现在，大多数音频信号处理仪不光体积大并且价格贵，在一些特别方面难以遍及运用，而嵌入式体系剖析仪具有细巧牢靠的特色，所以开发根据特别功用单片机的音频剖析仪器是语音辨认的根底，具有很好的现实意义。信号剖析原理是将信号从时刻域转化成频率域，使原始信号中不显着特性变得显着，便于剖析处理。关于音频信号来说，其主要特征参数为起伏谱、功率谱。该音频信号剖析仪的作业进程为：对音频信号限幅扩大、模数转化、快速傅里叶改换(FFT，时域到频域的转化)、特征值提取；从到音频信号的起伏谱，从而得到音频信号的功率谱。
1 硬件规划
“智能家居”(SmartHome)也称智能住所。家居网络智能操控体系便是运用先进的核算机技能、通讯技能和嵌入式技能，将家中的各种设备通过家庭网络连接成体系。整个智能家居体系的构成如图1所示。在该体系中，关于某些家用电器设备的监测与操控需求进行音频信号的剖析。
本规划选用Microchip公司的DSPIC30F6014A单片机为中心处理器，该芯片是MCU技能与DSP技能的结合，既包含了16位MCU的操控功用，又交融了DSP的高速运算技能，实践上便是数字微处理器、可方便地完结音频信号剖析的各种功用。音频体系框图如图2所示，包含电源模块、预制电路、A／D转化模块、DSP模块、LCD显现模块等几个部分。各模块以及接口的详细规划和完结功用如下：
(1)电源模块：选用直流三端稳压电源规划，220 V交流电经降压、整流、滤波和稳压后，转化成体系需求的±5 V、±12 V电源电压。
(2)预制电路：为确保输入频宽在音频规模，前端直流偏置电路选用OP07扩大器，榜首级的加法器将输入信号与2．5 V电压值相加，第二级的反相器将信号转移到A／D转化能处理的0～5 V规模。因输入端50 Ω电阻的接地，故体系输入阻抗近似为50 Ω。
(3)A／D转化模块：因为音频信号的输入只要一路，所以在12位可装备的A／D模块的16个模仿输入引脚中只用到AN6，初始化时，将该引脚装备为模仿输入引脚，一起，因为处理后的音频信号电压为0～5 V，将A／D模块的参阅电压设置为0 V，5 V。转化输出速率高达200 KSPS。
(4)DSP模块：该数字微处理器是改进的哈佛结构规划，可实时剖析，具有很高的分辨率。通过Microchip公司的MPLAB C30 C编译器调用DSP模块，该编译器中供给49个DSP处理函数，能够完结悉数的数字信号处理。
(5)LCD显现模块：用于直观显现频谱波形。
(6)ICD2调试接口：选用Microchip公司的ICD2在线调试器，为此预留了%&&&&&%D2调试接口。
(7)RC振动器：此单片机可作业在外部时钟输入、外部RC输入、内部快速RC振动器、内部低功耗(RC)振动器四种形式，以及在低功耗时运用的后分频器。本规划选用内部快速RC振动器，它能供给7．37 MHz的时钟，因为要完结对音频信号实时处理，所以没有用到后分频器。
2 软件规划
音频体系主循环如图3所示。
(1)通过采样、A／D转化完结后，铲除A／D使能标志，得到离散化的数字信号。
(2)调用周期断定函数，完结对信号周期性的剖析。
(3)调用FFT改换函数，对离散信号的快速傅里叶改换，完结时域到频域的改换。
(4)显现输入信号的频谱。
(5)核算信号的功率谱及核算最大功率。
(6)显现信号的功率谱及最大功率。
2．1 A／D采样
理论剖析：因12位的A／D模块，故量化单位为1／212，因频率分辨率△f=100 Hz、FFT的子样本点数N=512，故采样频率fs=51 200 Hz(fs≤N△f)、采样周期Ts=1／51 200 s(采样周期一采样时刻+转化时刻)。因振动频率为7．37 MHz，故指令周期TCY=(1／7．37)×4=O．5μs。
实践操控：转化时刻为14个TAD(为正确A／D转化，TAD=333．33 ns)。所以，装备A／D主动采样时刻为6个TAD，A／D转化时钟为16TCY，则A／D转化总时刻为0．092 ms，采样频率为10．87 kHz。
