专利名称：音频信号分析仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种音频信号分析仪。
背景技术：
音频信号分析仪是一种用来对被测信号进行频率及频谱分析的重要测量仪器，可以广泛应用于电声测量、音频制作、信号分析乃至振动测试等领域。还可应用于测试各种数字音频，如音响测试、广播电视测试、移动电话、电话测试、DVD、VCD测试、助听器、耳机测试等。早期的音频信号分析仪一般是用频率计、频谱仪等仪器组成而成。这种组合系统使用起来不太方便，测量精度也不太高。而目前，主要的音频信号分析装置主要有以下两种第一种是基于FFTpast Fourier Translation，快速傅里叶变换)方法的装置，这种装置主要由数据采集模块、缓冲区模块、FFT模块、IXD(Liquid Crystal Display)显示模块、微控制器模块组成。对输入的音频信号进行数据采集转换，之后进行FFT处理，即可获得输入音频信号的频谱情况。这种方案的硬件电路比较简单，但软件程序相对复杂。而 FFT的实现需选用相应的DSP芯片，系统整体的性价比又相对偏低。第二种方案是基于超外差原理的装置，主要由DDS(Direct Digital Synthesis, 直接数字频率合成)模块、混频器模块、带通滤波模块、真有效值转换模块、LCD显示模块、 微控制器模块组成。由DDS模块产生一定步进频率的信号与输入信号进行混频，然后由适当的滤波器将差频分量滤出以代表相应频率点的幅度。该方案的优点是扫频范围大，硬件成本低，但是对硬件电路的要求比较高，各模块性能都需要精心设计，整体调试时有一定难度。介于以上原因一种新的性价比高的音频信号分析仪急需被研制。 发明内容本实用新型针对以上问题的提出，而研制音频信号分析仪装置，旨在设计一种新的装置，减少现有技术方案中的电路元器件数目繁多、功耗高、可靠性差等不足。本实用新型采用的技术手段如下—种音频信号分析仪，其特征在于包括输出正弦波信号的直接数字频率合成模块；连接直接数字频率合成模块，将直接数字频率合成模块输出的正弦波信号整形处理成方波信号的比较器模块；连接比较器模块，将比较器模块输出的方波信号作为输入时钟，并对音频信号进行带通滤波的滤波模块；连接滤波模块，对滤波模块滤波后的数据进行有效值提取的真有效值转换模块；连接真有效值转换模块，对真有效值转换模块处理后的数据进行数据采样的数据采集模块；连接数据采集模块及直接数字频率合成模块，对数据采集模块采样的信号进行处理并输出到键盘/显示模块进行显示、对直接数字频率合成模块发送控制字的控制模块；连接控制模块，对控制模块输出的数据进行显示，及对控制模块输入设定参数的键盘/显示模块；上述各模块进行信号连接，并由电源模块进行供电。所述直接数字频率合成模块采用AD9850芯片，所述滤波模块采用MAX267芯片，所述真有效值转换模块的主芯片采用AD536芯片，所述控制模块采用W78E52B芯片，比较器模块采用电压比较器LM7171芯片。同现有技术相比本实用新型所提供的分析仪的优点是显而易见的，具体如下1、本实用新型具有体积小、功耗低、使用方便和造价低廉的优点。2、本实用新型与仪器的高度集成化、微型化、智能化的主流发展趋势一致，具备初步的显示功能，使用户很容易组建音频测量系统。
图1为本实用新型所述分析仪的结构框图；图2为本实用新型所述分析仪的电路原理图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型所述的音频信号分析仪包括直接数字频率合成模块输出的正弦波信号经比较器模块处理成方波信号，后传输给同其相连接的滤波模块，滤波模块以直接数字频率合成模块输出的方波信号作为输入时钟，并对音频信号进行带通滤波； 滤波模块滤波后的数据通过真有效值转换模块进行有效值提取后，再通过数据采集模块进行数据采样，最后输入到控制模块中进行处理并输出到键盘/显示模块进行显示；同时控制模块对直接数字频率合成模块发送控制字；键盘/显示模块除对控制模块输出的数据进行显示，还对控制模块输入设定参数；上述各模块进行信号连接，并由电源模块进行供电。如图2所示，直接数字频率合成模块采用AD9850芯片，所述滤波模块采用MAX267 芯片，所述真有效值转换模块的主芯片采用AD536芯片，所述控制模块采用W78E52B芯片， 比较器模块采用电压比较器LM7171芯片。电源模块提供+5V、-5V两种直流电压；上电复位初始化后，控制模块W78E58首先写频率控制字(Frequency Tunning Word，FTff)给直接数字频率合成芯片AD9850， AD9850输出大小对应于FTW的正弦波；将AD9850输出的正弦波经低通滤波器和电压比较器LM7171整形后得到的方波作为带通滤波芯片MAX267的时钟，使带通滤波芯片MAX267的中心频率跟随AD9850的可程控时钟频率来改变，从而形成以MAX267为中心的自适应带通滤波器；这样，可以将输入至MAX267的音频信号的基波、谐波频率成分检测出来；将MAX267 滤波后的信号输入至真有效值转换芯片AD536，得到滤波后的信号的有效值；将得到的有效值输入至数据采集芯片ADC0809，通过ADC0809将有效值送至控制模块W78E58 ；W78E58 根据得到的有效值可以计算出各频率分量的功率和输入信号的总功率；最终W78E58可以将检测到的输入音频信号的总功率和各频率分量的频率和功率送至IXD12864显示模块进行显不。所述的音频信号分析仪的连接关系如下[0025]控制模块芯片TO的管脚32、33、34、35、36、37、38、39分别连接到数据采集模块Ul 的管脚21、20、19、18、8、15、14、17上，接收来自Ul输出的8位有效值信号电平，U6管脚10 连接到Ul的管脚6提供启动转换电平，U6管脚11连接到Ul的管脚9提供输出允许控制电平，U6管脚12连接到Ul的管脚7获得转换结束信号电平；控制模块芯片U6的管脚30连接到分频模块U7的管脚3，提供给U7模块2MHz的方波；控制模块芯片U6的管脚1、2、3、4、5、6、7、8分别连接到LCD显示模块Pl的管脚7、 8、9、10、11、12、13、14上，提供显示数据电平，U6管脚14连接到Pl管脚6提供使能电平，U6 管脚15连接到Pl管脚5提供读/写选择电平，TO管脚16连接到Pl管脚4提供显示数据 /指令数据电平；控制模块芯片U6的管脚9接复位电路；控制模块芯片U6的管脚18、19接12MHz晶体振荡器电路；控制模块芯片U6的管脚20接地；控制模块芯片U6的管脚40接+5V电平，+5V电源串联0. IuF滤波电容接地；控制模块芯片U6的管脚32、33、；34、35、36、37、38、39分别连接IOkQ的上拉电阻；控制模块芯片U6的管脚31接+5V电平，控制模块只访问片内EPR0M/R0M并执行内部指令，当程序计数器超过允许值时，自动转去执行片外程序存储器的程序；控制模块芯片U6的管脚M连接到直接数字频率合成模块U2的管脚25，提供串行输入方式的频率控制字，U6管脚23连接到U2管脚8提供频率更新控制电平，TO管脚22 连接到U2管脚7提供控制字装入时钟电平，U6管脚9连接到U2管脚22提供复位电平；控制模块芯片TO的管脚观和27接具有IOkQ上拉电阻的按键，获得频率步进按键电平；分频模块U7的管脚9连接到数据采集模块Ul的管脚10，提供500kHz的时钟输入；直接数字频率合成模块U2的管脚21经低通滤波后连接到分频模块U3的管脚2 上，提供正弦信号；分频模块U3的管脚6连接到带通滤波模块U4的管脚11和12上，提供时钟信号；带通滤波模块U4的管脚M连接到真有效值转换模块U5的管脚1上，提供输入信号；真有效值转换模块U5的管脚6连接到数据采集模块Ul的管脚沈上，提供输入信号；电源模块U8和U9提供的+5V、-5V电源分别给U1、U2、U3、U4、U5、U6、U7、P1供电。本实用新型所述的电源电路包括+5V、-5V两种直流电压的输出电路，在所有靠近直流电源处接入0. IuF的滤波电容后连接至地，电源模块的模拟地、数字地之间用IuH的电感隔开以隔离相互干扰，电源模块的模拟电平、数字电平之间用IuH的电感隔开以隔离相互干扰。本实用新型所述的直接数字频率合成模块采用AD9850芯片，AD9850是AD公司生产的最高时钟是125MHz、采用先进的CMOS技术的高稳定的直接数字频率合成器件。它结合一个片内高速、高性能DAC和比较器构成一个完全数字控制可编程频率合成器。在外接
5晶振就可产生正弦波信号，在软件上控制步进的频率就可实现扫频。并具有时钟产生功能的高集成度芯片。在本实用新型中外接40MHz有源晶振，可产生0-20MHZ的正弦波信号，将 AD9850输出的正弦波经低通滤波器和电压比较器LM7171整形后得到的方波作为带通滤波芯片MAX267的时钟，使带通滤波芯片MAX267的中心频率跟随AD9850的可程控时钟频率来改变，从而形成以MAX267为中心的自适应带通滤波器，克服了传统滤波器带通中心频率不易改变的缺点，很好地实现了音频信号的自适应带通滤波功能。与传统的基于超外差原理的电路相比，省去了混频器模块，降低了硬件成本及电路的整体调试难度。 以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式
，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种音频信号分析仪，其特征在于包括输出正弦波信号的直接数字频率合成模块；连接直接数字频率合成模块，将直接数字频率合成模块输出的正弦波信号整形处理成方波信号的比较器模块；连接比较器模块，将比较器模块输出的方波信号作为输入时钟，并对音频信号进行带通滤波的滤波模块；连接滤波模块，对滤波模块滤波后的数据进行有效值提取的真有效值转换模块； 连接真有效值转换模块，对真有效值转换模块处理后的数据进行数据采样的数据采集模块；连接数据采集模块及直接数字频率合成模块，对数据采集模块采样的信号进行处理并输出到键盘/显示模块进行显示、对直接数字频率合成模块发送控制字的控制模块；连接控制模块，对控制模块输出的数据进行显示，及对控制模块输入设定参数的键盘/ 显示模块；上述各模块进行信号连接，并由电源模块进行供电。
2.根据权利要求1所述的一种音频信号分析仪，其特征在于所述直接数字频率合成模块采用AD9850芯片，所述滤波模块采用MAX267芯片，所述真有效值转换模块的主芯片采用 AD536芯片，所述控制模块采用W78E52B芯片，比较器模块采用电压比较器LM7171芯片。
专利摘要本实用新型公开了一种音频信号分析仪，其特征在于直接数字频率合成模块输出的正弦波信号经比较器模块处理成方波信号，该方波信号作为滤波模块的输入时钟，滤波模块对音频信号进行带通滤波处理；连接滤波模块，对其滤波后的数据进行有效值提取的真有效值转换模块；连接真有效值转换模块，对其处理后的数据进行数据采样的数据采集模块；连接数据采集模块及直接数字频率合成模块，对数据采集模块采样的信号进行处理并输出到键盘/显示模块进行显示、对直接数字频率合成模块发送控制字的控制模块；连接控制模块，对其输出的数据进行显示的键盘/显示模块。本实用新型具有体积小、功耗低、使用方便和造价低廉的优点，使用户很容易组建音频测量系统。
文档编号G10L11/00GK202058442SQ20112012325
公开日2011年11月30日 申请日期2011年4月23日 优先权日2011年4月23日
发明者宗静静, 车仁信, 马驰 申请人:大连交通大学