基于ARM单片机LPC2148的音频分析仪设计

1、基于arm单片机lpc2148的音频分析仪设计随着微和信息技术的迅速进展，以为代表的数字技术进展日新月异。单片机因为具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵便、微型化和用法便利等优点，而广泛应用于各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业过程的实时控制和数据处理。实际上，通过采纳单片机来举行控制，可以实现仪器仪表的数字化、智能化和微型化。本文通过对照挑选采纳了lpc2148芯片解决计划来实现音频分析仪的设计。1 系统分析与挑选11 信号处理原理分析在对音频信号举行分析的过程中，本文采纳了迅速傅立叶变换fft算法，即首先对音频信号举行离散化处理，然后举行fft运算，求出信号各个离散频率点的功

2、率数值，并得到离散化的功率谱，最后在频域计算被测音频信号的总功率。12 系统的挑选在处理器的挑选上，通常可以挑选8位、16位或者是32位的。但是，因为在处理信号的过程中，通常会用到迅速傅立叶变换fff算法，所以需要举行大量的浮点运算，而且一个浮点要占用四个字节，故在处理过程要占用大量的内存，同时浮点运算时光也很慢，所以采纳一般的8位mcu和16位mcu普通难以在一定的时光内完成运算。综合考虑系统内存的大小以及运算速度，本系统选用philips公司的32位单片机lpc2148。该芯片具有32 kb的ram，而时钟频率高达60 mhz，所以，对于浮点运算，不论是在速度上，还是在内存上都能够很快的处

3、理。在信号采样方式上，因为本系统所选用的32位mcu芯片lpc2148是60 mhz的单命令周期处理器，定时精度为167 ns，可以实现4096 khz的采样率，而且控制便利，成本廉价，所以，本设计由mcu举行挺直采样，而不采纳dds芯片协作fifo对信号举行采集。2 系统设计21 总体设计在系统总体设计中，音频信号的采样过程十分关键。当音频信号经过一个由运放和组成的匹配网络举行采样时，首先要由量程控制模块对信号举行处理，假如信号在100 mv5 v的范围内挑选直通，也就是不对信号举行衰减或者放大控制，则可削减误差。但是，当信号强度太小时，12位的ad转换器在25 v参考电压下的最小辨别率为1

4、 mv左右，这时假如挑选直通，其离散化处理的误差将会十分大。因此，当采集到信号后，若发觉其强度太小，如在20250 mv之间，这时就应当将其认定为弱信号，故应对其经过增益放大之后再举行ad采样。经过12位ad转换器ads7819转换后的数字信号可由32位lpc2148举行fft变换和处理，以分析其频谱特性和各个频率点的功率值，然后将这些值送到atmega16举行显示控制。信号由32位lpc2148分析后，可推断其周期性，可由atme-gal6举行测量，然后在显示屏上显示，其功能框图1所示。22 放大设计当信号输入后，首先要按照信号强弱举行放大处理，图2所示是其放大电路原理图。该放大电路通过r1

5、和r2两个电阻和一个高精度仪表运放ad620实现尾随功能，并在举行阻抗匹配后。通过控制来打算是将信号挺直送给ad转换还是放大后再举行ad转换。因为需要对音频信号的频率及其功率举行检测，并且要测量正弦信号的失真度，因此要求在对小信号举行放大时，要尽可能少的引入信号的放大失真。正弦信号的理论计算失真度为0，对引入的信号失真十分敏捷，所以，本设计挑选了低噪声、低失真的仪表放大器ina217，以将失真度控制在1 khz频率之内。23 ad转换电路设计本系统采纳12位ad转换器ads7819来对信号举行转换，并将转换的数据送往32位控制器举行处理，其转换电路原理图3所示。3 软件设计因为系统主控芯片lpc2148的处理速度比较快，所以，软件设计采纳来举行编程比较容易快捷，其软件设计流程图4所示。4 结果分析笔者对本系统的音频信号举行了测量，并得到了如表1所列的数据。因为试验室能够仿照的音频信号惟独正弦信号，所以，试验采纳来产生正弦信号，然后对其举行测量和误差分析，按照时域和频域的测量结果可以发觉，其测量误差在5的范围之内，且没有发觉显然失真，基本可以满足试验的测量要求。5 结束语经过试验检验，本系统架构设计合理，功能电路较好，系统性能优良、稳定，系统设计基本可以满足音频分析的