CN209149808U

CN209149808U - 一种便携式语音信号分析装置

Info

Publication number: CN209149808U
Application number: CN201821912348.8U
Authority: CN
Inventors: 邵锦江; 王璨
Original assignee: Wuhan University WHU
Current assignee: Wuhan University WHU
Priority date: 2018-11-20
Filing date: 2018-11-20
Publication date: 2019-07-23
Anticipated expiration: 2028-11-20

Abstract

本实用新型提出一种便携式语音信号分析装置，包括：微处理器、拾音器输入模块、前置放大模块、带通滤波模块、电平抬升模块、模数转换模块、快速傅里叶变换模块、数模转换模块、存储模块、电流电压转换模块、低通滤波模块、功率放大模块、语音输出模块、按键控制模块、LED显示模块。与现有技术相比，本实用新型主要专注于语音信号的频谱分析，电路简单，易于实现；精度尚可，实用性强；便于携带，可实时分析语音信号，并有回放功能。

Description

一种便携式语音信号分析装置

技术领域

本实用新型涉及信号分析领域，尤其涉及一种便携式语音信号分析装置。

背景技术

随着科技的不断进步，音频信号的分析与处理技术也日趋成熟。现有技术多利用FFT算法在频域对音频信号进行分析，分析速度快、结果精度较高。语音信号是音频信号的重要来源之一，其频带范围约为300Hz～3400Hz。目前的音频分析仪适用频带范围多为20Hz～20KHz，远高于语音信号频带，且成本较高、电路复杂、较为笨重，为此设计专用于语音信号的简易分析装置，携带方便，精度尚可，且具有回放功能。

实用新型内容

本实用新型的技术方案为一种便携式语音信号分析装置，其特征在于，包含：微处理器、拾音器输入模块、前置放大模块、带通滤波模块、电平抬升模块、模数转换模块、快速傅里叶变换模块、数模转换模块、存储模块、电流电压转换模块、低通滤波模块、功率放大模块、语音输出模块、按键控制模块、LED显示模块；

所述拾音器输入模块、所述前置放大模块、所述带通滤波模块、所述电平抬升模块、所述模数转换模块与所述微处理器通过导线依次串联连接；所述模数转换模、所述快速傅里叶变换模块与所述微处理器通过导线依次串联连接；所述微处理器与所述存储模块通过导线连接；所述微处理器、所述数模转换模块、所述电流电压转换模块、所述低通滤波模块、所述功率放大模块与所述语音输出模块通过导线依次串联连接；所述LED显示模块与所述微处理器通过导线连接；所述按键控制模块与所述微处理器通过导线连接。

作为优选，所述拾音器模块用于接受待测语音信号转换为声音信号并传输至所述前置放大模块；

作为优选，所述前置放大模块用于将声音信号放大至易于被检测的范围并传输至所述带通滤波模块；

作为优选，所述带通滤波模块由一个低通滤波器和一个高通滤波器级联而成，用于滤除放大后声音信号中的噪声并将滤波后声音信号传输至所述电平抬升模块；

作为优选，所述电平抬升模块用于将滤波后声音信号抬升至0V以上并将抬升后声音信号传输至所述模数转换模块；

作为优选，所述模数转换模块将抬升后声音信号转换为数字声音信号，将数字声音信号传输至所述微处理器以及所述快速傅里叶变换模块；

作为优选，所述快速傅里叶变换模块将数字声音信号通过快速傅里叶变换得到声音基带幅度、声音基带频率、声音谐波幅度、声音谐波频率，将声音基带幅度、声音基带频率、声音谐波幅度、声音谐波频率传输至所述微处理器；

作为优选，所述微处理器根据存储控制信号将数字声音信号存储在所述存储模块，根据声音基带幅度、声音基带频率、声音谐波幅度、声音谐波频率产生显示屏控制信号并传输至所述LED显示模块，根据读取控制信号读取所述存储模块中的数字声音信号并传输至所述数模转换模块，用于根据按键控制信号控制数字声音信号的存储与输出。

作为优选，所述存储模块用于根据所述微处理器的存储控制信号存储数字声音信号，根据所述微处理器的读取控制信号读取存储的数字声音信号；

作为优选，所述LED显示模块用于根据显示屏控制信号进行显示；

作为优选，所述按键控制模块用于根据人工按键产生按键控制信号并传输至所述微处理器；

作为优选，所述数模转换模块用于将数字信号转换为模拟电流信号并传输至所述电流-电压转换模块；

作为优选，所述电流电压转换模块用于将模拟电流信号转化为模拟电压信号并传输至所述低通滤波模块；

作为优选，所述低通滤波模块用于将模拟电压信号中的高频分量滤除并将滤波后电压信号传输至所述功率放大模块；

作为优选，所述功率放大模块用于放大滤波后电压信号的功率并将放大后电压信号传输至所述语音输出模块；

作为优选，所述语音输出模块用于根据放大后电压信号输出回放的语音。

作为优选，所述语音信号分析装置的频率分辨力为20Hz，且可以存储95s的语音并回放。

与现有技术相比，本实用新型主要专注于语音信号的频谱分析，电路简单，易于实现；精度尚可，实用性强；便于携带，可实时分析语音信号，并有回放功能。

附图说明

图1：本实用新型结构框图；

图2：本实用新型前置放大模块；

图3：本实用新型带通滤波模块；

图4：本实用新型数模转换模块及电流-电压转换模块；

图5：本实用新型低通滤波模块；

图6：本实用新型功率放大模块及语音输出模块；

图7：本实用新型模数转换模块；

图8：本实用新型快速傅里叶变换模块。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本实用新型，下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型系统结构框图参见图1。本实用新型实施方式的技术方案为一种便携式语音信号分析装置，其特征在于：微处理器、拾音器输入模块、前置放大模块、带通滤波模块、电平抬升模块、模数转换模块、快速傅里叶变换模块、数模转换模块、存储模块、电流电压转换模块、低通滤波模块、功率放大模块、语音输出模块、按键控制模块、LED显示模块；

所述拾音器模块用于接受待测语音信号转换为声音信号并传输至所述前置放大模块；

所述前置放大模块用于将声音信号放大至易于被检测的范围并传输至所述带通滤波模块；

所述带通滤波模块由一个低通滤波器和一个高通滤波器级联而成，用于滤除放大后声音信号中的噪声并将滤波后声音信号传输至所述电平抬升模块；

所述电平抬升模块用于将滤波后声音信号抬升至0V以上并将抬升后声音信号传输至所述模数转换模块；

所述模数转换模块将抬升后声音信号转换为数字声音信号，将数字声音信号传输至所述微处理器以及所述快速傅里叶变换；

所述快速傅里叶变换模块将数字声音信号通过快速傅里叶变换得到声音基带幅度、声音基带频率、声音谐波幅度、声音谐波频率，将声音基带幅度、声音基带频率、声音谐波幅度、声音谐波频率传输至所述微处理器；

所述微处理器根据存储控制信号将数字声音信号存储在所述存储模块，根据声音基带幅度、声音基带频率、声音谐波幅度、声音谐波频率产生显示屏控制信号并传输至所述LED显示模块，根据读取控制信号读取所述存储模块中的数字声音信号并传输至所述数模转换模块，用于根据按键控制信号控制数字声音信号的存储与输出。

所述存储模块用于根据所述微处理器的存储控制信号存储数字声音信号，根据所述微处理器的读取控制信号读取存储的数字声音信号；

所述LED显示模块用于根据显示屏控制信号进行显示；

所述按键控制模块用于根据人工按键产生按键控制信号并传输至所述微处理器；

所述数模转换模块用于将数字信号转换为模拟电流信号并传输至所述电流-电压转换模块；

所述电流电压转换模块用于将模拟电流信号转化为模拟电压信号并传输至所述低通滤波模块；

所述低通滤波模块用于将模拟电压信号中的高频分量滤除并将滤波后电压信号传输至所述功率放大模块；

所述功率放大模块用于放大滤波后电压信号的功率并将放大后电压信号传输至所述语音输出模块；

所述语音输出模块用于根据放大后电压信号输出回放的语音。

所述语音信号分析装置信号分析装置的频率分辨力为20Hz，且可以存储95s的语音并回放。

所述微处理器采用MSP430f6638单片机；所述拾音器模块采用驻极体话筒；所述前置放大模块采用UA741芯片；所述带通滤波模块采用LM324芯片；所述电平抬升模块通过大电阻抬升电压；所述模数转换模块采用ADS8505芯片；所述存储模块选型为SDV700模块；所述快速傅里叶变换模块采用PDSP16540芯片和PDSP16510芯片；所述数模转换模块采用DAC0832芯片；所述电流电压转换模块采用UA741芯片；所述低通滤波模块采用LM324芯片；所述功率放大模块采用LM386芯片；所述语音输出模块采用动圈式扬声器型号为QP57CP08-47-R；所述LED显示模块的选型为OLED SH1106；所述按键控制模块选型为4*4矩阵按键。

结合图1—图8，介绍本实用新型的实施例。所述拾音器模块用于接受待测语音信号转换为声音信号并传输至所述前置放大模块；

所述前置放大模块将声音信号放大至易于被检测的范围并传输至所述带通滤波模块；所述带通滤波模块滤除放大后声音信号中的噪声并将滤波后声音信号传输至所述电平抬升模块；所述电平抬升模块将滤波后声音信号抬升至0V以上并将抬升后声音信号传输至所述模数转换模块；所述模数转换模块将抬升后声音信号转换为数字声音信号，将数字声音信号传输至所述微处理器以及所述快速傅里叶变换模块；所述快速傅里叶变换模块将数字声音信号通过快速傅里叶变换得到声音基带幅度、声音基带频率、声音谐波幅度、声音谐波频率，将声音基带幅度、声音基带频率、声音谐波幅度、声音谐波频率传输至所述微处理器；所述微处理器根据存储控制信号将数字声音信号存储在所述存储模块，根据声音基带幅度、声音基带频率、声音谐波幅度、声音谐波频率产生显示屏控制信号并传输至所述LED显示模块，根据读取控制信号读取所述存储模块中的数字声音信号并传输至所述数模转换模块，根据按键控制信号控制数字声音信号的存储与输出；

所述数模转换模块将数字信号转换为模拟电流信号并传输至所述电流-电压转换模块；所述电流电压转换模块将模拟电流信号转化为模拟电压信号并传输至所述低通滤波模块；所述低通滤波模块将模拟电压信号中的高频分量滤除并将滤波后电压信号传输至所述功率放大模块；所述功率放大模块放大滤波后电压信号的功率并将放大后电压信号传输至所述语音输出模块；所述语音输出模块根据放大后电压信号输出回放的语音。所述语音信号分析装置的频率分辨力为20Hz，且可以存储95s的语音并回放。

尽管本说明书较多地尽管本说明书较多地使用了微处理器、拾音器输入模块、前置放大模块、带通滤波模块、电平抬升模块、模数转换模块、快速傅里叶变换模块、数模转换模块、存储模块、电流电压转换模块、低通滤波模块、功率放大模块、语音输出模块、按键控制模块、LED显示模块等术语，但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便的描述本实用新型的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。

应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本实用新型专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本实用新型的保护范围之内，本实用新型的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种便携式语音信号分析装置，其特征在于：微处理器、拾音器输入模块、前置放大模块、带通滤波模块、电平抬升模块、模数转换模块、快速傅里叶变换模块、数模转换模块、存储模块、电流电压转换模块、低通滤波模块、功率放大模块、语音输出模块、按键控制模块、LED显示模块；

2.根据权利要求1所述的便携式语音信号分析装置，其特征在于：

所述模数转换模块将抬升后声音信号转换为数字声音信号，将数字声音信号传输至所述微处理器以及所述快速傅里叶变换模块；

所述微处理器根据存储控制信号将数字声音信号存储在所述存储模块，根据声音基带幅度、声音基带频率、声音谐波幅度、声音谐波频率产生显示屏控制信号并传输至所述LED显示模块，根据读取控制信号读取所述存储模块中的数字声音信号并传输至所述数模转换模块，用于根据按键控制信号控制数字声音信号的存储与输出；

所述LED显示模块用于根据显示屏控制信号进行显示；

3.根据权利要求1所述的便携式语音信号分析装置，其特征在于：

所述便携式语音信号分析装置的频率分辨力为20Hz，且可以存储95s的语音并回放。

4.根据权利要求1所述的便携式语音信号分析装置，其特征在于：所述微处理器采用MSP430f6638单片机；所述拾音器模块采用驻极体话筒；所述前置放大模块采用UA741芯片；所述带通滤波模块采用LM324芯片；所述电平抬升模块通过大电阻抬升电压；所述模数转换模块采用ADS8505芯片；所述存储模块选型为SDV700模块；所述快速傅里叶变换模块采用PDSP16540芯片和PDSP16510芯片；所述数模转换模块采用DAC0832芯片；所述电流电压转换模块采用UA741芯片；所述低通滤波模块采用LM324芯片；所述功率放大模块采用LM386芯片；所述语音输出模块采用动圈式扬声器型号为QP57CP08-47-R；所述LED显示模块的选型为OLED SH1106；所述按键控制模块选型为4*4矩阵按键。