音頻信號采集系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

朱新星

（作者單位：國家出版廣電總局201監(jiān)測臺）

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音頻信號采集系統(tǒng)硬件電路設(shè)計

朱新星

（作者單位：國家出版廣電總局201監(jiān)測臺）

摘 要：本文主要研究基于MSP430F449單片機的音頻信號采集系統(tǒng)的設(shè)計方法，即設(shè)計一個用MSP430F449單片機、12位的ADC、128×64的LCD、段式LCD等元件組成的電路，實現(xiàn)音頻信號采集、轉(zhuǎn)換示等功能的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：音頻信號采集系統(tǒng)；MSP430F449；低功耗

本文設(shè)計的音頻信號采集系統(tǒng)主要由MSP430F449（超低功耗16位混合信號處理器）系統(tǒng)模塊、A/D轉(zhuǎn)換接口電路和LCD顯示模塊組成（見圖1）。

模擬音頻信號通過A/D轉(zhuǎn)換接口輸入MSP430F449內(nèi)部自帶的12位A/ D轉(zhuǎn)換器的輸入通道，MSP430F449控制12位A/D采集信號并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后存放在ADC12的寄存器里面。MSP430F449控制讀取寄存器里的數(shù)據(jù)，發(fā)送到LCD顯示的緩沖寄存器里，LCD讀取緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)并顯示。上述便是音頻信號采集系統(tǒng)運行過程。

MSP430系列單片機結(jié)合TI的高性能模擬技術(shù)，根據(jù)其不同產(chǎn)品，集成了多種功能模塊，包括定時器、模擬比較器、多功能串行接口（SPI/IIC/UART）、LCD驅(qū)動器、10/12位ADC、12位DAC、看門狗定時器（WDT）、I/O端口（P0～P6）、DMA控制器、2～10KB的RAM，以及豐富的中斷功能。使用戶可以根據(jù)應(yīng)用需求，選擇最合適的MSP430系列產(chǎn)品來實現(xiàn)。另外，大部分MSP430系列單片機采用Flash技術(shù)，支持在線編程，并有保密熔絲。MSP430F449單片機，是TI公司生產(chǎn)的MSP430系列單片機中的一種，其主要特征如下：低工作電壓、超低功耗、待機到喚醒的響應(yīng)時間快、帶有10個捕獲比較器的定時器等特點。

1 MSP430F449系統(tǒng)模塊

MSP430F449系統(tǒng)包括XT1、XT2兩塊晶振、電源管理電路。其中，XT1接32.768KHz，XT2接4M晶振。本方案采用外部電源供電，按下面步驟連接：將變壓器接頭接入AC9V_IN接口；連接J1 的P2，P3短接，系統(tǒng)就選擇外部電源供電；連接器J6的EXT_VCC和VCC短接。系統(tǒng)提供的外部電源通過LM317及RH5RL36AA變換，在+5V及VDD處得到5V和3.6V電壓。

2 LCD顯示模塊

本方案主要采用兩個LCD顯示模塊，即LCD段碼顯示模塊和點陣LCD顯示模塊。

圖1 系統(tǒng)的基本原理框

2.1 LCD段碼顯示模塊

LCD顯示器型號為LSD048，采用4MUX方式，其SO～S14、COM0～COM3分別與MSP430F449的S0～S14、COM0～COM3相連。

2.2 點陣LCD顯示模塊

ZJM12864BSBD是低功耗的點陣圖形式LCD模塊。其主要性能描述如下：顯示數(shù)據(jù)格式為128點（列）×64點（行）；驅(qū)動方式為1/64占空比；加電自動復(fù)位；主控芯片為KS0207B、KS0108B；工作電壓在+3.3.V±0.5V。

3 12位A/D轉(zhuǎn)換器模塊

本文研究的音頻信號采集系統(tǒng)采用了MSP430F449內(nèi)部的12位的AD轉(zhuǎn)化器，由五大功能模塊構(gòu)成：參考電壓發(fā)生器，轉(zhuǎn)換器內(nèi)置參考電壓發(fā)生器，且有多種可編程選擇；模擬多路器，配置有8路外部通道，通過A0～A7實現(xiàn)外部8路模擬信號輸入；12位轉(zhuǎn)換器的內(nèi)核，是一個12位的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，并能夠?qū)⒔Y(jié)果存放在轉(zhuǎn)換存儲器中；采樣和轉(zhuǎn)換時序控制電路；轉(zhuǎn)換結(jié)果緩存。

參考文獻：

[1]沈建華,楊艷琴.MSP430系列16位超低功耗單片機原理與實踐[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2008.