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摘 要

数字调音台是一种通过数字技术实现对声音的音质、音量进行优化的现代化设备。本课题设计了一个基于FPGA的数字调音台，该设备可以通过手指按压触摸屏来选择不同的工作模式，实现对声音的低通、带通和高通滤波，达到声音的数字选通效果，并将滤波后信号的频谱实时显示在液晶显示屏上。本文首先介绍了目前数字调音台的发展现状和前景，然后介绍了系统的整体架构和设计方案。接着对其中的滤波模块、音频模块、FFT模块、触屏和显示模块的设计与实现做了详细的展示，分别介绍了各个模块的设计思路、设计步骤和模块框图。最后分析了本课题的不足之处，在音量调节和音质优化方面有待进一步改进。

关键词： 数字调音台 FPGA 滤波器 触摸屏

Design of digital mixer based on FPGA

Abstract

Digital mixer is a modern equipment to optimize sound quality and volume through digital technology. This project has designed a digital mixer based on FPGA. The equipment can work through the touch screen to select mode, realize the voice of the low-pass, band-pass, and high-pass filtering, achieve voice effect of digital routing, and can display the frequency spectrum after filtering on the LCD screen at the same time. This paper first introduces the current situation and prospect of digital modulation, then introduces the overall structure and design scheme of the system. Then the design and implementation of the filter module, audio module, FFT module, touch screen and display module are presented in detail. The design idea, design step and block diagram of each module are introduced respectively. Finally, the paper analyzes the shortcomings of this subject, which need to be further improved in terms of volume adjustment and sound quality optimization.

Key Words: Digital mixer ; FPGA ; filter ; touch screen

目 录

摘要 I

Abstract II

目录 III

第一章 绪论 1

1.1 选题背景和意义 1

1.2 国内外研究现状和前景 1

1.2.1 当前的发展现状 1

1.2.2 现存的问题 2

1.2.3 未来的发展趋势 2

1.3 课题任务 2

第二章 系统方案设计 3

2.1 系统总体方案 3

2.2 系统的功能实现 3

2.3 系统开发环境 4

第三章 硬件模块设计 5

3.1 滤波模块 5

3.1.1 滤波方案选择 5

3.1.2 FIR滤波器设计原理 5

3.1.3 滤波模块设计思路 7

3.1.4 滤波模块设计 8

3.2 音频模块 9

3.2.1 音频芯片简介 9

3.2.2 音频硬件信息 10

3.2.3 音频芯片工作模式选择 11

3.2.4 音频模块设计 12

3.3 FFT模块 15

3.3.1 FFT模块设计思路 15

3.3.2 FFT IP核调用步骤 16

3.3.3 FFT模块设计 17

3.4 触屏模块 18

3.4.1 触屏芯片简介 18

3.4.2 触屏芯片转换时序 19

3.4.3 触屏原理 20

3.4.4 触屏模块设计 21

3.5 显示模块 23

3.5.1 显示屏简介 23

3.5.2 显示屏写时序 24

3.5.3 显示模块设计 24

3.6 系统总体电路 27

第四章 结果与调试 28

第五章 总结与展望 30

参考文献 31

致谢 33

附录 34

第一章 绪论

1.1 选题背景和意义

以往，演播室常常采用模拟调音台进行调音和录播。在使用模拟调音台时，如果有多路信号同时输入，需要调整大量的推子和旋钮。这样既增加了工作量，又使得节目录制很不方便。同时，推子和旋钮被长时间频繁地使用后，会经常出现卡顿或失灵的情况，需要技师经常性的维修主体，更换零件，养护成本很高。因为节目录制工作效率低且养护费用昂贵，所以模拟调音台阻碍了演播系统的进一步发展。

这几年，我国的数字技术迅速发展，对声音进行数字化处理已经成为了一种潮流，数字调音台也应运而生。传统的模拟调音台需要用户对信号流、音频术语和硬件实现有基本的了解并有丰富的调音经验。而数字调音台可以通过幕后人员预先加载程序，调整各个场合下麦克风和音响的设置，让一个不熟悉设备的用户也能通过简单的操作界面完成复杂的调音任务。从而解决了用户经验不足的问题。

数字调音台将模拟的音频信号转换为数字信号，在程序的控制下对数字信号进行加工处理。因此，数字调音台在对声音的录制和信号存储方面有着模拟调音台无可比拟的优势。与相同价位的模拟调音台相比，数字调音台的性能指标更加优秀。而且数字调音台的故障大都可以通过重启的方式恢复正常，维护成本要远远低于模拟调音台。

在未来，演播系统会向多元化方向发展，对音质，处理效率会提出越来越高的要求。因此对数字调音的相关技术进行研究符合演播系统的时代发展趋势。

1.2研究现状和前景

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