基于DSPIC30F6014A单片机的音频信号分析仪的设计

基于DSPIC30F6014A单片机的音频信号分析仪的设计

目前，大多数音频信号处理仪不但体积大而且价格贵，在一些特殊方面难

以普及使用，而嵌入式系统分析仪具有小巧可靠的特点，所以开发基于特殊功

能单片机的音频分析仪器是语音识别的基础，具有很好的现实意义。信号分析

原理是将信号从时间域转换成频率域，使原始信号中不明显特性变得明显，便

于分析处理。对于音频信号来说，其主要特征参数为幅度谱、功率谱。该音频

信号分析仪的工作过程为：对音频信号限幅放大、模数转换、快速傅里叶变换(FFT，时域到频域的转换)、特征值提取；从到音频信号的幅度谱，进而得到音

频信号的功率谱。 1 硬件设计“智能家居”(SmartHome)也称智能住宅。家居网络智能控制系统就是利用先进的计算机技术、通讯技术和嵌入式技术，

将家中的各种设备通过家庭网络连接成系统。整个智能家居系统的构成如图1

所示。在该系统中，对于某些家用电器设备的监测与控制需要进行音频信号的

分析。本设计选用Microchip 公司的(1)经过采样、A／D 转换完成后，

清除A／D 使能标志，得到离散化的数字信号。(2)调用周期判定函数，实

现对信号周期性的分析。(3)调用FFT 变换函数，对离散信号的快速傅里叶

变换，实现时域到频域的变换。(4)显示输入信号的频谱。(5)计算信号

的功率谱及计算最大功率。(6)显示信号的功率谱及最大功率。2．1

A／D 采样理论分析：因12 位的A／D 模块，故量化单位为1／212，因频

率分辨率△f=100 Hz、FFT 的子样本点数N=512，故采样频率fs=51 200 Hz(fs≤N△f)、采样周期Ts=1／51 200 s(采样周期一采样时间+转换时间)。因振荡频率为7．37 MHz，故指令周期TCY=(1／7．37)×4=O．5μs。实际控制：转换时间为14 个TAD(为正确A／D 转换，TAD=333．33 ns)。所以，配置

A／D 自动采样时间为6 个TAD，A／D 转换时钟为16TCY，则A／D 转换总