專(zhuān)利名稱：音頻信號(hào)分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種音頻信號(hào)分析儀。
背景技術(shù)：
音頻信號(hào)分析儀是一種用來(lái)對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行頻率及頻譜分析的重要測(cè)量?jī)x器，可以廣泛應(yīng)用于電聲測(cè)量、音頻制作、信號(hào)分析乃至振動(dòng)測(cè)試等領(lǐng)域。還可應(yīng)用于測(cè)試各種數(shù)字音頻，如音響測(cè)試、廣播電視測(cè)試、移動(dòng)電話、電話測(cè)試、DVD、VCD測(cè)試、助聽(tīng)器、耳機(jī)測(cè)試等。早期的音頻信號(hào)分析儀一般是用頻率計(jì)、頻譜儀等儀器組成而成。這種組合系統(tǒng)使用起來(lái)不太方便，測(cè)量精度也不太高。而目前，主要的音頻信號(hào)分析裝置主要有以下兩種第一種是基于FFTpast Fourier Translation，快速傅里葉變換)方法的裝置，這種裝置主要由數(shù)據(jù)采集模塊、緩沖區(qū)模塊、FFT模塊、IXD(Liquid Crystal Display)顯示模塊、微控制器模塊組成。對(duì)輸入的音頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換，之后進(jìn)行FFT處理，即可獲得輸入音頻信號(hào)的頻譜情況。這種方案的硬件電路比較簡(jiǎn)單，但軟件程序相對(duì)復(fù)雜。而 FFT的實(shí)現(xiàn)需選用相應(yīng)的DSP芯片，系統(tǒng)整體的性價(jià)比又相對(duì)偏低。第二種方案是基于超外差原理的裝置，主要由DDS(Direct Digital Synthesis, 直接數(shù)字頻率合成)模塊、混頻器模塊、帶通濾波模塊、真有效值轉(zhuǎn)換模塊、LCD顯示模塊、 微控制器模塊組成。由DDS模塊產(chǎn)生一定步進(jìn)頻率的信號(hào)與輸入信號(hào)進(jìn)行混頻，然后由適當(dāng)?shù)臑V波器將差頻分量濾出以代表相應(yīng)頻率點(diǎn)的幅度。該方案的優(yōu)點(diǎn)是掃頻范圍大，硬件成本低，但是對(duì)硬件電路的要求比較高，各模塊性能都需要精心設(shè)計(jì)，整體調(diào)試時(shí)有一定難度。介于以上原因一種新的性價(jià)比高的音頻信號(hào)分析儀急需被研制。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)以上問(wèn)題的提出，而研制音頻信號(hào)分析儀裝置，旨在設(shè)計(jì)一種新的裝置，減少現(xiàn)有技術(shù)方案中的電路元器件數(shù)目繁多、功耗高、可靠性差等不足。本實(shí)用新型采用的技術(shù)手段如下—種音頻信號(hào)分析儀，其特征在于包括輸出正弦波信號(hào)的直接數(shù)字頻率合成模塊；連接直接數(shù)字頻率合成模塊，將直接數(shù)字頻率合成模塊輸出的正弦波信號(hào)整形處理成方波信號(hào)的比較器模塊；連接比較器模塊，將比較器模塊輸出的方波信號(hào)作為輸入時(shí)鐘，并對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行帶通濾波的濾波模塊；連接濾波模塊，對(duì)濾波模塊濾波后的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效值提取的真有效值轉(zhuǎn)換模塊；連接真有效值轉(zhuǎn)換模塊，對(duì)真有效值轉(zhuǎn)換模塊處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣的數(shù)據(jù)采集模塊；連接數(shù)據(jù)采集模塊及直接數(shù)字頻率合成模塊，對(duì)數(shù)據(jù)采集模塊采樣的信號(hào)進(jìn)行處理并輸出到鍵盤(pán)/顯示模塊進(jìn)行顯示、對(duì)直接數(shù)字頻率合成模塊發(fā)送控制字的控制模塊；連接控制模塊，對(duì)控制模塊輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，及對(duì)控制模塊輸入設(shè)定參數(shù)的鍵盤(pán)/顯示模塊；上述各模塊進(jìn)行信號(hào)連接，并由電源模塊進(jìn)行供電。所述直接數(shù)字頻率合成模塊采用AD9850芯片，所述濾波模塊采用MAX267芯片，所述真有效值轉(zhuǎn)換模塊的主芯片采用AD536芯片，所述控制模塊采用W78E52B芯片，比較器模塊采用電壓比較器LM7171芯片。同現(xiàn)有技術(shù)相比本實(shí)用新型所提供的分析儀的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的，具體如下1、本實(shí)用新型具有體積小、功耗低、使用方便和造價(jià)低廉的優(yōu)點(diǎn)。2、本實(shí)用新型與儀器的高度集成化、微型化、智能化的主流發(fā)展趨勢(shì)一致，具備初步的顯示功能，使用戶很容易組建音頻測(cè)量系統(tǒng)。

圖1為本實(shí)用新型所述分析儀的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本實(shí)用新型所述分析儀的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型所述的音頻信號(hào)分析儀包括直接數(shù)字頻率合成模塊輸出的正弦波信號(hào)經(jīng)比較器模塊處理成方波信號(hào)，后傳輸給同其相連接的濾波模塊，濾波模塊以直接數(shù)字頻率合成模塊輸出的方波信號(hào)作為輸入時(shí)鐘，并對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行帶通濾波； 濾波模塊濾波后的數(shù)據(jù)通過(guò)真有效值轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行有效值提取后，再通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，最后輸入到控制模塊中進(jìn)行處理并輸出到鍵盤(pán)/顯示模塊進(jìn)行顯示；同時(shí)控制模塊對(duì)直接數(shù)字頻率合成模塊發(fā)送控制字；鍵盤(pán)/顯示模塊除對(duì)控制模塊輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，還對(duì)控制模塊輸入設(shè)定參數(shù)；上述各模塊進(jìn)行信號(hào)連接，并由電源模塊進(jìn)行供電。如圖2所示，直接數(shù)字頻率合成模塊采用AD9850芯片，所述濾波模塊采用MAX267 芯片，所述真有效值轉(zhuǎn)換模塊的主芯片采用AD536芯片，所述控制模塊采用W78E52B芯片， 比較器模塊采用電壓比較器LM7171芯片。電源模塊提供+5V、-5V兩種直流電壓；上電復(fù)位初始化后，控制模塊W78E58首先寫(xiě)頻率控制字(Frequency Tunning Word，F(xiàn)Tff)給直接數(shù)字頻率合成芯片AD9850， AD9850輸出大小對(duì)應(yīng)于FTW的正弦波；將AD9850輸出的正弦波經(jīng)低通濾波器和電壓比較器LM7171整形后得到的方波作為帶通濾波芯片MAX267的時(shí)鐘，使帶通濾波芯片MAX267的中心頻率跟隨AD9850的可程控時(shí)鐘頻率來(lái)改變，從而形成以MAX267為中心的自適應(yīng)帶通濾波器；這樣，可以將輸入至MAX267的音頻信號(hào)的基波、諧波頻率成分檢測(cè)出來(lái)；將MAX267 濾波后的信號(hào)輸入至真有效值轉(zhuǎn)換芯片AD536，得到濾波后的信號(hào)的有效值；將得到的有效值輸入至數(shù)據(jù)采集芯片ADC0809，通過(guò)ADC0809將有效值送至控制模塊W78E58 ；W78E58 根據(jù)得到的有效值可以計(jì)算出各頻率分量的功率和輸入信號(hào)的總功率；最終W78E58可以將檢測(cè)到的輸入音頻信號(hào)的總功率和各頻率分量的頻率和功率送至IXD12864顯示模塊進(jìn)行顯不。所述的音頻信號(hào)分析儀的連接關(guān)系如下[0025]控制模塊芯片TO的管腳32、33、34、35、36、37、38、39分別連接到數(shù)據(jù)采集模塊Ul 的管腳21、20、19、18、8、15、14、17上，接收來(lái)自Ul輸出的8位有效值信號(hào)電平，U6管腳10 連接到Ul的管腳6提供啟動(dòng)轉(zhuǎn)換電平，U6管腳11連接到Ul的管腳9提供輸出允許控制電平，U6管腳12連接到Ul的管腳7獲得轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)電平；控制模塊芯片U6的管腳30連接到分頻模塊U7的管腳3，提供給U7模塊2MHz的方波；控制模塊芯片U6的管腳1、2、3、4、5、6、7、8分別連接到LCD顯示模塊Pl的管腳7、 8、9、10、11、12、13、14上，提供顯示數(shù)據(jù)電平，U6管腳14連接到Pl管腳6提供使能電平，U6 管腳15連接到Pl管腳5提供讀/寫(xiě)選擇電平，TO管腳16連接到Pl管腳4提供顯示數(shù)據(jù) /指令數(shù)據(jù)電平；控制模塊芯片U6的管腳9接復(fù)位電路；控制模塊芯片U6的管腳18、19接12MHz晶體振蕩器電路；控制模塊芯片U6的管腳20接地；控制模塊芯片U6的管腳40接+5V電平，+5V電源串聯(lián)0. IuF濾波電容接地；控制模塊芯片U6的管腳32、33、；34、35、36、37、38、39分別連接IOkQ的上拉電阻；控制模塊芯片U6的管腳31接+5V電平，控制模塊只訪問(wèn)片內(nèi)EPR0M/R0M并執(zhí)行內(nèi)部指令，當(dāng)程序計(jì)數(shù)器超過(guò)允許值時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行片外程序存儲(chǔ)器的程序；控制模塊芯片U6的管腳M連接到直接數(shù)字頻率合成模塊U2的管腳25，提供串行輸入方式的頻率控制字，U6管腳23連接到U2管腳8提供頻率更新控制電平，TO管腳22 連接到U2管腳7提供控制字裝入時(shí)鐘電平，U6管腳9連接到U2管腳22提供復(fù)位電平；控制模塊芯片TO的管腳觀和27接具有IOkQ上拉電阻的按鍵，獲得頻率步進(jìn)按鍵電平；分頻模塊U7的管腳9連接到數(shù)據(jù)采集模塊Ul的管腳10，提供500kHz的時(shí)鐘輸入；直接數(shù)字頻率合成模塊U2的管腳21經(jīng)低通濾波后連接到分頻模塊U3的管腳2 上，提供正弦信號(hào)；分頻模塊U3的管腳6連接到帶通濾波模塊U4的管腳11和12上，提供時(shí)鐘信號(hào)；帶通濾波模塊U4的管腳M連接到真有效值轉(zhuǎn)換模塊U5的管腳1上，提供輸入信號(hào)；真有效值轉(zhuǎn)換模塊U5的管腳6連接到數(shù)據(jù)采集模塊Ul的管腳沈上，提供輸入信號(hào)；電源模塊U8和U9提供的+5V、-5V電源分別給U1、U2、U3、U4、U5、U6、U7、P1供電。本實(shí)用新型所述的電源電路包括+5V、-5V兩種直流電壓的輸出電路，在所有靠近直流電源處接入0. IuF的濾波電容后連接至地，電源模塊的模擬地、數(shù)字地之間用IuH的電感隔開(kāi)以隔離相互干擾，電源模塊的模擬電平、數(shù)字電平之間用IuH的電感隔開(kāi)以隔離相互干擾。本實(shí)用新型所述的直接數(shù)字頻率合成模塊采用AD9850芯片，AD9850是AD公司生產(chǎn)的最高時(shí)鐘是125MHz、采用先進(jìn)的CMOS技術(shù)的高穩(wěn)定的直接數(shù)字頻率合成器件。它結(jié)合一個(gè)片內(nèi)高速、高性能DAC和比較器構(gòu)成一個(gè)完全數(shù)字控制可編程頻率合成器。在外接
5晶振就可產(chǎn)生正弦波信號(hào)，在軟件上控制步進(jìn)的頻率就可實(shí)現(xiàn)掃頻。并具有時(shí)鐘產(chǎn)生功能的高集成度芯片。在本實(shí)用新型中外接40MHz有源晶振，可產(chǎn)生0-20MHZ的正弦波信號(hào)，將 AD9850輸出的正弦波經(jīng)低通濾波器和電壓比較器LM7171整形后得到的方波作為帶通濾波芯片MAX267的時(shí)鐘，使帶通濾波芯片MAX267的中心頻率跟隨AD9850的可程控時(shí)鐘頻率來(lái)改變，從而形成以MAX267為中心的自適應(yīng)帶通濾波器，克服了傳統(tǒng)濾波器帶通中心頻率不易改變的缺點(diǎn)，很好地實(shí)現(xiàn)了音頻信號(hào)的自適應(yīng)帶通濾波功能。與傳統(tǒng)的基于超外差原理的電路相比，省去了混頻器模塊，降低了硬件成本及電路的整體調(diào)試難度。 以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式
，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種音頻信號(hào)分析儀，其特征在于包括輸出正弦波信號(hào)的直接數(shù)字頻率合成模塊；連接直接數(shù)字頻率合成模塊，將直接數(shù)字頻率合成模塊輸出的正弦波信號(hào)整形處理成方波信號(hào)的比較器模塊；連接比較器模塊，將比較器模塊輸出的方波信號(hào)作為輸入時(shí)鐘，并對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行帶通濾波的濾波模塊；連接濾波模塊，對(duì)濾波模塊濾波后的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效值提取的真有效值轉(zhuǎn)換模塊； 連接真有效值轉(zhuǎn)換模塊，對(duì)真有效值轉(zhuǎn)換模塊處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣的數(shù)據(jù)采集模塊；連接數(shù)據(jù)采集模塊及直接數(shù)字頻率合成模塊，對(duì)數(shù)據(jù)采集模塊采樣的信號(hào)進(jìn)行處理并輸出到鍵盤(pán)/顯示模塊進(jìn)行顯示、對(duì)直接數(shù)字頻率合成模塊發(fā)送控制字的控制模塊；連接控制模塊，對(duì)控制模塊輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，及對(duì)控制模塊輸入設(shè)定參數(shù)的鍵盤(pán)/ 顯示模塊；上述各模塊進(jìn)行信號(hào)連接，并由電源模塊進(jìn)行供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種音頻信號(hào)分析儀，其特征在于所述直接數(shù)字頻率合成模塊采用AD9850芯片，所述濾波模塊采用MAX267芯片，所述真有效值轉(zhuǎn)換模塊的主芯片采用 AD536芯片，所述控制模塊采用W78E52B芯片，比較器模塊采用電壓比較器LM7171芯片。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種音頻信號(hào)分析儀，其特征在于直接數(shù)字頻率合成模塊輸出的正弦波信號(hào)經(jīng)比較器模塊處理成方波信號(hào)，該方波信號(hào)作為濾波模塊的輸入時(shí)鐘，濾波模塊對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行帶通濾波處理；連接濾波模塊，對(duì)其濾波后的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效值提取的真有效值轉(zhuǎn)換模塊；連接真有效值轉(zhuǎn)換模塊，對(duì)其處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣的數(shù)據(jù)采集模塊；連接數(shù)據(jù)采集模塊及直接數(shù)字頻率合成模塊，對(duì)數(shù)據(jù)采集模塊采樣的信號(hào)進(jìn)行處理并輸出到鍵盤(pán)/顯示模塊進(jìn)行顯示、對(duì)直接數(shù)字頻率合成模塊發(fā)送控制字的控制模塊；連接控制模塊，對(duì)其輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示的鍵盤(pán)/顯示模塊。本實(shí)用新型具有體積小、功耗低、使用方便和造價(jià)低廉的優(yōu)點(diǎn)，使用戶很容易組建音頻測(cè)量系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G10L11/00GK202058442SQ20112012325
公開(kāi)日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2011年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月23日
發(fā)明者宗靜靜, 車(chē)仁信, 馬馳 申請(qǐng)人:大連交通大學(xué)