浅析数字电子钟在实际调试中出现的问题

仪器仪表旦户 文章编号：1671—1041(20o9)02—0ll9—02 旦 纪 三i=墙差旦 浅析数字电子钟在实际调试中出现的问 邱瑞冬，袁岩凤，郑清兰 (闽南理工学院 实践教学中心，福建 石狮 362700) 摘要：分析数字电子钟在实际调试中出现的问题，并给出行之有效的 解决方法。 关键词：数字钟；调试 中图分类号：TN71O 文献标识码：B 数字电子钟是一个对频率(1Hz)进行计数的计数电 路。它由振荡器、分配器、计数器、译码器和显示器电路组成。 振荡器产生的时钟信号经过分频器形成秒脉冲信号，秒脉冲 信号输入计数器进行计数，并把累计结果以”时”、”分”、”秒” 的数字显示出来。秒计数器电路计满60后触发分计数器电 路，分计数器电路计满 60后触发时计数器电路，当计满24小 时后又开始下一轮的循环计数。我们这里主要分析数字电子 钟在实际调试中出现的问题，并给出行之有效的解决方法。 1 调试中遇到的问题及解决方法 1)在分频电路中，不能产生2Hz的信号。 原因分析：振荡器发生振荡后，经过 14分频时，相位产生 错误。 解决方法：在 cD4060中，在①处接上一个 10kn的电阻， 然后再接地；在②处加上一个470kQ的电阻(图1)。 图 1 2)在 CD4O13二分频时，产生不稳定的 1Hz秒脉冲信号。 原因分析：在实际的电路中，cD4013的 R1、R2和 S1、s2 都应接地。 解决方法 ：将 R1、R2和 S1、s2接地(图2)。 3)产生 1Hz信号后，不能触发计数器计数。 ‘ 原因分析：在中，分频电路用的是cM0s电路，而计数 器是采用 1TrL电路。cMOS电路 的电流不够，推动不了 1TrL 电路。 解决方法：在分频器产生的 1 Hz信号以后，加一个三极管 进行电流放大，使之能推动 TTL电路。其电路如图3。 vcc Q1 cP1 R2 D s 蟊 彀嚣 输入端，然后在输出到下一级。 5)在高音鸣叫电路中，F2不能产生波形。 原因分析：在 G14中，当 H13脚为高电平时，H12脚为低 电平；当H13脚为低电平时，H12脚为高电平。而且两者同时 跳变。没有同时为高电平的时刻。其有两种可能：①延长时间 过大；②线路分布参数过大，耦合反馈造成干扰过大(图4)。 解决方法：①更换器件；②缩短引线，调整装配等。 6)在高低音控制电路中，振荡器不能产生振荡。 原因分析：在 TrL电路中，电阻的取值只能在 0．7kQ一 2kn之间选择。 、 解决方法：在产生75OHz信号的振荡器中，取电阻的值为 1．8kQ，电容值为0．5 ；在产生 10o0Hz信号的振荡器中，取 电阻值为 1．5kQ，电容为O．47 F(图5)。 图 4 制 图5 2 安装调试过程中的注意事项 1)测试之前先要熟悉各种仪器的使用方法，避免由于仪 器使用不当或出现故障而做出错误判断。 2)测量用的仪器 的地线和被测电路的地线应连在一起 ， 测量的结果才是正确的。 3)测试过程中，发现元器件和接线有 问题需要更换或修 改时，应先断信号源，再断开电源，待更换完毕并经过认真检查 后，才可重新通电，最后再加信号。 4)测试过程中，连接的线要沿着电路板走线 ，不要将线悬 空，更不要绕成圆圈半圆圈状，以免造成耦合环，产生磁场，相 互交叉。影响电路实验的成功率。 5)调试过程中，不仅要认真观察和测量，还要善于记录， 包括记录观察的现象、测量的数据 、波形及相位关系，必要时在 记录中要附加说明，尤其是那些和设计不符合的现象更是记 录的重点。依据记录的数据才能把实际观察到的现象和理论 预计的结果加以定量比较，从中发现电路设计和安装上的问 题，并加以改进 ，以进一步完善设计。通过收集第一手材 料可以帮助自己积累丰富的知识和宝贵的实践经验。任何一 个科研成果的出现，都离不开实验及研究记录，切不可低估记 录的重要作用。 6)在元器件的选择上要注意 cM0s电路与rrrL电路的区 别。cM0s器件不用的输入端不能悬空，要按逻辑功能的要求 接VDD和Vss，而在1_rL电路中是允许的；在cM0s器件的输 出端不允许直接接 VDD和Vss，但在TLL中也是允许的。口 参考文献 [1]唐德洲．数字电子技术[M[．修订版．重庆：重庆大学出版 社，2002． 119 日 堂 墙羞旦 [2]康华光．电子技术基础 [M]．第三版．北京：高等教育出版 社 ．1998． [3]郑慰萱．数字电子技术基础[M]．北京：高等教育出版 社 ．1990． 仪器仪表用户 作者简介：邱瑞冬(1981一)，男，本科。闽南理工学院助理实验师；袁岩 凤，女，本科。闽南理工学院研究实习员；郑清兰。女，本科，闽南理工学 院助理实验师。 收稿日期：20o8一O9—22(848 0】 文章编号：1671—104l(2oo9)02一ol20一o3 基于频率掩蔽滤波的 MFCC特征参数提取算法 刘 建，鲁五一 (中南大学 信息科学与工程学院，湖南长沙410075) 摘要：本文提出了一种Mel频率倒谱系数(Md fhquency cepstral c0- eflident。MFcc)提取的改进算法，该算法采用频率掩蔽滤波 (Fre_ quency Mas ng Fnter)技术来掩蔽噪声信号。当输入的语音信号包 含噪声信号时。该算法能更好的减少噪声信号对纯净语音信号的影响， 从而提高语音信号的识别率。实验表明改进后的算法相对于传统的 MFcc提取算法大约有 4．47％的相对性能提升。 关键词：Mel频率倒谱系数j频率掩蔽滤波；识别率 中图分类号：TN9l2．16 文献标识码：B O 引言 语音信号是一种冗余度很高的随机信号，在进行语音信 号处理时，必须经过特征提取才能有效地降低信号的冗余度。 在提取语音信号的特征参数时，我们总是希望提取的特征参 数能够更好的反映发音者的特色。目前，在说话人识别研究 领域使用得较多的有线性预测倒谱系数 LPcc_l (Linear Pre— dietjve cepstral coding)、Me1频率倒谱系数 MFCC (Mel—Fre- quency cestral coemcients)、线性倒谱对 LSP(“near spectmm Pair) J。其中MFcc就是通过模拟人耳的听觉特性而提出的 一 种语音参数提取算法，该算法能很好的模拟人耳的听觉系 统。现有的MFcc提取算法在低噪声环境下能到达很高的识 别率，而噪声的存在将大大影响识别率。 通常在实验室相对安静环境下提取的特征参数，当在实 际环境，性能明显下降。导致这种识别率下降主要有以下几 种因素 ： 1)加性噪声。语音信号在实际环境中常受到背景噪声的 干扰，背景噪声通常是加性的，即所采集的信号是真实的语音 信号与背景噪声之和。 2)通道畸变。除了背景噪声信号产生的干扰外，语音信 号还受到一些诸如浯音产生过程、记录过程，以及传输过程中 产生的通道畸变的影响。 3)其他因素。除了加性噪声和通道畸变的影响外，特征 参数的提取也受到一些其他人为或瞬间噪声的影响。 上述影响使得传统的MFcc算法在实际应用中存在很多 缺点，本论文主要是针对传统 MFcc的缺点，提出了一种基于 频率掩蔽滤波FMF的MFcc提取算法。即在传统的MFcc提 取算法中加入频率掩蔽滤波FMF使得语音信号在进入Mel滤 波器组前得到降噪处理，从而使语音信号识别率得到提高。 该算法对MFcc算法应用于实际应用有一定的帮助。 1 改进的 MFCC特征参数提取算法 1．1 频率掩蔽原理 掩蔽效应指人的耳朵只对最明显的声音反应敏感，而对 于不敏感的声音，反应则较不为敏感。例如在声音的整个频 率谱中，如果某一个频率段的声音 比较强，则人就对其它频率 段的声音不敏感了。应用此原理，人们发明了 mp3等压缩的 12O EIC VO1．16 2O09 NO．2 数字音乐格式，在这些格式的文件里 ，只突出记录了人耳朵较 为敏感的中频段声音，而对于较高和较低的频率的声音则简 略记录，从而大大压缩了所需 的存储空间。在人们欣赏音乐 时，如果设备对高频响应得比较好，则会使人感到低频响应不 好，反之亦然。 一 种频率的声音阻碍听觉系统感受另一种频率的声音的 现象称为掩蔽效应。前者称为掩蔽声音(masking tone)，后者 称为被掩蔽声音(masked t0ne)。掩蔽可分成频域掩蔽和时域 掩蔽。心里声学实验也表明，人们难以听到在频率或时间上位 于强信号附近的弱信号(当然也包括那些同时在频域和时域 被掩蔽的弱信号)。总之，一个强度较小的频率成分可能被邻 近的一个较强的频率成分所掩蔽。类似地，两个时间上很接近 的信号也可能产生掩蔽现象 。 1．2 基于 FMF的 MFCC提取算法 Mel频率倒谱系数(Me1一Frequency cepstra1 codncients， MFcc)即为基于上述 Mel频率的概念而提出的。传统 的 MF— cc提取算法及计算过程如图l所示。 ⋯ H ⋯ 一 图l 传统 Mel频率倒谱系数(MFCc)提取流程 MFCC提取过程如下 ： 1)原始语音信号 (n)经过预加重、分帧、加窗等处理，得 到每个语音帧的时域信号 (n)。 2)将时域信号 (n)后补若干0以形成长为Ⅳ(一般取Ⅳ = 512)的序列，然后经过离散傅立叶变换(D， )后得到线性 频谱 x( )，转换公式 一 1 ( )：∑ (n)e (0≤n， ≤Ⅳ一1) n=O 在实际应用中，常常通过快速傅立叶变换(FFT)过程加以 计算 ，其中Ⅳ一般称之为 DFT(或 FFT)窗宽。 3)将上述线性频谱 x( )通过 Mel频率滤波器组得到Mel 频谱，并通过对数能量的处理，得到对数频谱 s(m)。其中Me1 频率滤波器组为在语音的频谱范围内设置的若干个带通滤波 器 日 ( )，0≤m < ， 为滤波器的个数。每个滤波器具有三 角形滤波特性，其中心频率为_厂(m)，当m值小时相邻，(m)之 间的间隔也小，随着m的增加相邻，(m)的间隔逐渐变大。每个 带通滤波器的传递函数为 = (厂(m一1)≤ ≤，(m)) (厂(m)< ≤，(m+1)) 欢迎光临本刊网站 h钍p：／／1^，l^ e|c_c0m．cn