基于max262和fpga的嘯叫檢測抑制系統(tǒng)及其控制方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種自動檢測領域，特別設及一種基于MAX262和FPGA的嘯叫檢測抑 制系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術】
[0002] 在眾多話筒拾音的擴聲系統(tǒng)中，都有嘯叫的可能，話筒嘯叫會對擴聲系統(tǒng)產生很 大的危害。嘯叫即聲音信號的自激振蕩，揚聲器播放的聲音經障礙物反射后又疊加在麥克 風上，麥克風則將反射回來的聲音信號再通過揚聲器播放出去，該樣周而復始的疊加便會 產生刺耳的尖叫聲，該就是聲音信號正反饋所導致的自激振蕩，用示波器觀察，嘯叫聲的波 形為"頻率穩(wěn)定，幅度穩(wěn)定的正弦波"，且麥克風和揚聲器的距離越近，越容易產生嘯叫，嘯 叫的幅度也越大。自激振蕩時，功率放大器會產生很大的功率輸出，可能超出擴聲設備的承 受范圍，燒壞功率放大器和發(fā)聲設備。
[0003] 目前，國內主流的嘯叫檢測與抑制途徑是通過調音臺、均衡器和移頻器，由專業(yè)的 調音師手動逐漸加大音量來找嘯叫點，找到之后再通過均衡器消除。如果擴聲系統(tǒng)是雙聲 道系統(tǒng)，則需要調音師先關閉一個通道，調節(jié)另一個通道的嘯叫點；調好一個通道后，關閉 此通道，按照同樣方法去調節(jié)另一個通道；兩邊都調好之后，還需要將兩個通道同時推起來 再檢查是否還有其他的嘯叫點，若有則仍然通過均衡器消除。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的是為解決上述問題，提供了一種基于MAX262和FPGA的嘯叫檢測抑 制系統(tǒng)及其控制方法。
[0005] 為了達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：一種基于MAX262和FPGA的嘯叫 檢測抑制系統(tǒng)，包括嘯叫檢測電路、嘯叫抑制電路W及繼電器切換電路，所述的嘯叫檢測電 路包括頻率檢測部分W及幅度檢測部分，其中頻率檢測部分實時監(jiān)測聲音信號的頻率，其 包括LM339比較器W及FPGA，LM339比較器的輸出端與FPGA相連接，所述的幅度檢測部 分包括峰值檢波巧片AD637W及模數(shù)轉換巧片ADS1118,峰值檢波巧片AD637與模數(shù)轉換 巧片ADS1118相連，模數(shù)轉換巧片ADS1118與FPGA的I/O口相連，信號經峰值檢波巧片 AD637后通過模數(shù)轉換巧片ADS1118將輸出的模擬電壓量轉換成數(shù)字電壓量，再將數(shù)字電 壓量送給FPGA的I/O口；所述的嘯叫抑制電路包括兩個CMOS雙二階通用開關電容有源濾 波器MAX262,在每片MAX262的兩個濾波通道后各加上一個0. 1uF的隔直電容，MAX262與 FPGA相連，通過FPGA來提供精確的外部時鐘；所述的繼電器切換電路包括繼電器、S極管 S9013,其中，S極管S9013的基極連接FPGA的I/O口，集電極連接繼電器，發(fā)射極接地。
[0006] 本發(fā)明還公開了一種基于MAX262和FPGA的嘯叫檢測抑制系統(tǒng)的控制方法，包括 如下步驟：
[0007] (1)、信號通過比較器整形為矩形波。特別的，嘯叫時的波形被整形為占空比為 50%的方波；
[0008] (2)、FPGA在固定時間內對其計數(shù)便可得到矩形波或方波的頻率；
[0009] (3)、信號通過AD637峰值檢測電路得到聲音信號的幅度；
[0010] (4)、通過FPGA通過對嘯叫信號進行頻率檢測和幅度檢測；
[0011] 巧）、判斷頻率和幅度是否同時穩(wěn)定下來，若在較短時間段內，頻率和幅度同時穩(wěn) 定下來，則判定產生嘯叫；
[0012] 化）、FPGA根據(jù)是否產生嘯叫來控制繼電器切換電路進行切換成無嘯叫通路或者 嘯叫抑制電路；
[0013] (7)、若繼電器切換電路進行切換成有嘯叫抑制電路，則嘯叫抑制電路接通；
[0014] 巧）、嘯叫檢測電路檢測到一個"主嘯叫頻率點"，此頻率點的開環(huán)放大倍數(shù)最大， 最先浮現(xiàn)；
[00巧]巧）、然后FPGA將MAX262的第一級濾波通道配置為窄帶陷波器，中屯、頻率設置為 所檢測到的主嘯叫頻率，并將第二、=、四級濾波通道配置為全通濾波器，即移相器；
[0016] (10)、抑制完主嘯叫頻率點之后，嘯叫檢測電路繼續(xù)監(jiān)測是否存在"次嘯叫頻率 點"，此頻率點的開環(huán)放大倍數(shù)較小，沒有最先浮現(xiàn)，若存在，則再次啟用FPGA，將第二級濾 波通道配置為窄帶濾波器，中屯、頻率設置為所檢測到的次嘯叫頻率；
[0017] (11)、系統(tǒng)繼續(xù)監(jiān)測是否存在第S個和第四個嘯叫頻率點，來確定如何配置第S、 四濾波通道。
[001引作為本發(fā)明的一種改進，所述的FPGA判斷頻率是否穩(wěn)定，采用的方法是；FPGA對 頻率每采樣20次，便找出該20個頻率值的最大值4、最小值fi和取整后的眾數(shù)fmDd。，即在 20次的測量時間內，聲音信號的頻率處在[fi，4]范圍內，若f。，并持續(xù)n個回合， 則滿足"頻率穩(wěn)定特征"其中f。為頻率抖動參數(shù)，n為嘯叫判定延時，20次采樣為1回合。
[0019] 作為本發(fā)明的一種改進，所述的FPGA判斷幅度是否穩(wěn)定，采用的方法是；FPGA對 幅度每采樣20次，便找出該20個幅度值的最大值Vh和最小值V1，即在20次的測量時間內， 聲音信號的幅度處在[Vi，Vh]范圍內，若Vh-Vi<V。，并持續(xù)n個回合，則滿足"幅度穩(wěn)定特 征"，其中V。為幅度抖動參數(shù)，n為嘯叫判定延時，20次采樣為1回合。
[0020] 有益效果；
[0021] 本發(fā)明提供的基于MAX262和FPGA的嘯叫檢測抑制系統(tǒng)通過FPGA監(jiān)測聲音信號 頻率，AD637監(jiān)測聲音信號幅度。當對聲音信號進行幅頻檢測的結果為"頻率穩(wěn)定且幅度 穩(wěn)定"時，則說明此時嘯叫產生。另外，系統(tǒng)內置兩片程控濾波器MAX262,由FPGA提供4路 驅動時鐘并將MAX262配置成窄帶陷波器和全通濾波器，破壞嘯叫產生的幅度條件和相位 條件。由于嘯叫頻率點不止一個，所W系統(tǒng)采用4級"陷波"和"全通"相互配合來達到抑 制嘯叫的目的。該系統(tǒng)與傳統(tǒng)的人工嘯叫檢測與抑制方法相比，具有全自動、延時短、體積 小等特點。
【附圖說明】
[0022] 圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)接入示意圖；
[0023] 圖2本發(fā)明的擴聲系統(tǒng)嘯叫產生示意圖；
[0024] 圖3為本發(fā)明的嘯叫波形；
[0025]圖4為本發(fā)明的嘯叫檢測電路；
[0026] 圖5為本發(fā)明的嘯叫抑制電路；
[0027] 圖6為本發(fā)明的繼電器切換電路；
[002引圖7主程序流程圖；
【具體實施方式】
[0029]W下將結合具體實施例對本發(fā)明提供的技術方案進行詳細說明，應理解下述具體 實施方式僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。
[0030] 本發(fā)明的一種基于MAX262和FPGA的嘯叫檢測抑制系統(tǒng)，包括嘯叫檢測電路、嘯叫 抑制電路W及繼電器切換電路，如圖1所示，本發(fā)明的嘯叫檢測抑制系統(tǒng)設置在拾音電路 與功率放大器之間，拾音電路與嘯叫檢測電路相連，嘯叫檢測電路與嘯叫抑制電路相連，繼 電器切換電路通過繼電器的吸合來控制拾音電路與功率放大器之間連接無嘯叫通路或者 嘯叫抑制電路。
[0031] 如圖2所示擴聲系統(tǒng)嘯叫產生示意圖，根據(jù)圖2來分析嘯叫產生的原因，及波形特 征。
[0032] 假設麥克風接收信號x(n)和放大器輸出信號y(n)之間的關系為
[0033]
【主權項】
1. 一種基于MAX262和FPGA的嘯叫檢測抑制系統(tǒng)，包括嘯叫檢測電路、嘯叫抑制電路以 及繼電器切換電路，其特征在于：所述的嘯叫檢測電路包括頻率檢測部分以及幅度檢測部 分，其中頻率檢測部分實時監(jiān)測聲音信號的頻率，其包括LM339比較器以及FPGA，LM339比 較器的輸出端與FPGA相連接，所述的幅度檢測部分包括峰值檢波芯片AD637以及模數(shù)轉換 芯片ADS1118,峰值檢波芯片AD637與模數(shù)轉換芯片ADS1118相連，模數(shù)轉換芯片ADS1118 與FPGA的I/O口相連，信號經峰值檢波芯片AD637后通過模數(shù)轉換芯片ADS1118將輸出的 模擬電壓量轉換成數(shù)字電壓量，再將數(shù)字電壓量送給FPGA的I/O口；所述的嘯叫抑制電路 包括兩個CMOS雙二階通用開關電容有源濾波器MAX262,在每片MAX262的兩個濾波通道后 各加上一個0.IuF的隔直電容，MAX262與FPGA相連，通過FPGA來提供精確的外部時鐘； 所述的繼電器切換電路包括繼電器、三極管S9013,其中，三極管S9013的基極連接FPGA的 I/O口，集電極連接繼電器，發(fā)射極接地。
2. -種基于MAX262和FPGA的嘯叫檢測抑制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括如下步 驟： (1) 、信號通過比較器整形為矩形波，特別的嘯叫時的波形被整形為占空比為50%的方 波； (2) 、FPGA在固定時間內對其計數(shù)便可得到矩形波或方波的頻率； (3) 、信號通過AD637峰值檢測電路得到聲音信號的幅度； (4) 、通過FPGA通過對嘯叫信號進行頻率檢測和幅度檢測； (5) 、判斷頻率和幅度是否同時穩(wěn)定下來，若在較短時間段內，頻率和幅度同時穩(wěn)定下 來，貝1J判定產生嘯叫； (6) 、FPGA根據(jù)是否產生嘯叫來控制繼電器切換電路進行切換成無嘯叫通路或者嘯叫 抑制電路； (7) 、若繼電器切換電路進行切換成有嘯叫抑制電路，則嘯叫抑制電路接通； (8) 、嘯叫檢測電路檢測到一個"主嘯叫頻率點"，此頻率點的開環(huán)放大倍數(shù)最大，最先 浮現(xiàn)； (9) 、然后FPGA將MAX262的第一級濾波通道配置為窄帶陷波器，中心頻率設置為所檢 測到的主嘯叫頻率，并將第二、三、四級濾波通道配置為全通濾波器，即移相器； (10) 、抑制完主嘯叫頻率點之后，嘯叫檢測電路繼續(xù)監(jiān)測是否存在"次嘯叫頻率點"，此 頻率點的開環(huán)放大倍數(shù)較小，沒有最先浮現(xiàn)，若存在，則再次啟用FPGA，將第二級濾波通道 配置為窄帶濾波器，中心頻率設置為所檢測到的次嘯叫頻率； (11) 、系統(tǒng)繼續(xù)監(jiān)測是否存在第三個和第四個嘯叫頻率點，來確定如何配置第三、四濾 波通道。
3. 根據(jù)權利要求2所述的一種基于MAX262和FPGA的嘯叫檢測抑制系統(tǒng)的控制方法， 其特征在于：所述的FPGA判斷頻率是否穩(wěn)定，采用的方法是：FPGA對頻率每采樣20次，便 找出這20個頻率值的最大值fh、最小值和取整后的眾數(shù)fm()de，即在20次的測量時間內， 聲音信號的頻率處在[Lfh]范圍內，若并持續(xù)n個回合，則滿足"頻率穩(wěn)定特 征"其中f；為頻率抖動參數(shù)，n為嘯叫判定延時，20次采樣為1回合。
4. 根據(jù)權利要求2所述的一種基于MAX262和FPGA的嘯叫檢測抑制系統(tǒng)的控制方法， 其特征在于：所述的FPGA判斷幅度是否穩(wěn)定，采用的方法是：FPGA對幅度每采樣20次，便 找出這20個幅度值的最大值Vh和最小值V i，即在20次的測量時間內，聲音信號的幅度處 在[V1, Vh]范圍內，若Vh-Vf V 并持續(xù)n個回合，則滿足"幅度穩(wěn)定特征"，其中（為幅度 抖動參數(shù)，n為嘯叫判定延時，20次采樣為1回合。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于MAX262和FPGA的嘯叫檢測抑制系統(tǒng)，包括嘯叫檢測電路、嘯叫抑制電路以及繼電器切換電路，所述的嘯叫檢測電路包括頻率檢測部分以及幅度檢測部分，其中頻率檢測部分實時監(jiān)測聲音信號的頻率，幅度檢測部分用于檢測聲音的幅度，嘯叫抑制電路破壞嘯叫產生的幅度條件和相位條件。本發(fā)明與傳統(tǒng)的人工嘯叫檢測與抑制方法相比，具有全自動、延時短、體積小等特點。
【IPC分類】H04R3-02, H04R3-00
【公開號】CN104703094
【申請?zhí)枴緾N201410831312
【發(fā)明人】張秀再, 陳彭鑫, 吳華娟, 趙益波
【申請人】南京信息工程大學
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2014年12月26日