基于Microchip16位单片机的音频信号分析仪的设计

　　2．3 FFT变换

由于直接傅里叶变换的计算量与子样本点数N的平方成正比，在N较大时，计算量太大，不适合在资源有限的嵌入式系统中实现。所以最常用基2 FFT算法，其主要思想是将N点直接傅里叶变换分解成多个较短的直接傅里叶变换，再利用旋转因子的周期性、对称性，在很大程度上节省了系统资源。

MPLAB C30 C编译器内部提供了几乎全部的数字信号处理软件工具，通过DSPIC30F系列微处理器，只需调用Microchip公司提供的库函数，即可方便的实现数字信号处理。对于基2 FFT变换来说，其软件流程图如图6所示。

　　2．4 特征值提取

对频域分析起决定作用的量包括采样频率、采样点数。通过FFT变换，得到离散化的幅度谱X(k)，先将离散化的幅度值平方，再除于子样本点数N，就可得到该频率点对应的功率值(功率=X(k)*X(k)／N)。

3 结 语

系统的主要性能指标为：输入阻抗50 Ω；输入信号电压范围(峰-峰值)100 mV～5 V；输入信号包含的频率成分范围为200 Hz～10 kHz；频率分辨力为100Hz(可正确测量被测信号中，频差不小于100 Hz的频率分量的功率值)；输入信号的总功率和各频率分量的功率，检测出的各频率分量的功率之和不小于总功率值的95％；各频率分量功率测量的相对误差的绝对值小于10％，总功率测量的相对误差的绝对值小于5％；以5 s周期刷新分析数据，信号各频率分量应按功率大小依次存储并可回放显示，同时实时显示信号总功率和至少前两个频率分量的频率值和功率值，并设暂停键保持显示的数据。基于DSP单片机技术的音频信号分析具有性能稳定、电路简单、速度快、成本低、体积小的特点，适用于需要音频信号分析的嵌入式系统中，可以在更多领域进一步推广和应用，如环境监测、语音识别、智能系统的控制等。