一款基于MSP430的FM音频频谱分析仪的设计

如果提前将余弦和正弦计算出来作为全局变量，计算kN W 就可以直接调用进行加减计算，减少了大量的浮点运算时间，会以牺牲一点存储器的代价获得快速的系统响应。表1是编制的N=16时的余弦和正弦表。

图6表示的是FFT运算的流程图，整个FFT程序包含在一个迭代的过程中，最后一层计算总是2-FFT蝶形运算，下面是蝶形运算和FFT计算的主程序段：

当数据经过FFT处理完毕以后，最后一步就是直观地把数据显示出来了，在这里我们采用了TFT液晶HD66772.

结合HD66772的操作时序图，利用指令对其进行读写操作，可以对液晶的读写进行编程。MSP430F149与液晶HD66772模块之间的连接分为控制总线和数据总线。在液晶屏上正确显示信息，必须对液晶进行两个基本操作：第一，写入指令代码;第二，写入显示数据。

4.系统调试与运行

因为MSP430F149的主时钟采用8MHz晶振，虽然系统的单条指令的执行时间仅为0.125μs,但是加上处理FFT的运算、ADC12采样频率和液晶的写入时间等影响，液晶的实际刷新频率低于25Hz,产生严重的闪烁感。为了提高刷新频率，将实心柱图改为空心线条，每隔两个空心细线条写入一个实心线条，这样液晶的写入时间减少了2/3,既能保证显示的结果的准确性，也不牺牲系统的写入HD66772液晶的GRAM的时间。解决了信号闪烁的问题。图7为输入音频信号后TFT液晶显示的频谱图。

图7中将输入信号30Hz-15KHz的音频信号在频域进行了16等分，每一个柱子表示1KHz的频率带宽。从图中可以看到一般音频信号的能量集中在低频段，随着频率的升高音频能量也越来越弱，这也是调频广播采用加权技术来提高性噪比的原因了。

4.结论

本方案通过ADC采样输入的音频信号，ADC采样完成以后，将数据进行倒序排列并进行FFT运算，结果通过TFT液晶显示出来。由于采用的处理器的处理能力的原因，不能做到很高的采样频率和很精细的频率分辨率，要提高系统的频率分辨率，就需要增加采样点数。可以借助PC的强大处理能力，将采样的数据通过预留的串口传送给PC,在PC上完成FFT运算以及显示，这就是虚拟仪器的方式，实际工作中应用前景也非常大。