太小， 12 位的 A/D 轉(zhuǎn)換器在 參考電壓的條件下的最小分辨力為 1mV 左右，所以如果選擇直通的話其離散化處理的誤差將會(huì)很大，所以若是采集到信號(hào)后發(fā)現(xiàn)其值太小，在 20mV250mV 之間的話，我們可以將其認(rèn)定為小信號(hào)，從而選擇信號(hào)經(jīng)過(guò) 20 倍增益的放大器后再進(jìn)行 A/D 采樣。 巴特沃斯濾波器在通頻帶內(nèi)外都有平穩(wěn)的幅頻特性，但有較長(zhǎng)的過(guò)渡帶，在過(guò)渡帶上很容易造成失真。帶通（通常為用戶關(guān)注區(qū)域）的相位響應(yīng)近乎呈線性。低通濾波器的制作方法很多，有源，無(wú)源，查表，同時(shí)還可以借助豐富的濾波器設(shè)計(jì)軟件驗(yàn)證自己的設(shè)計(jì)，結(jié)合自己的實(shí)際制作經(jīng)驗(yàn)，選用一款芯片 LF353來(lái)完成本次設(shè)計(jì)低通濾波環(huán)節(jié) ,要去除 10KHZ以上的信號(hào)干擾，采用通帶內(nèi)線良好的 4階貝塞爾濾波器，最適于音頻信號(hào)的濾波處理。如果把電容或電感接地，首先圖表上的點(diǎn)會(huì)以圖中心旋轉(zhuǎn) 180 度，然后才沿電阻圈走動(dòng)，再沿中心旋轉(zhuǎn) 180 度。 由于其輸入級(jí)采用 Superβeta 處理，因此可以實(shí)現(xiàn)最大 nA 的低輸入偏置電流。 AD620 的兩個(gè)內(nèi)部增益電阻為 24. 7 kΩ , 因而增益方程式為 G= /RG+1 （ 21） 對(duì)于所需的增益 , 則外部 控制電阻值為 RG=（ G1） kΩ (22) 由式（ 21），（ 22）可知，通過(guò)控制外部控制電阻可以調(diào)節(jié)放大電路的不同放大倍數(shù)。而輸出的數(shù) 字量則表示輸入信號(hào)相對(duì)于參考信號(hào)的大小。為了保證數(shù)據(jù)處理結(jié)果的準(zhǔn)確性， AD 11 轉(zhuǎn)換器和 DA 轉(zhuǎn)換器必須有足夠的轉(zhuǎn)換精度。 直接法是直接將電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。 間接法不將電壓直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字，而是首先轉(zhuǎn)換成某一中間量 ,再由中間量轉(zhuǎn)換成數(shù)字。 5vIN1AGND12REF3CAP4AGND25D116D107D98D89D710D611D512D413DGND14V+28VD+27V26BUSY25CS24R/C23222120NC19D018D117D216D315U?ADS7819U+5v5vCLOCKAF100pFC11100pFC822nFC922nFC10897101311126215161718*LCP2148100R11sign in 圖 AD 轉(zhuǎn)換及控制模塊 控制 器 設(shè)計(jì) 控制器采用 LPC2148 單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、與 FPGA 通訊以及人機(jī)交 換 。其中+5v,5v 兩種電壓由穩(wěn)壓芯片 CW7805 和 CW7905 產(chǎn)生，正負(fù)可調(diào)電壓由 LM317和 LM337 產(chǎn)生 ； +12v， 12v 的正負(fù)電壓由 MC7812 產(chǎn)生 T?D?Bridge1C510nFC410nFC12200nFC22200nFC10C3C4C7C8Vout VmGnd*7905VoutVmGnd*7805VoutVmGnd*LM317Vout VmGnd*LM337D?1N751AD?1N751A200R4R3200C92KR51KR61KR2R1+5v5v 圖 177。 Keil C51 單片機(jī)軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)。最后判斷 PENIRQ是否