dsp课程设计-音频信号频谱分析

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1、音频信号频谱分析摘要在当今的数字化时代背景下，DSP已成为通信、计算机、消费类电子产品等领域的基础器件，是集成电路中发展最快的电子产品，并成为电子产品更新换代的决定因素。DSP芯片已经被广泛地应用于当今技术革命的各个领域，而且DSP技术也正以极快的速度被应用在通信、电子系统、信号处理系统等许多领域中。本次课程设计介绍了音频信号频谱分析的原理以及其所涉及的硬件结构和软件设计，该设计是基于TMS320C5416DSP芯片的音频信号频谱分析的设计系统的主要功能对语音信号进行采样滤波后FFT变换，并用采集的

2、音频信号进行频谱分析，FFT算法采用TLC320AIC23编写DSP程序实现。然后通过LCD观察其频谱分布。　　关键词：DSP；音频信号；频谱分析；FFT；LCD目录1绪论11.1选题背景11.2设计要求12系统总硬件设计方案22.1硬件系统框图22.2TLV320AIC23芯片简介22.3TMS320C5416DSP芯片32.412864LCD33系统模块设计43.1语音信号采集模块43.2语音信号处理模块83.3LCD显示模块94设计结果显示95设计心得11参考文献12附录设计程序131绪论1.

3、1选题背景目前，在微电子技术发展的带动下，DSP芯片的发展日新月异，DSP的功能日益强大，性能价格比不断上升，开发手段不断改进。DSP芯片已经完全走下了“贵族”的圣坛。DSP芯片已经在通信与电子系统、信号处理系统、自动控制、雷达、军事、航空航天、医疗、家用电器、电力系统等许多领域中得到了广泛的应用，而且新的应用领域在不断地被发掘。DSP处理速度快，功耗低，性能好，基于TMS320C5416DSP芯片的语音存储容量大，具有很好的通信音质等特点，因此被广泛应用于很多领域中。本设计实现的语音分析系统具有如

4、下优点：1．音频数据占用资源少2．音质通信级3．开发难度低4．语音芯片与DSP接口电路简单5．体积小该语音分析系统的设计能够完成语音采集，播放，存储，频谱分析，基本实现了语音分析功能。随着技术的进步，TMS320C5416DSP与TLV320AIC23的结合的语音编码方案将会有更好的应用前景。1.2设计要求DSP课程设计是对《数字信号处理》、《DSP原理及应用》等课程的较全面练习和训练，是实践教学中的一个重要环节。通过本次课程设计，综合运用数字信号处理、DSP技术课程以及其他有关先修课程的理论和生产

5、实际知识去分析和解决具体问题，并使所学知识得到进一步巩固、深化和发展。初步培养学生对工程设计的独立工作能力，掌握电子系统设计的一般方法。通过课程设计完成基本技能的训练，如查阅设计资料和手册、程序的设计、调试等，提高学生分析问题、解决问题的能力。第29页共29页本题目通过TLC320AIC23采集音频信号(f.max<10kHz)，编写DSP的FFT处理程序（自定频谱分辨力），获得幅频特性之后，在点阵液晶中大致显示出幅频图。并在液晶中用文字显示频率幅值前三的频率值。DSP与TLC320AIC23接口电

6、路的原理图绘制；DSP控制TLC320AIC23的程序编写与调试；TLC320AIC23进行语音模拟量到数字信号的转换，实现声音的采集，在CCS软件中分析信号的幅频特性；编写DSP的FFT处理程序；控制点阵液晶，实现绘图功能，将幅频图显示出来;按要求编写课程设计报告书，正确、完整的阐述设计和实验结果;在报告中绘制程序的流程图，并文字说明。2系统总硬件设计方案2.1硬件系统框图本系统用DSP芯片TMS320C5416与音频编解码芯片TLV320AIC23实现硬件接口和软件设计,并在此硬件基础上实现语音

7、信号的采集、频谱分析并用LCD显示语音信号的幅频特性曲线。本系统包括音频采集、DSP对语音信号的处理、LCD显示三部分。系统结构如图2-1所示:TLV320AIC23TMS320C5416DSP12864LCD音频信号输入数据接口控制接口图2-12.2TLV320AIC23芯片简介TLV320AIC23（以下简称AIC23）是TI推出的一款高性能的立体声音频Codec芯片，内置耳机输出放大器，支持MIC和LINE第29页共29页IN两种输入方式（二选一），且对输入和输出都具有可编程增益调节。AIC2

8、3的模数转换（ADCs）和数模转换（DACs）部件高度集成在芯片内部，采用了先进的Sigma－delta过采样技术，可以在8K到96K的频率范围内提供16bit、20bit、24bit和32bit的采样，ADC和DAC的输出信噪比分别可以达到90dB和100dB。与此同时，AIC23还具有很低的能耗，回放模式下功率仅为23mW，省电模式下更是小于15uW。由于具有上述优点，使得AIC23是一款非常理想的音频模拟I/O器件，可以很好的应用在随声听（如CD，MP3……）、