DSP课程设计音频信号频谱分析论文

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1、音频信号频谱分析摘要数字信号处理（DigitalSignalProcessing，DSP）是利用计算机或专用处理设备，以数字的形式对信号进行分析、采集、合成、变换、滤波、估算、压缩、识别等加工处理，以便提取有用的信息并进行有效的传输与应用。与模拟信号处理相比，数字信号处理具有精确、灵活、抗干扰能力强、可靠性高、体积小、抑郁大规模集成等优点。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，然后通过LCD观察其频谱分布。本设计通过C语言编程来实现系统的功能。　　关键词：DSP；信号；频谱；FFT；LCD音频信号频谱分析目录

2、1绪论11.1设计目的11.2设计要求12设计原理22.1TMS320C54x芯片简介22.2TLV320AIC23芯片简介32.312864LCD液晶显示屏简介43系统总设计方案44系统模块设计44.1语音信号采集模块44.2语音信号处理模块64.3LCD显示模块75设计结果显示86设计心得10参考文献11致谢12附录设计程序13音频信号频谱分析1绪论1.1设计目的1.熟悉TLV320AIC23的接口和使用；2.熟悉McBSP多通道缓冲串口配置为SPI模式的通信的应用；3.掌握一个完整的语音输入、输出通道的设计；4.熟悉A/D转换的基本原理；5.加深对DFT算法原理和基本性质的

3、理解；6.熟悉FFT算法原理和FFT子程序的应用；7.学习用FFT对连续信号和时域信号进行谱分析的方法，了解可能出现的分析误差及其原因，以便在实际中正确应用FFT；8.了解LCD显示的基本原理；9.学习用TMS320C54XDSP芯片控制LCD的基本方法和步骤。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

4、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。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。1.DSP与TLC320AIC23接口电路的原理图绘制；2.DSP控制TLC320AIC23的程序编写与调试；3.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；第23页共24页音频信号频谱分

5、析1.编写DSP的FFT处理程序；2.控制点阵液晶，实现绘图功能，将幅频图显示出来3.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。4.在报告中绘制程序的流程图，并文字说明。2设计原理2.1TMS320C54x芯片简介C54x是一款低功耗、高性能的定点DSP芯片，其内部结构电路图如图2-1所示。其CPU部分采用先进的多总线结构(1条程序总线、3条数据总线和4条地址总线)。40位算术逻辑运算单元(ALU)，包括1个40位桶形移位寄存器和2个独立的40位累加器。17位并行乘法器，与40位专用加法器相连，用于非流水线式单周期乘法/累加(MAC)运算。TMS320C5416D

6、SP芯片共有192千字的可寻址存储空间。这192千字的存储空间分为3个独立的可选择空间，分别为：64千字的程序存储空间；64千字的数据存储空间；64千字的I/O空间。所有的TMS320C5416DSP芯片都包括内部随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。内部随机存储器RAM又分为单寻址RAM（SARAM）和双寻址RAM(DARAM)两种类型。为了满足数据处理的需要，TMS320C5416DSP芯片提供了必要的片内外部设备。这些外部设备主要包括：通用I/O引脚；定时器；时钟发生器；主机接口HPI；串行通信接口；软件可编程等待状态发生器；可编程分区转换逻辑。TMS320C5416

7、DSP芯片的外部总线具有很强的系统接口能力，可与外部存储器以及I/O设备相连，能对64K字的数据存储空间，64K字的程序存储空间，以及64K字的I/O空间进行寻址。独立的空间选择信号DS，PS和IS允许进行物理上分开的空间选择。接口的外部数据准备输入信号（READY）与片内软件可编程等待状态发生器一道，可以使处理器与各种不同速度的存储器和I/O设备连接。接口的保护方式能使外设对TMS320C5416DSP芯片的外部总线进行控制，使外部设备可以访问程序，数据和I/O空间的资源。第2