【導讀】處理技術的不斷發(fā)展，處理分析音頻信號的設備也日漸增多。目前，音頻信號分析。轉換，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，高分辨率LCD對信號的頻譜進行顯示。系統(tǒng)主要由音頻信號預處理。模塊、A/D轉換模塊、鍵盤和顯示模塊組成。100mVpp-5Vpp，分辨力分為20Hz。測量功率精確度高達1%,并且能夠準確的測量周。期信號的周期，是理想的音頻信號分析儀的解決方案。

　　

【正文】 程序如下： int Read7805() { int Temp。 { =0。 =1。 //CSU=0 delay(1)。 Temp = *VoltPort。 =1。 =1。 //CSU=1 } Temp+=100。 return(Temp)。 } 鍵盤及顯示模塊 南昌航空大學學士學位論文 27 顯示模塊采用 液晶顯示，其電路原理如圖 。 其中 74LVC245 作為一個數據緩沖器連接 DSP 和顯示器， 74LVC245 的 XD07接 DSP 的 XD07，寫信號 XWE 與顯示器的 XWE 及 DSP 的 XWE 相連， DSP 的PB2 腳接顯示器的 CS 端作為片選信號， PB3,PB4 與顯示器的 A0,A1 相連作為地址選擇線。 圖 顯示接口電路 共有 4 個寄存器，分別為列地址、行地址、狀態(tài)控制寄存器、顯示數據。 表 3 寄存器功能 列地址寄存器（ X）：由于列地址取值范圍是從 0479，占 9bit，所以列地址寄存器（ X）必須連續(xù)寫兩次，第一次寫低 8 位，第二次寫高 1 位。在兩次寫操作之間不可以對其它三個單元做任何操作。 第一次： 南昌航空大學學士學位論文 28 第二次： 行地址寄存器（ Y）：與列地址寄存器（ X）相似，由于行地址取值范圍是從 0233，占 8bit，所以行地址寄存器（ Y）只需要寫一次。 Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0 控制寄存器：在實現基本功能（單點寫）時，不需要使用控制寄存器，直接將該寄存器寫 0 就可以了。在基本 功能下，一個像素對應一個字節(jié)。 0 0 0 0 0 0 0 0 數據寄存器 DAT：顯示數據通過該寄存器寫入和讀出，每次讀寫操作后地址自動沿X 方向加一。一次讀寫一個像素。 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 顯示數據讀寫 必須指定行地址 Y，以及列地址 X。然后就可以將該行從地址 X開始的數據連續(xù)進行讀寫操作，無須重新設置 X 和 Y。在顯示數據的每次讀寫操作后，列地址 X 將自動加 1。當地址加到行尾時，地址將跳到下一行的行首。當要讀寫一個新的行時，必須重新設置 X、 Y。其總線時序圖如下所示。 圖 總線時序圖 南昌航空大學學士學位論文 29 第 6 章 系統(tǒng)軟件設計 系統(tǒng)主流程的設計 本次設計采用 C 語言，主要是對 ADS7805 進行初始化， DSP 初始化，主要包括系統(tǒng)的控制寄存器、中斷向量及入口地址、定時器初值。主程序流程圖如圖 所示。 開 始A D S 7 8 0 5 初 始 化D S P 初 始 化開 中 斷是 否 完 成 1 0 2 4 點 采 樣 ？F F T 變 換顯 示 處 理L C D 顯 示鍵 盤 掃 描是 否 有 鍵 按 下 ？ YY N N 圖 主程序流程圖 系統(tǒng)子程序的設計 系統(tǒng) 設計中 ， 中斷服務子程序主要是將 A/D 轉換結果讀入到數組中去，并再次初始化和 啟動 A/D 轉換， 不斷 循環(huán) 。 由采樣間隔是 50 s? ，所以在 50 s? 到來時自動進入中斷， 流程如圖 所示 ，中斷程序如下： 南昌航空大學學士學位論文 30 中 斷 入 口 存 儲 采 樣 數 據 判 斷 是 否 到 1 0 2 4 點 ？ 置 完 成 標 志 位 修 改 指 針 啟 動 A D 返 回 N啟 動 A / DY 圖 中斷程序流程圖 鍵盤掃描程序中共設置了六個功能鍵，當有鍵按下時，系統(tǒng)將根據掃描到的不同鍵號找到相應的鍵值，并進行鍵處理程序， 部分鍵掃程序如下， 程序流程圖如圖。 void KeyScan(void) { static int state=C_FirstScan。 static unsigned long OldKey。 GetKey()。 switch(state) { case C_FirstScan: if(!=0X00) { OldKey=。 state=C_KeyPressing。 } break。 case C_KeyPressing: if(==OldKey) state=C_WaitRelase。 else state=C_FirstScan。 break。 case C_WaitRelase: if(!=OldKey) { 南昌航空大學學士學位論文 31 int i。 KeyValue=0x8000。 for(i=0。i6。i++) { if((OldKeyamp。0x01)==0x01) { KeyValue+=i。 break。 } else OldKey=1。 } state=C_FirstScan。 } break。 default: state=C_FirstScan。 break。 } } 開 始初 始 化 設 置L C D 顯 示 設 置鍵 盤 掃 描有 鍵 按 下 否 ？判 斷 鍵 值12345 6顯 示 處 理顯 示YN結 束 圖 鍵盤掃描程序流程圖 南昌航空大學學士學位論文 32 顯示程序主要是對分析的數據進行顯示，起到人機對話的作用，顯示程序流程圖如下： 開 始顯 示 總 功 率 的 前 兩 個 頻 率 分 量 的頻 率 值 和 共 功 率 值顯 示 周 期 測 量 值 和 正 弦 線 號 的 失 真 度顯 示 實 時 測 量 值：頻 率 值 和 功 率 值結 束 圖 顯示程序流程圖 南昌航空大學學士學位論文 33 第 7 章 系統(tǒng)調試 首先應對電路板作細致的檢查，防止短路和斷路情況的發(fā)生。加電后，檢查電源模塊是否工作正常，晶振是 否振蕩，復位是否正確可靠， JTAG 口電源和連接是否正確，然后用示波器檢查 TMS320F2812 的輸出時鐘 CLKOUT 是否按照指定時鐘模式工作，若輸出時鐘符合設定可以認為工作正常。在做完這些檢查后， 就對 信號進行測試，測試結果詳見下表。 表 總功率測量（室溫條件下） 輸入信號 頻率 幅度 Vpp 測量時域總功率(w) 測量頻域總功率(w) 理論值 估算誤差 正弦波 100Hz 1 % 1KH 1 % 結果分析：由于實驗室提供的能夠模仿音頻信號的且能方便測量的信號只有正弦信號，所以我們用一款比較差點的信號發(fā)生器產生信號，然后進行測量，發(fā)現誤差不大，在 5%以內。符合課題要求。 將 正弦信號做進一步詳細的分析，測試結果見 表 。 表 功率測量結果 電壓峰 峰值 頻率 測量功率 理論 功率 誤差 2V 100Hz % 2V 500Hz % 2V 1KHz % 2V 10KHz % 1V 800Hz % 3V 800Hz % 在峰峰值及測量頻率范圍內，誤差都小于 5%，滿足要求。 作品實物圖見下圖： 南昌航空大學學士學位論文 34 圖 實物圖 南昌航空大學學士學位論文 35 總結 研究內容總結 本文先簡單介紹了當今音頻信號處理領域的發(fā)展狀況，接著提出了文章主要的研究內容。音頻處理是當今的一大熱門，基于 DSP 技術的音頻處理器更是以其無以倫比的優(yōu)勢成為業(yè)界研究的主題。 系統(tǒng)方案確定之后，就是硬件 部分的設計。由于 DSP 是整個系統(tǒng)的核心，所以整個系統(tǒng)的硬件設計是圍繞 DSP 芯片來進行的 .在硬件設計過程中，對整個電路進行模塊化設計。整個硬件平臺包括 DSP 核心模塊、 A/D 轉換模塊，濾波模塊，共模抑制等模塊。 硬件設計完成之后，進行系統(tǒng)的軟件設計。與系統(tǒng)的可編程器件相對應，本系統(tǒng)軟件是核心處理單元 DSP 的軟件設計。軟硬件的設計完成后，進行了系統(tǒng)調試。因為本系統(tǒng)使用的主要器件 DSP，因此調試工作主要集中在軟件的修改上。 本系統(tǒng)采用 TI 公司的 DSP 平臺制作音頻處理器，通過測試，基本可用于均衡效果的模擬和諸如混響 等音效功能，可以有很強的靈活性和可擴展性。今后只需將新的音頻處理算法燒寫到 FLASH 中，在不需修改電路的情況下即可使音頻處理器具有更多更新的音效處理效果。 下一步工作展望 由于時間有限，課題期間我們只是側重于基于 DSP 技術的硬件平臺的設計與實現，所以整個硬件平臺只是實現了音頻器的基本的主體功能，在本次的音頻信號分析儀設計中，由于沒有很好的硬件設備，缺少信號傳感器，所以沒有真正去分析一個音頻信號，而是將實驗室的信號發(fā)生器作為音頻信號分析儀的輸入信號，雖然信號發(fā)生器輸出的波形很特殊，都是周期信號，完 全不符合自然界中的雜亂的音頻信號，但此次設計仍然可以對這些信號進行分析，可以測量信號的頻率成分和各頻率的功率?；?DSP 的數字音頻處理器能為我們提供更好的聲音品質，而且使用方便、靈活、可靠，而且價格低廉，隨著 DSP 和數字音頻技術的發(fā)展，數字音頻處理器將會得到更廣泛的應用。 南昌航空大學學士學位論文 36 參考文獻 [1]. 彭啟蹤，李玉柏，管慶 .DSP 技術發(fā)展與應用 .北京：高等教育出版社， 2020 [2]. 季學鋒，一種基于 DSP 的多路音視頻采集處理系統(tǒng)的設計 合肥工業(yè)大學 [3]. 胡劍凌，徐盛，數字信號處理系統(tǒng)的應用和設計 .上海：上海交通大學出版社， 2020 [4]. 清源科技 .TMS320C54xDSP 硬件開發(fā)教程 .北京：機械工業(yè)出版社 . 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Engle woodCliffs ， 1978 南昌航空大學學士學位論文 37 致謝 本文的研究主要是在我的導師的精心指導和悉心關懷下完成的，在我的學業(yè)和論文的研究上其中無不傾注著導師辛勤的汗水和心血。導師的嚴謹治學態(tài)度、淵博的知識精神使我深受啟迪。從尊敬的導師身上，我不僅學到了扎實寬廣的專業(yè)知識，也學到了做人的道理。在此我要向我的導師致以最衷心的感謝和深深的敬意 ! 在多年的學習生活中，還得到了許多同學、師兄弟和師姐妹的熱心關懷和幫助，無論是己經畢業(yè)的還是仍在學校里，大家始終如一。在論文的撰寫和修改過程中，特別感謝張先庭老師和趙永建同學的幫助。在這個集 體里面我深深感受到同心協(xié)力的奮斗精神，大公無私的互