基于Microchip16位单片机的音频信号分析仪的设计

(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转换总时间为0．092 ms，采样频率为10．87 kHz。

A／D模块工作在系统时钟源、自动转换模式，每完成一次转换进入一次中断。在程序中应该定义一个采样点数的结构体，用于存放A／D采集到的数据，每个结构体内包括一个实部和一个虚部。在中断服务子程序中，由A／D模块采集到的数字量存储到结构体的实部，共进行采样点数次转换，中断服务子程序的流程如图4所示。

2．2 周期判定

音频信号的频率分量不但多，而且不具周期性。测量周期可以在时域也可以在频域，但是由于频域测量周期性时要求某些频率点具有由规律的零点或接近零点出现，所以对于较为复杂的、频率分量较多且功率分布较均匀且低的信号就无法正确地分析其周期性。因此，对于信号的周期性判定，应该在对信号进行FFT变换之前，直接调用周期判断函数。周期性判定子程序流程图如图5所示。

作者：福建师范大学 王平 江华丽 王毅 郑孔华   来源：现代电子技术