音频信号采集系统硬件电路设计

朱新星

（作者单位：国家出版广电总局201监测台）



音频信号采集系统硬件电路设计

朱新星

（作者单位：国家出版广电总局201监测台）

摘 要：本文主要研究基于MSP430F449单片机的音频信号采集系统的设计方法，即设计一个用MSP430F449单片机、12位的ADC、128×64的LCD、段式LCD等元件组成的电路，实现音频信号采集、转换示等功能的数据采集系统。

关键词：音频信号采集系统；MSP430F449；低功耗

本文设计的音频信号采集系统主要由MSP430F449（超低功耗16位混合信号处理器）系统模块、A/D转换接口电路和LCD显示模块组成（见图1）。

模拟音频信号通过A/D转换接口输入MSP430F449内部自带的12位A/ D转换器的输入通道，MSP430F449控制12位A/D采集信号并转换成数字信号，然后存放在ADC12的寄存器里面。MSP430F449控制读取寄存器里的数据，发送到LCD显示的缓冲寄存器里，LCD读取缓冲区的数据并显示。上述便是音频信号采集系统运行过程。

MSP430系列单片机结合TI的高性能模拟技术，根据其不同产品，集成了多种功能模块，包括定时器、模拟比较器、多功能串行接口（SPI/IIC/UART）、LCD驱动器、10/12位ADC、12位DAC、看门狗定时器（WDT）、I/O端口（P0～P6）、DMA控制器、2～10KB的RAM，以及丰富的中断功能。使用户可以根据应用需求，选择最合适的MSP430系列产品来实现。另外，大部分MSP430系列单片机采用Flash技术，支持在线编程，并有保密熔丝。MSP430F449单片机，是TI公司生产的MSP430系列单片机中的一种，其主要特征如下：低工作电压、超低功耗、待机到唤醒的响应时间快、带有10个捕获比较器的定时器等特点。

1 MSP430F449系统模块

MSP430F449系统包括XT1、XT2两块晶振、电源管理电路。其中，XT1接32.768KHz，XT2接4M晶振。本方案采用外部电源供电，按下面步骤连接：将变压器接头接入AC9V_IN接口；连接J1 的P2，P3短接，系统就选择外部电源供电；连接器J6的EXT_VCC和VCC短接。系统提供的外部电源通过LM317及RH5RL36AA变换，在+5V及VDD处得到5V和3.6V电压。

2 LCD显示模块

本方案主要采用两个LCD显示模块，即LCD段码显示模块和点阵LCD显示模块。

图1 系统的基本原理框

2.1 LCD段码显示模块

LCD显示器型号为LSD048，采用4MUX方式，其SO～S14、COM0～COM3分别与MSP430F449的S0～S14、COM0～COM3相连。

2.2 点阵LCD显示模块

ZJM12864BSBD是低功耗的点阵图形式LCD模块。其主要性能描述如下：显示数据格式为128点（列）×64点（行）；驱动方式为1/64占空比；加电自动复位；主控芯片为KS0207B、KS0108B；工作电压在+3.3.V±0.5V。

3 12位A/D转换器模块

本文研究的音频信号采集系统采用了MSP430F449内部的12位的AD转化器，由五大功能模块构成：参考电压发生器，转换器内置参考电压发生器，且有多种可编程选择；模拟多路器，配置有8路外部通道，通过A0～A7实现外部8路模拟信号输入；12位转换器的内核，是一个12位的模/数转换器，并能够将结果存放在转换存储器中；采样和转换时序控制电路；转换结果缓存。

参考文献：

[1]沈建华,杨艳琴.MSP430系列16位超低功耗单片机原理与实践[M].北京:北京航空航天大学出版社,2008.