【導(dǎo)讀】處理技術(shù)的不斷發(fā)展，處理分析音頻信號的設(shè)備也日漸增多。目前，音頻信號分析。轉(zhuǎn)換，對音頻信號進(jìn)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(jìn)行顯示。系統(tǒng)主要由音頻信號預(yù)處理。模塊、A/D轉(zhuǎn)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(dá)1%,并且能夠準(zhǔn)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(xué)學(xué)士學(xué)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。 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(xué)學(xué)士學(xué)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(xiàn)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(yīng)一個字節(jié)。 0 0 0 0 0 0 0 0 數(shù)據(jù)寄存器 DAT：顯示數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)連續(xù)進(jìn)行讀寫操作，無須重新設(shè)置 X 和 Y。在顯示數(shù)據(jù)的每次讀寫操作后，列地址 X 將自動加 1。當(dāng)?shù)刂芳拥叫形矔r，地址將跳到下一行的行首。當(dāng)要讀寫一個新的行時，必須重新設(shè)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(xué)學(xué)士學(xué)位論文 29 第 6 章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 系統(tǒng)主流程的設(shè)計 本次設(shè)計采用 C 語言，主要是對 ADS7805 進(jìn)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(shè)計 系統(tǒng) 設(shè)計中 ， 中斷服務(wù)子程序主要是將 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果讀入到數(shù)組中去，并再次初始化和 啟動 A/D 轉(zhuǎn)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(jìn)入中斷， 流程如圖 所示 ，中斷程序如下： 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 30 中 斷 入 口 存 儲 采 樣 數(shù) 據(jù) 判 斷 是 否 到 1 0 2 4 點 ？ 置 完 成 標(biāo) 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(shè)置了六個功能鍵，當(dāng)有鍵按下時，系統(tǒng)將根據(jù)掃描到的不同鍵號找到相應(yīng)的鍵值，并進(jìn)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(xué)學(xué)士學(xué)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(shè) 置L C D 顯 示 設(shè) 置鍵 盤 掃 描有 鍵 按 下 否 ？判 斷 鍵 值12345 6顯 示 處 理顯 示YN結(jié) 束 圖 鍵盤掃描程序流程圖 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 32 顯示程序主要是對分析的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，起到人機(jī)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(jié) 束 圖 顯示程序流程圖 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 33 第 7 章 系統(tǒng)調(diào)試 首先應(yīng)對電路板作細(xì)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(fù)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(shè)定可以認(rèn)為工作正常。在做完這些檢查后， 就對 信號進(jìn)行測試，測試結(jié)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(jié)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(chǎn)生信號，然后進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)誤差不大，在 5%以內(nèi)。符合課題要求。 將 正弦信號做進(jìn)一步詳細(xì)的分析，測試結(jié)果見 表 。 表 功率測量結(jié)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(nèi)，誤差都小于 5%，滿足要求。 作品實物圖見下圖： 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 34 圖 實物圖 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 35 總結(jié) 研究內(nèi)容總結(jié) 本文先簡單介紹了當(dāng)今音頻信號處理領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r，接著提出了文章主要的研究內(nèi)容。音頻處理是當(dāng)今的一大熱門，基于 DSP 技術(shù)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(shè)計。由于 DSP 是整個系統(tǒng)的核心，所以整個系統(tǒng)的硬件設(shè)計是圍繞 DSP 芯片來進(jìn)行的 .在硬件設(shè)計過程中，對整個電路進(jìn)行模塊化設(shè)計。整個硬件平臺包括 DSP 核心模塊、 A/D 轉(zhuǎn)換模塊，濾波模塊，共模抑制等模塊。 硬件設(shè)計完成之后，進(jìn)行系統(tǒng)的軟件設(shè)計。與系統(tǒng)的可編程器件相對應(yīng)，本系統(tǒng)軟件是核心處理單元 DSP 的軟件設(shè)計。軟硬件的設(shè)計完成后，進(jìn)行了系統(tǒng)調(diào)試。因為本系統(tǒng)使用的主要器件 DSP，因此調(diào)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(qiáng)的靈活性和可擴(kuò)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(cè)重于基于 DSP 技術(shù)的硬件平臺的設(shè)計與實現(xiàn)，所以整個硬件平臺只是實現(xiàn)了音頻器的基本的主體功能，在本次的音頻信號分析儀設(shè)計中，由于沒有很好的硬件設(shè)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(shè)計仍然可以對這些信號進(jìn)行分析，可以測量信號的頻率成分和各頻率的功率?；?DSP 的數(shù)字音頻處理器能為我們提供更好的聲音品質(zhì)，而且使用方便、靈活、可靠，而且價格低廉，隨著 DSP 和數(shù)字音頻技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字音頻處理器將會得到更廣泛的應(yīng)用。 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 36 參考文獻(xiàn) [1]. 彭啟蹤，李玉柏，管慶 .DSP 技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用 .北京：高等教育出版社， 2020 [2]. 季學(xué)鋒，一種基于 DSP 的多路音視頻采集處理系統(tǒng)的設(shè)計 合肥工業(yè)大學(xué) [3]. 胡劍凌，徐盛，數(shù)字信號處理系統(tǒng)的應(yīng)用和設(shè)計 .上海：上海交通大學(xué)出版社， 2020 [4]. 清源科技 .TMS320C54xDSP 硬件開發(fā)教程 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社 . 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Engle woodCliffs ， 1978 南昌航空大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 37 致謝 本文的研究主要是在我的導(dǎo)師的精心指導(dǎo)和悉心關(guān)懷下完成的，在我的學(xué)業(yè)和論文的研究上其中無不傾注著導(dǎo)師辛勤的汗水和心血。導(dǎo)師的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度、淵博的知識精神使我深受啟迪。從尊敬的導(dǎo)師身上，我不僅學(xué)到了扎實寬廣的專業(yè)知識，也學(xué)到了做人的道理。在此我要向我的導(dǎo)師致以最衷心的感謝和深深的敬意 ! 在多年的學(xué)習(xí)生活中，還得到了許多同學(xué)、師兄弟和師姐妹的熱心關(guān)懷和幫助，無論是己經(jīng)畢業(yè)的還是仍在學(xué)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(xué)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