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2019年12月23日 | 基于MSP430的FM音频频谱分析仪的设计方案

2019-12-23 来源:elecfans

  1.前言

  在实际的广播电视发射工作中,新的发射机的进场测试,发射机的日常指标测试等都涉及了音频的测试。本文设计的音频频谱分析仪就是从信号源的角度出发,测量音频信号的频谱,从而确定各频率成分的大小,为调频广播的各项音频指标的提供参考。


  在本文中主要提出了以MSP43处理器为核心的音频频谱分析仪的设计方案。以数字信号处理的相关理论知识为指导,利用MSP430处理器的优势来进行音频频谱的设计与改进,并最终实现了在TFT液晶HD66772上面显示。


  2.频谱分析仪设计原理

  由于在数字系统中处理的数据都是经由采样得到,所以得到的数据必然是离散的。对于离散的数据,适用离散傅立叶变换来进行处理。


  快速傅里叶变换,是离散傅里叶变换的快速算法,也可用于计算离散傅里叶变换的逆变换,目前已被数字式频谱仪广泛采用。对于长度为N的复数序列 0 1 1 , , , N ? x x L x ,离散傅里叶变换公式为:

  离散傅里叶变换公式

  于是一个序列的运算被分解成两个运算的和的形式, ( ) 1 X k 和( ) 2 X k 可以继续向下分解,最终分解为两点的FFT运算。如果想要FFT运算后的输出为自然顺序排列,则输入序列需要按位倒序来排列。

  图1为8点FFT的运算图。

  8点FFT的运算图

  经过FFT运算后,可以将一个时域信号变换到频域。有些信号在时域上是很难看出什么特征的,但是如果变换到频域之后,就很容易看出特征了,这就是频谱仪的一般原理。


  3.频谱分析仪的设计及实现

  本文介绍了一种基于FFT的的数字音频频谱分析仪的设计方案,通过ADC采样输入的音频信号,ADC采样完成以后,将数据进行倒序排列并进行FFT运算,结果通过TFT液晶显示出来。系统的框图如图2所示。

  频谱分析仪系统框图

  3.1 音频频谱分析仪硬件实现

  为了实现系统功能,采用16bit处理器MSP430来高效处理输入的数据流。MSP430自带ADC12模块,ADC12的采样数据经过运算,通过65K色的液晶显示频谱图。本系统硬件系统图如图3所示。

  音频频谱分析仪硬件实现

  电源模块为整个系统提供供电。系统还能响应用户按键事件,并进行相应的处理。串口模块为系统的扩展预留。

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