基于单片机的音频信号分析仪的设计与实现_使用单片机测试音频
1．结合毕业设计情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右的文献综述：
文 献 综 述
音频分析仪是分析低频信号频谱的仪器，其实质就是一台频谱分析仪。频谱分析仪，顾名思义它是测量信号的频率组成成分，以及各频率成分之间的相对强弱关系的仪器。频谱仪与示波器区别在于示波器测量和显示的是信号的时域信息而频谱仪则为频域信息，但它们在信号分析领域都有着重要的作用，在实际中得到了广泛的应用。
随着电子技术、材料技术和信息处理技术的发展，频谱分析仪在性能指标功能和应用等方面也得到了极大的发展。按照测量信号频谱的方式，频谱仪可分为模拟式与数字式两大类。模拟式频谱仪以模拟滤波器为基础，数字式频谱仪是以数字滤波器或快速傅立叶变换为基础。传统的频谱仪大多是模拟式频谱仪，应用最为成功的是扫描滤波式频谱仪和外差式频谱仪。数字式频谱仪是近些年来随着FFT算法的成熟和数字信号处理器的发展而逐渐发展起来的，具有许多不可取代的优点。现将扫描滤波式频谱仪、外差式频谱仪和基于FFT的数字式频谱仪作简要介绍。
扫描滤波式频谱仪，被测信号首先加至滤波器，经过滤波器的检波输出后在屏幕上显示出来。这里的滤波器是由一组频率相接的窄带滤波器构成，窄带滤波器的中心频率由电调信号控制,信号频谱的测量就是通过调节窄带滤波器的中心频率来实现的。扫描滤波式频谱分析仪的优点是结构简单，价格低廉。但是它有一个明显的缺陷，如果要提高频率分辨率带宽，则需要增加滤波器的数目，而制作符合要求的滤波器是比较困难的。另外，它测量信号的频谱需要依次调节窄带滤波器的中心频率，是一种非实时频谱测量工具。
外差式频谱仪，输入信号通过混频器变换到中频，在中频进行放大、滤波和检波处理。具体实现方法是:频率为的输入信号在混频器中与频率为f本振信号相减，所得的频率落入滤波器的带宽范围内时才有输出。因为本振信号的频率f是可以连续调节的，所以输入信号的各频率分量会依次落入滤波器的带宽内，实现频谱测量。由上面的分析可知，本振信号的频率f连续可调，被测的信号频谱是依次被顺序取样的，所以这种频谱仪的优点是测量的频谱范围宽、选择性好，缺点是不能够实现频谱的实时测量。另外，这个系统在硬件上有几个难点，首先很难设计步进连续、频率较宽、精密的压控振荡器，其次高精度的中频滤波器和检波对数放大器的制作非常困难。
数字式频谱仪具有明显的优势，能够克服模拟式频谱分析仪的缺点，测量频谱的精度高。随着集成电路技术的发展，数字信号处理器的性能越来越好，ADC的转换速率和精度越来越高，数字式频谱仪的测量范围正在逐渐变大。
针对50KHz以下的低频信号，传统的模拟式频谱仪测量精度低，不能实时检测信号的频谱，而采用数字式频谱仪，就可以克服以上缺点，能够实时检测信号的频谱并且测量的精度高。实时频谱测量工具在很多需要根据频谱变化而做出及时调整的领域，有着广泛的应用前景。然而，早期专业的测量低频信号的频谱仪很少，一般是利用万用表、频率计、示波器及频谱仪等组合成一套复杂的测试系统。这种测试系统中间环节多，各环节之间接口匹配较为困难，使用起来比较麻烦，测量结果精度不高。随着技术的改进，近年来出现了专门测量低频信号的音频分析仪器，这些仪器集成了信号发生器、功率放大器等装置，具备了图形化分析功能，使用户很容易测量信号的频率且测量精度较高。虽然如此，但研发、生产和销售较好的音频分析仪，均是国外品牌，像松下，NTIAG公司等，价格非常昂贵。
目前，音频信号分析仪在国内外都有成型的产品，例如:美国ADP的PIP 双通道音频信号分析仪、日本松下的 VP7726A 双声道音频信号分析仪、台湾泰仕的 TES-1358 音频信号分析仪等,这些分析仪能够完成音频信号的很多指标测试，但是，其产品的价格往往是很昂贵的，通常在几万元左右。另外，成型的音频信号分析仪尽管能够测试很多的音频指标，但这些指标未必是每个用户都感兴趣的，因此，往往出现成型分析仪中的某些指标没有被利用，而用户感兴趣的指标在成型分析仪中又无法测试的问题。鉴于以上两个原因,音频信号分析系统的个性化虚拟仪器如火如荼的发展起来。音频信号分析的发展是随着一般信号分析仪器的发展而不断改进的。
信号分析仪的发展至今已经经历了三个阶段，50年代发展的以波的干涉、谐振和滤波原理制成的模拟式分析仪，它们功能少，分析速度慢，目前已经很少使用。但是这类仪器分析时能量集中，分析精度高且分析方法有特色。因此，许多数字化仪器保留了模拟式分析仪的部分功能。
60年代，随着计算机技术的发展，信号处理由模拟式向数字式转换，发展的是以 FFT 计算原理制成的数字式信号分析仪。这类仪器功能多，分析速度快，是使用中的主流，典型的产品有丹麦的BK2034、日本的 CF920和美国的 SD375 等。新的产品仍层出不穷，分析功能也越来越多，而操作则更简洁方便。
第二代仪器的缺点是功能恒定，不能满足用户的特殊要求，同时分析功能无法更新换代。近年来，出现了一批基于PC机的虚拟的信号分析仪，这些分析仪器的硬件借助在科研及大专院校都很普及的微型计算机，软件依赖于用户的自行编程。这样，即提高了微机的利用率，又可以使得信号分析仪的功能能够和用户要求相匹配。在这个基础上，又出现了一批高速专用数字信号处理芯片(DSP)，如TM320C30每秒可完成 3300万次浮点运算。DSP芯片的出现，为通用计算机为主体的智能信号分析仪的产生和发展奠定了基础。智能仪器分析功能由软件设定，可以不断的升级换代，用户也能自行修改，同时还能与人工智能技术和数据库技术能计算机应用技术相结合，使用起来非常方便。
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