一款基于MSP430的FM音頻頻譜分析儀的設計

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如果提前將余弦和正弦計算出來作為全局變量，計算kN W 就可以直接調用進行加減計算，減少了大量的浮點運算時間，會以犧牲一點存儲器的代價獲得快速的系統響應。表1是編制的N=16時的余弦和正弦表。

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圖6表示的是FFT運算的流程圖，整個FFT程序包含在一個迭代的過程中，最后一層計算總是2-FFT蝶形運算，下面是蝶形運算和FFT計算的主程序段：

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當數據經過FFT處理完畢以后，最后一步就是直觀地把數據顯示出來了，在這里我們采用了TFT液晶HD66772.

結合HD66772的操作時序圖，利用指令對其進行讀寫操作，可以對液晶的讀寫進行編程。MSP430F149與液晶HD66772模塊之間的連接分為控制總線和數據總線。在液晶屏上正確顯示信息，必須對液晶進行兩個基本操作：第一，寫入指令代碼;第二，寫入顯示數據。

4.系統調試與運行

因為MSP430F149的主時鐘采用8MHz晶振，雖然系統的單條指令的執行時間僅為0.125μs,但是加上處理FFT的運算、ADC12采樣頻率和液晶的寫入時間等影響，液晶的實際刷新頻率低于25Hz,產生嚴重的閃爍感。為了提高刷新頻率，將實心柱圖改為空心線條，每隔兩個空心細線條寫入一個實心線條，這樣液晶的寫入時間減少了2/3,既能保證顯示的結果的準確性，也不犧牲系統的寫入HD66772液晶的GRAM的時間。解決了信號閃爍的問題。圖7為輸入音頻信號后TFT液晶顯示的頻譜圖。

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圖7中將輸入信號30Hz-15KHz的音頻信號在頻域進行了16等分，每一個柱子表示1KHz的頻率帶寬。從圖中可以看到一般音頻信號的能量集中在低頻段，隨著頻率的升高音頻能量也越來越弱，這也是調頻廣播采用加權技術來提高性噪比的原因了。

4.結論

本方案通過ADC采樣輸入的音頻信號，ADC采樣完成以后，將數據進行倒序排列并進行FFT運算，結果通過TFT液晶顯示出來。由于采用的處理器的處理能力的原因，不能做到很高的采樣頻率和很精細的頻率分辨率，要提高系統的頻率分辨率，就需要增加采樣點數。可以借助PC的強大處理能力，將采樣的數據通過預留的串口傳送給PC,在PC上完成FFT運算以及顯示，這就是虛擬儀器的方式，實際工作中應用前景也非常大。