基于MSP430F1611單片機的音頻信號分析
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3 系統軟件設計
3．1 嵌入式系統設計
本設計在MSP430F1611單片機中嵌入了μC／OS-Ⅱ操作系統，可以很方便地實(shí)現多任務(wù)的調度與協(xié)調，極大地節約了軟件開(kāi)發(fā)時(shí)間和減少了出錯幾率。系統的軟件流程圖如下：圖4為FFT的軟件流程圖，圖5為負責信號采集并進(jìn)行FFT計算的從機MSP430F1611的流程圖，圖6為負責外設信號分析的主機MSP430F1611的流程圖。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/172826.htm
3．2 FFT算法的具體設計
3．2．1 FFT點(diǎn)數與采樣頻率的分析
本系統應用基2的傅里葉變換進(jìn)行計算，考慮到使用的16位MSP430F1611單片機的RAM存儲空間為10 k，由于經(jīng)過(guò)FFT計算后譜線(xiàn)的幅值關(guān)于中心對稱(chēng)，為了節省硬件資源，將FFT計算后的2048個(gè)點(diǎn)舍去，故可節省一半的資源，由于2 048x16 bitx2=8．192 k，故最大取N=4 096個(gè)點(diǎn)作FFT。本系統將頻率分辨力設定為20 Hz，如果取采樣頻率fs=40kHz，那么此FFT的頻率分辨力△f=fs／N=10 Hz。但在實(shí)際情況下，由于FFT只能分析有限個(gè)點(diǎn)，必須對連續時(shí)間的信號進(jìn)行截斷，相當于在時(shí)域信號加了一個(gè)窗，使信號頻譜向兩邊擴散產(chǎn)生頻譜泄漏效應；再加上FFT的頻率分辨力有限，使信號頻譜不能完全與FFT的譜線(xiàn)重合，從而產(chǎn)生柵欄效應，這兩種效應使分析出來(lái)的譜線(xiàn)擴散分布；對兩個(gè)相距只有20 Hz的信號，所以可采取提高FFT的頻率分辨力△f即減小采樣頻率或提高FFT點(diǎn)數，或通過(guò)加窗的方法來(lái)更精確地分析頻譜。本系統將所采集信號的頻率分成兩段，當信號頻率較高時(shí)，可利用fs=40 kHz的采樣頻率采樣，當所采集信號的頻率較低時(shí)，通過(guò)輸入裝置改變采樣頻率至fs=20kHz，這樣FFT的采樣頻率甚至可提高到△f=fs／N=5 Hz，通過(guò)此方法可提高整體系統的頻率分辨力，而分析FFT的點(diǎn)數受到硬件資源的限制，最后也可通過(guò)加窗的方法來(lái)提高分析精度。
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