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DSP吉他效果器设计+音频算法设计+电路原理图及PCB图

更新时间:2010-9-7:  来源:毕业论文

DSP吉他效果器设计+音频算法设计+电路原理图及PCB图
论文主要内容
本次设计是研究与设计以TI TMS320VC5501 DSP为核心的吉他数字效果器,并在此效果器上实现震音、延迟、颤音、合唱、镶边、移相等数字效果。本文先从系统的总要求入手,通过分析系统的总要求来决定本系统需要什么类型的芯片、是否需要扩展、硬件之间如何工作等,并对系统的工作方式进行设计和对比,随后把系统分成硬件和软件两方面进行分析与研究,在硬件上,主要对各种芯片的连接电路及其作用进行详细的分析,并对模拟信号的处理电路、系统的供电电路和人机操作界面进行了研究型的设计;在软件上,主要分析了系统的工作流程、各种芯片的初始化及效果算法。
效果算法虽然是属于软件部分,但由于效果算法在本设计中非常重要,本文将效果算法和系统软件设计分开分析,第六章节就是详细分析各种效果算法原理及实现。在文章最后,我们分析了系统的调试步骤和方法,并对全文总结。毕业论文http://www.lwfree.cn
论文研究背景
吉他效果器的出现赋以了吉他新的生命,谱写了吉他表演的新篇章。通过吉他效果器,我们可以演奏出不同风格、不同音色的乐声,演奏者可以根据自己的喜爱以及音乐的需要调节出一个独特的音色,从而使吉他成为某些特定音乐元素中不可替代的乐器。
早期的吉他效果器是单独依靠模拟电路来工作的,而且一个模拟电路只能实现一种音频效果,如用弹簧实现混响效果、用BBD延迟器件实现延时效果[5]、用真空电子管实现失真效果等。如果要调节出一个自己喜欢的音色,往往就需要串联多个模拟电路效果器才能完成,串联后体积庞大不易携带,而且市面上各种模拟电路效果器的价格昂贵,要集齐一套常用效果的效果器往往就要花费好几千甚至上万块钱,由于上述两方面的原因,模拟电路效果器很难大众化。随着微处理器技术的发展和数字音频处理理论的日益完善,数字化、人性化和智能化等理念开始引用到吉他效果器上,于是吉他数字效果器开始应运而生。吉他数字效果器不仅能把模拟电路效果器的各种独特的效果结合成一个整体,而且还能把许多原本只有通过建筑声学才能实现的声学效果[4],现在都可以通过电声学知识和数字信号处理手段来实现,虽然他们的本质特征并不一样,但是由于人耳对声音有一定的分辨惰性,使得各种数字模仿音在一定的范围内是可以等价于相应的物理振动产生的声音。使用吉他数字效果器时,用户可以通过数字化人机界面去设置串联效果的种类、数量以及各效果的主要参数,操作方便容易,而且用户可以根据实际需要快速切换不同的效果模式,这也是模拟电路效果器所难做到的。在性价比上看,我们通常只需花一两个模拟电路效果器的钱就能购买到一款性能优越效果齐全的吉他数字效果器,性价比高,因此深受广大音乐爱好者的喜爱。
1.2  国内外研究现状本文来自六'维"论-文*网
目前,我国自主研发和生产吉他效果器的厂商寥寥无几,国产的效果器又多为模拟电路效果器,起步比国外晚,技术还不够成熟,而且从事相关工作的人很少,人才缺乏,待开发空间很大;在国外,无论是硬件还是软件,都有很成熟的技术和理论,而且国外有很多大学开设了与音频处理相关的专业,不断地为这个领域输送人才。由于技术上的原因,国内吉他效果器的市场大多被国外的产品所垄断。
随着微处理器技术的迅速发展,吉他数字效果器的性能也在不断地提升,引入了越来越多的新功能,如支持MIDI接口、支持在线升级、增加鼓机功能、增加数字化人机界面等等,越来越人性化,越来越大众化。吉他数字效果器虽然克服了模拟电路效果器的很多毛病,但在目前情况下,吉他数字效果器的可靠性和某些效果的音质还是与模拟电路效果器存在一定的差距,国内外一些追求完美音质的音乐发烧友还是坚持着使用模拟电路效果器,这两种效果器的性能对比见表1-1[6]。目前,国外比较有名的乐器公司,如:BOSS公司、DIGITECH公司、YAMAHA公司、ZOOM公司都致力研发吉他数字效果器,其中最具代表性的有国外的BOSS公司、DIGITECH公司等,国内的有MEDELI公司[20]。
吉他数字效果器从试产到今天,无论是技术上还是市场上,都取到了骄人的成绩,现在不断有公司加入这个数字效果器大家庭,如何让我们设计的吉他数字效果器打破国外产品的垄断局面,如何提高数字效果器的可靠性和音质呢,这就是我们要努力解决的问题。
表1-1 吉他数字效果器与吉他模拟电路效果器的比较表
采用的解决方案 吉他数字效果器 吉他模拟电路效果器
功能 多样化 单一
体积 较小 较大
系统集成度 高 低
灵活性 灵活方便 较差
是否可变编程 是 否
可靠性 较低 较高
目  录
摘  要 I
ABSTRACT II
1  绪论 1
1.1论文研究背景 1
1.2国内外研究现状 1
1.3论文主要内容 2
2  系统总设计 3
2.1系统要求 3
2.2系统方案的确定 3
2.3芯片选型 4
2.3.1 DSP选型 4
2.3.2单片机选型 5
2.3.3 CODEC选型 5
2.3.4 SDRAM选型 5
3  硬件设计 6
3.1 DSP与单片机的连接 6
3.2 DSP与CODEC的连接 7
3.3 DSP与SDRAM的连接 10
3.4电源模块 10
3.5模拟信号处理电路 11
3.5.1 信号放大问题 12
3.5.2 阻抗匹配问题 13
3.6 信号选通模块 14
3.7人机交互电路 15
4  系统软件设计 17
4.1系统总工作流程 17
4.2系统的初始化 18
4.2.1单片机的初始化 18
4.2.2 DSP的初始化 19
4.2.4 SDRAM的初始化 22
4.2.5 CODEC的初始化 23
5  音频算法的分析与设计 25
5.1 Delay (延迟) 25
5.2 Tremolo(震音) 26
5.3 Vibrato (颤音) 27
5.4 Chorus (合唱) 28
5.5 Flanger(镶边) 29
5.6 Phase (移相) 30
6  系统调试 32
7  总结 33
参考文献 34
附录A  电路原理图 36
附录B  电路PCB图 37
附录C  单片机程序 38
附录D  DSP程序 45
附录E  Tremolo算法程序 51
附录F  Delay算法程序 52
附录H  Vibrato算法程序 54
附录I  Chorus算法程序 55
附录J  Flanger算法程序 57
附录K  Phase算法程序 59
谢  辞 1563

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