基于max262和fpga的嘯叫檢測(cè)抑制系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種自動(dòng)檢測(cè)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種基于MAX262和FPGA的嘯叫檢測(cè)抑 制系統(tǒng)及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在眾多話(huà)筒拾音的擴(kuò)聲系統(tǒng)中，都有嘯叫的可能，話(huà)筒嘯叫會(huì)對(duì)擴(kuò)聲系統(tǒng)產(chǎn)生很 大的危害。嘯叫即聲音信號(hào)的自激振蕩，揚(yáng)聲器播放的聲音經(jīng)障礙物反射后又疊加在麥克 風(fēng)上，麥克風(fēng)則將反射回來(lái)的聲音信號(hào)再通過(guò)揚(yáng)聲器播放出去，該樣周而復(fù)始的疊加便會(huì) 產(chǎn)生刺耳的尖叫聲，該就是聲音信號(hào)正反饋所導(dǎo)致的自激振蕩，用示波器觀察，嘯叫聲的波 形為"頻率穩(wěn)定，幅度穩(wěn)定的正弦波"，且麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器的距離越近，越容易產(chǎn)生嘯叫，嘯 叫的幅度也越大。自激振蕩時(shí)，功率放大器會(huì)產(chǎn)生很大的功率輸出，可能超出擴(kuò)聲設(shè)備的承 受范圍，燒壞功率放大器和發(fā)聲設(shè)備。
[0003] 目前，國(guó)內(nèi)主流的嘯叫檢測(cè)與抑制途徑是通過(guò)調(diào)音臺(tái)、均衡器和移頻器，由專(zhuān)業(yè)的 調(diào)音師手動(dòng)逐漸加大音量來(lái)找嘯叫點(diǎn)，找到之后再通過(guò)均衡器消除。如果擴(kuò)聲系統(tǒng)是雙聲 道系統(tǒng)，則需要調(diào)音師先關(guān)閉一個(gè)通道，調(diào)節(jié)另一個(gè)通道的嘯叫點(diǎn)；調(diào)好一個(gè)通道后，關(guān)閉 此通道，按照同樣方法去調(diào)節(jié)另一個(gè)通道；兩邊都調(diào)好之后，還需要將兩個(gè)通道同時(shí)推起來(lái) 再檢查是否還有其他的嘯叫點(diǎn)，若有則仍然通過(guò)均衡器消除。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是為解決上述問(wèn)題，提供了一種基于MAX262和FPGA的嘯叫檢測(cè)抑 制系統(tǒng)及其控制方法。
[0005] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種基于MAX262和FPGA的嘯叫 檢測(cè)抑制系統(tǒng)，包括嘯叫檢測(cè)電路、嘯叫抑制電路W及繼電器切換電路，所述的嘯叫檢測(cè)電 路包括頻率檢測(cè)部分W及幅度檢測(cè)部分，其中頻率檢測(cè)部分實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)聲音信號(hào)的頻率，其 包括LM339比較器W及FPGA，LM339比較器的輸出端與FPGA相連接，所述的幅度檢測(cè)部 分包括峰值檢波巧片AD637W及模數(shù)轉(zhuǎn)換巧片ADS1118,峰值檢波巧片AD637與模數(shù)轉(zhuǎn)換 巧片ADS1118相連，模數(shù)轉(zhuǎn)換巧片ADS1118與FPGA的I/O口相連，信號(hào)經(jīng)峰值檢波巧片 AD637后通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換巧片ADS1118將輸出的模擬電壓量轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓量，再將數(shù)字電 壓量送給FPGA的I/O口；所述的嘯叫抑制電路包括兩個(gè)CMOS雙二階通用開(kāi)關(guān)電容有源濾 波器MAX262,在每片MAX262的兩個(gè)濾波通道后各加上一個(gè)0. 1uF的隔直電容，MAX262與 FPGA相連，通過(guò)FPGA來(lái)提供精確的外部時(shí)鐘；所述的繼電器切換電路包括繼電器、S極管 S9013,其中，S極管S9013的基極連接FPGA的I/O口，集電極連接繼電器，發(fā)射極接地。
[0006] 本發(fā)明還公開(kāi)了一種基于MAX262和FPGA的嘯叫檢測(cè)抑制系統(tǒng)的控制方法，包括 如下步驟：
[0007] (1)、信號(hào)通過(guò)比較器整形為矩形波。特別的，嘯叫時(shí)的波形被整形為占空比為 50%的方波；
[0008] (2)、FPGA在固定時(shí)間內(nèi)對(duì)其計(jì)數(shù)便可得到矩形波或方波的頻率；
[0009] (3)、信號(hào)通過(guò)AD637峰值檢測(cè)電路得到聲音信號(hào)的幅度；
[0010] (4)、通過(guò)FPGA通過(guò)對(duì)嘯叫信號(hào)進(jìn)行頻率檢測(cè)和幅度檢測(cè)；
[0011] 巧）、判斷頻率和幅度是否同時(shí)穩(wěn)定下來(lái)，若在較短時(shí)間段內(nèi)，頻率和幅度同時(shí)穩(wěn) 定下來(lái)，則判定產(chǎn)生嘯叫；
[0012] 化）、FPGA根據(jù)是否產(chǎn)生嘯叫來(lái)控制繼電器切換電路進(jìn)行切換成無(wú)嘯叫通路或者 嘯叫抑制電路；
[0013] (7)、若繼電器切換電路進(jìn)行切換成有嘯叫抑制電路，則嘯叫抑制電路接通；
[0014] 巧）、嘯叫檢測(cè)電路檢測(cè)到一個(gè)"主嘯叫頻率點(diǎn)"，此頻率點(diǎn)的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)最大， 最先浮現(xiàn)；
[00巧]巧）、然后FPGA將MAX262的第一級(jí)濾波通道配置為窄帶陷波器，中屯、頻率設(shè)置為 所檢測(cè)到的主嘯叫頻率，并將第二、=、四級(jí)濾波通道配置為全通濾波器，即移相器；
[0016] (10)、抑制完主嘯叫頻率點(diǎn)之后，嘯叫檢測(cè)電路繼續(xù)監(jiān)測(cè)是否存在"次嘯叫頻率 點(diǎn)"，此頻率點(diǎn)的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)較小，沒(méi)有最先浮現(xiàn)，若存在，則再次啟用FPGA，將第二級(jí)濾 波通道配置為窄帶濾波器，中屯、頻率設(shè)置為所檢測(cè)到的次嘯叫頻率；
[0017] (11)、系統(tǒng)繼續(xù)監(jiān)測(cè)是否存在第S個(gè)和第四個(gè)嘯叫頻率點(diǎn)，來(lái)確定如何配置第S、 四濾波通道。
[001引作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述的FPGA判斷頻率是否穩(wěn)定，采用的方法是；FPGA對(duì) 頻率每采樣20次，便找出該20個(gè)頻率值的最大值4、最小值fi和取整后的眾數(shù)fmDd。，即在 20次的測(cè)量時(shí)間內(nèi)，聲音信號(hào)的頻率處在[fi，4]范圍內(nèi)，若f。，并持續(xù)n個(gè)回合， 則滿(mǎn)足"頻率穩(wěn)定特征"其中f。為頻率抖動(dòng)參數(shù)，n為嘯叫判定延時(shí)，20次采樣為1回合。
[0019] 作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述的FPGA判斷幅度是否穩(wěn)定，采用的方法是；FPGA對(duì) 幅度每采樣20次，便找出該20個(gè)幅度值的最大值Vh和最小值V1，即在20次的測(cè)量時(shí)間內(nèi)， 聲音信號(hào)的幅度處在[Vi，Vh]范圍內(nèi)，若Vh-Vi<V。，并持續(xù)n個(gè)回合，則滿(mǎn)足"幅度穩(wěn)定特 征"，其中V。為幅度抖動(dòng)參數(shù)，n為嘯叫判定延時(shí)，20次采樣為1回合。
[0020] 有益效果；
[0021] 本發(fā)明提供的基于MAX262和FPGA的嘯叫檢測(cè)抑制系統(tǒng)通過(guò)FPGA監(jiān)測(cè)聲音信號(hào) 頻率，AD637監(jiān)測(cè)聲音信號(hào)幅度。當(dāng)對(duì)聲音信號(hào)進(jìn)行幅頻檢測(cè)的結(jié)果為"頻率穩(wěn)定且幅度 穩(wěn)定"時(shí)，則說(shuō)明此時(shí)嘯叫產(chǎn)生。另外，系統(tǒng)內(nèi)置兩片程控濾波器MAX262,由FPGA提供4路 驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘并將MAX262配置成窄帶陷波器和全通濾波器，破壞嘯叫產(chǎn)生的幅度條件和相位 條件。由于嘯叫頻率點(diǎn)不止一個(gè)，所W系統(tǒng)采用4級(jí)"陷波"和"全通"相互配合來(lái)達(dá)到抑 制嘯叫的目的。該系統(tǒng)與傳統(tǒng)的人工嘯叫檢測(cè)與抑制方法相比，具有全自動(dòng)、延時(shí)短、體積 小等特點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0022] 圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)接入示意圖；
[0023] 圖2本發(fā)明的擴(kuò)聲系統(tǒng)嘯叫產(chǎn)生示意圖；
[0024] 圖3為本發(fā)明的嘯叫波形；
[0025]圖4為本發(fā)明的嘯叫檢測(cè)電路；
[0026] 圖5為本發(fā)明的嘯叫抑制電路；
[0027] 圖6為本發(fā)明的繼電器切換電路；
[002引圖7主程序流程圖；
【具體實(shí)施方式】
[0029]W下將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，應(yīng)理解下述具體 實(shí)施方式僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。
[0030] 本發(fā)明的一種基于MAX262和FPGA的嘯叫檢測(cè)抑制系統(tǒng)，包括嘯叫檢測(cè)電路、嘯叫 抑制電路W及繼電器切換電路，如圖1所示，本發(fā)明的嘯叫檢測(cè)抑制系統(tǒng)設(shè)置在拾音電路 與功率放大器之間，拾音電路與嘯叫檢測(cè)電路相連，嘯叫檢測(cè)電路與嘯叫抑制電路相連，繼 電器切換電路通過(guò)繼電器的吸合來(lái)控制拾音電路與功率放大器之間連接無(wú)嘯叫通路或者 嘯叫抑制電路。
[0031] 如圖2所示擴(kuò)聲系統(tǒng)嘯叫產(chǎn)生示意圖，根據(jù)圖2來(lái)分析嘯叫產(chǎn)生的原因，及波形特 征。
[0032] 假設(shè)麥克風(fēng)接收信號(hào)x(n)和放大器輸出信號(hào)y(n)之間的關(guān)系為
[0033]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于MAX262和FPGA的嘯叫檢測(cè)抑制系統(tǒng)，包括嘯叫檢測(cè)電路、嘯叫抑制電路以 及繼電器切換電路，其特征在于：所述的嘯叫檢測(cè)電路包括頻率檢測(cè)部分以及幅度檢測(cè)部 分，其中頻率檢測(cè)部分實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)聲音信號(hào)的頻率，其包括LM339比較器以及FPGA，LM339比 較器的輸出端與FPGA相連接，所述的幅度檢測(cè)部分包括峰值檢波芯片AD637以及模數(shù)轉(zhuǎn)換 芯片ADS1118,峰值檢波芯片AD637與模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADS1118相連，模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADS1118 與FPGA的I/O口相連，信號(hào)經(jīng)峰值檢波芯片AD637后通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADS1118將輸出的 模擬電壓量轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓量，再將數(shù)字電壓量送給FPGA的I/O口；所述的嘯叫抑制電路 包括兩個(gè)CMOS雙二階通用開(kāi)關(guān)電容有源濾波器MAX262,在每片MAX262的兩個(gè)濾波通道后 各加上一個(gè)0.IuF的隔直電容，MAX262與FPGA相連，通過(guò)FPGA來(lái)提供精確的外部時(shí)鐘； 所述的繼電器切換電路包括繼電器、三極管S9013,其中，三極管S9013的基極連接FPGA的 I/O口，集電極連接繼電器，發(fā)射極接地。
2. -種基于MAX262和FPGA的嘯叫檢測(cè)抑制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，包括如下步 驟： (1) 、信號(hào)通過(guò)比較器整形為矩形波，特別的嘯叫時(shí)的波形被整形為占空比為50%的方 波； (2) 、FPGA在固定時(shí)間內(nèi)對(duì)其計(jì)數(shù)便可得到矩形波或方波的頻率； (3) 、信號(hào)通過(guò)AD637峰值檢測(cè)電路得到聲音信號(hào)的幅度； (4) 、通過(guò)FPGA通過(guò)對(duì)嘯叫信號(hào)進(jìn)行頻率檢測(cè)和幅度檢測(cè)； (5) 、判斷頻率和幅度是否同時(shí)穩(wěn)定下來(lái)，若在較短時(shí)間段內(nèi)，頻率和幅度同時(shí)穩(wěn)定下 來(lái)，貝1J判定產(chǎn)生嘯叫； (6) 、FPGA根據(jù)是否產(chǎn)生嘯叫來(lái)控制繼電器切換電路進(jìn)行切換成無(wú)嘯叫通路或者嘯叫 抑制電路； (7) 、若繼電器切換電路進(jìn)行切換成有嘯叫抑制電路，則嘯叫抑制電路接通； (8) 、嘯叫檢測(cè)電路檢測(cè)到一個(gè)"主嘯叫頻率點(diǎn)"，此頻率點(diǎn)的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)最大，最先 浮現(xiàn)； (9) 、然后FPGA將MAX262的第一級(jí)濾波通道配置為窄帶陷波器，中心頻率設(shè)置為所檢 測(cè)到的主嘯叫頻率，并將第二、三、四級(jí)濾波通道配置為全通濾波器，即移相器； (10) 、抑制完主嘯叫頻率點(diǎn)之后，嘯叫檢測(cè)電路繼續(xù)監(jiān)測(cè)是否存在"次嘯叫頻率點(diǎn)"，此 頻率點(diǎn)的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)較小，沒(méi)有最先浮現(xiàn)，若存在，則再次啟用FPGA，將第二級(jí)濾波通道 配置為窄帶濾波器，中心頻率設(shè)置為所檢測(cè)到的次嘯叫頻率； (11) 、系統(tǒng)繼續(xù)監(jiān)測(cè)是否存在第三個(gè)和第四個(gè)嘯叫頻率點(diǎn)，來(lái)確定如何配置第三、四濾 波通道。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于MAX262和FPGA的嘯叫檢測(cè)抑制系統(tǒng)的控制方法， 其特征在于：所述的FPGA判斷頻率是否穩(wěn)定，采用的方法是：FPGA對(duì)頻率每采樣20次，便 找出這20個(gè)頻率值的最大值fh、最小值和取整后的眾數(shù)fm()de，即在20次的測(cè)量時(shí)間內(nèi)， 聲音信號(hào)的頻率處在[Lfh]范圍內(nèi)，若并持續(xù)n個(gè)回合，則滿(mǎn)足"頻率穩(wěn)定特 征"其中f；為頻率抖動(dòng)參數(shù)，n為嘯叫判定延時(shí)，20次采樣為1回合。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于MAX262和FPGA的嘯叫檢測(cè)抑制系統(tǒng)的控制方法， 其特征在于：所述的FPGA判斷幅度是否穩(wěn)定，采用的方法是：FPGA對(duì)幅度每采樣20次，便 找出這20個(gè)幅度值的最大值Vh和最小值V i，即在20次的測(cè)量時(shí)間內(nèi)，聲音信號(hào)的幅度處 在[V1, Vh]范圍內(nèi)，若Vh-Vf V 并持續(xù)n個(gè)回合，則滿(mǎn)足"幅度穩(wěn)定特征"，其中（為幅度 抖動(dòng)參數(shù)，n為嘯叫判定延時(shí)，20次采樣為1回合。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于MAX262和FPGA的嘯叫檢測(cè)抑制系統(tǒng)，包括嘯叫檢測(cè)電路、嘯叫抑制電路以及繼電器切換電路，所述的嘯叫檢測(cè)電路包括頻率檢測(cè)部分以及幅度檢測(cè)部分，其中頻率檢測(cè)部分實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)聲音信號(hào)的頻率，幅度檢測(cè)部分用于檢測(cè)聲音的幅度，嘯叫抑制電路破壞嘯叫產(chǎn)生的幅度條件和相位條件。本發(fā)明與傳統(tǒng)的人工嘯叫檢測(cè)與抑制方法相比，具有全自動(dòng)、延時(shí)短、體積小等特點(diǎn)。
【IPC分類(lèi)】H04R3-02, H04R3-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104703094
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410831312
【發(fā)明人】張秀再, 陳彭鑫, 吳華娟, 趙益波
【申請(qǐng)人】南京信息工程大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2014年12月26日