武大发布雷军新生合照 雷军：祝愿考生飞向心中的星辰大海
06-18
1 简介 颤音是指纯音信号在某一中心频率上的音调连续周期性变化。
它是一种频率调制信号，听起来不像纯音信号。
把它打开，它就一成不变了。
在听力学测试中，使用颤音有两个优点：第一，颤音更明显。
并提高孩子对声音的兴趣；其次，啭声的应用可以减少驻波的产生，从而成为重要的测试声音。
传统的颤音生成系统使用集成电路。
针对其强度和频率可调性差且结构复杂的问题，提出了一种结构简单、可调性高的啁啾发生器。
该发生器基于DDS造波原理，采用软件编程实现，以单片机作为主控制器。
2 颤音信号发生器原理 2.1 颤音波形的简化处理 调频是利用低频调制信号来控制高频载频信号的过程。
调频过程中，载波幅度保持不变，载波频率与调制信号幅度成比例变化。
颤音本质上是一种调频波，即以5Hz的正弦波作为调制波，调制更高频率的正弦载波而得到的信号。
集成流程如图1a所示。
正弦载波的计算公式为： sin[(ω0+msin(ωo,t1))t2] (1) 其中：ω0 为载波角频率； ωc为调频波角频率； m为调频系数，根据实际选择确定调频波的频率范围； t1和t2是不同的时间值。
但使用式（1）构建颤音波形时，无法确定t1和t2的值，因此这种方法并不可取。
由式(1)可知，msin(ωct1)的取值范围为[-m,m]，当中心频率为ω0时，调制波信号的频率范围为[ω0-m] ，ω0+m]。
由中心频率决定的颤音信号波形由上截止频率、下截止频率和中频处的纯音波形组成。
根据啁啾波形的结构特点，对其进行简化，将组成啁啾波形的纯音信号按照从低频到高频的顺序排列，即可得到图1b所示的简化波形。
从图1b可以看出，频率为ω的颤音信号可以由角频率为ω0至ω3的纯音信号依次连接而成。
信号发生器的主要设计思想就是基于上述原理。
首先构建单频率纯音信号对应的周期波形，然后将上述四个角频率的单周期纯音信号以积木式叠加。
最后输出整个积木块，得到对应频率的颤音信号。
2.2 DDS技术简介 DDS原理框图如图2所示。
数字合成信号时，从初始相位开始，每隔固定时间以一定的相位增量改变相位。
并将相应的信号幅度写入D/A转换器。
相位变化是通过在固定参考时钟的控制下对相位累加器进行累加来实现的。
累加器溢出后，完成一个周期的相变，D/A转换器输出一个周期的梯形信号，通过低通滤波器得到平滑的输出信号。
通过改变相位增量（称为频率字）来改变累加器的溢出速度来调节输出频率。
式中； f0为输出频率信号； fs为参考时钟频率，反映波形离散点的传输速率； k是频率词； n 是相位累加器字长； △f为输出信号频率分辨率。
相位到幅度的转换通常根据查表法进行。
由于波形数据有限，一般只能使用相位累加器的高位m作为查表指针。
最后一位（n—m）可视为小数部分，将在下次求和时累加。
基于上述原理构造了信号发生器中使用的固定频率纯音信号对应的一周期波形。
由式(2)得k=2nfo/fs。
当系统要输出纯音信号时。
由于fs在系统中是固定的，当相位累加字长选定后，通过上式就可以得到对应的频率字K，也就是通常意义上的步长。
2.3 硬件电路设计 发生器采用F单片机作为主控制器：采用外部晶振11.2 MHz作为振荡器：将P01端口配置为模拟输出，并作为D/A转换器的输出端口。
在1.2 V的基础上，通过OP07放大信号电压：通过TIPl22和TIPl27组合成推挽方式放大信号电流，驱动耳机，产生人耳可识别的啭声。
OP07是一款精密、低噪声、低漂移运算放大器，内部具有短路保护机制，可防止负载短路时损坏器件。
二极管VD3和VD4用于向TIPl22和TIPl27提供偏置电压，以消除交越失真。
为了消除电力信号中的高频噪声，采用RC高通滤波电路和低通滤波电路对系统中的高频和低频噪声进行信号处理。
图3所示为系统硬件电路图。
2.4 软件设计 2.4.1 PC 编程 CVI 是建立自动测试系统的理想软件开发系统。
它提供了大量的信号分析和处理的功能，极大地满足了工程师的需求。
CVI 中的信号生成库位于 Library-Advanced Analysis-Signal Generation 下。
它可以产生冲击、脉冲、锯齿波、正弦波、噪声、三角波等信号，并利用数学方法产生所需信号的离散数据序列。
//生成正弦信号波形数据，并将数据存储在sine[]数组中。
相位：初始相位值。
产生正弦信号。
相位值为90°，默认值为0； sine[]：输出波形数组，该数组中存储离散值。
2.4.2 下位机编程 下位机采用C语言内嵌的汇编语言输出波形。
它既可以利用C语言控制的方便性和可视化性，又可以利用汇编语言清晰简洁的工作流程。
，提高DDS的参考频率。
？该I/O端口的最大输出电压为2x10-3V。
由上可知，改变chirp强度的方法有： ① 配置D/A转换器，使POI口输出满量程电流为1 mA； ②改变电阻R； ③ 设置一个小于1的系数m，并与存储的颤音幅度数组X[n]相乘，相当于改变波形样本中的最大幅度。
2.5.2 频率控制 不同中心频率的颤音信号对应不同的高截止频率和低截止频率。
通过输出构成不同颤音信号的单周期纯音信号来达到频率控制的目的。
。
3 扩展和优化 系统扩展时。
所有与信号相对应的幅度都可以存储在微控制器中，并且可以通过D/A转换器输出所需的声音。
由于单片机存储容量的限制，最大可存储的数据量受到很大限制。
但是，可以根据需要使用适当的内存对其进行扩展。
但在使用外部存储器时，需要注意的是，如果硬性地增加DDS参考周期，则能够产生颤音的最大频率将会受到限制。
4 实验结论 以5 dB为步长设置衰减，即g(U/U1)=5（U为输出电压；U1为输入电压），电压的衰减系数为5、t 衰减前的电压乘以该系数即可得到要输出的声强。
经测试，系统精度可达1dB。
表1给出了5 dB步长对应的电压值。
5 结论 该系统设计精度高、噪声小、结构简单、成本低。
通过软件编程即可实现dB级的衰减，大大简化了系统的硬件电路设计。
采用软件编程，具有良好的可复制性，无需改变硬件电路即可作为其他声音信号发生器使用，并且还可以方便地扩展。
版权声明：本文内容由互联网用户自发贡献，本站不拥有所有权，不承担相关法律责任。如果发现本站有涉嫌抄袭的内容，欢迎发送邮件 举报，并提供相关证据，一经查实，本站将立刻删除涉嫌侵权内容。
标签：
相关文章
06-18
06-18
06-08
06-21
最新文章
使用电子管有哪些注意事项？如何检查电子管之间是否短路？
博通支付1200万美元和解SEC财务欺诈指控
八名运营商高管确认加入虚拟运营商
内蒙古农牧区雷电灾害成因分析及防雷对策
北京联通将5G应用于世园会远程医疗急救
TD-SCDMA最后一轮冲刺测试启动，产业前景更加光明
专访阿里云总裁王健：云计算服务平台梦想成真
USB2.0控制器CY7C68013的接口设计与实现