STC12LE5A60S2单片机驱动的音频信号分析仪：设计与优化

本项目方案主要涉及的是一个基于启明星辰的天清IPS配置手册的音频信号分析仪，使用增强型STC12LE5A60S2单片机作为核心控制单元。项目的核心功能是通过对音频信号进行实时采样和快速傅里叶变换（FFT）来实现频谱分析，目的是在时域和频域中分析音频信号的频率成分及其功率特性，并通过12864液晶显示屏展示分析结果。 项目要求严格，首要条件是音频信号的输入频率范围需覆盖20Hz至10KHz，且希望FFT的分辨率尽可能高，意味着需要选择较大的FFT点数。项目还要求能够准确检测信号的最大频率分量，并利用单片机自动生成测试信号。此外，还提出了两个扩展需求： 1. 频率校正：使用Rife算法进行频率修正，提高信号分析的准确性。 2. 动态频谱图显示：在液晶屏幕上实时显示信号的动态频谱，以便于观察信号变化。 在硬件层面，开发板选用了STC12LE5A60S2单片机，内置10位8通道ADC，省去了额外设计AD转换电路的步骤，可以直接进行信号采样。然而，处理音频信号的FFT运算对单片机的内存（RAM）和运行速度有较高要求。由于单片机的内部程序存储空间有限，尤其是考虑到浮点运算的内存消耗，即使FFT点数取64（最大可取128），也会对RAM空间造成压力。因此，方案初期选择了较为保守的64点FFT，以确保RAM资源的有效利用，避免影响项目的顺利进行。 另外，采样率和分辨率也是关键考虑因素，根据奈奎斯特定理，为了满足扩展的20Hz-20KHz的频率范围，需要确保采样率至少为40kHz，这样才不会丢失任何信号细节。 本项目是一个结合了硬件选型、信号处理算法（如FFT）和内存管理的嵌入式音频信号分析器，旨在提供高质量的音频频谱分析功能，并通过灵活的扩展性满足不同场景的需求。