【導(dǎo)讀】迅速發(fā)展成為一門新興學(xué)科。它把信號(hào)變換成數(shù)字或者符號(hào)表示的序列，通過計(jì)算機(jī)或。變換、壓縮、增強(qiáng)、估計(jì)、識(shí)別等，以獲取有用的信息，便于實(shí)際應(yīng)用。而且在離散時(shí)間信號(hào)處理算法和系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)中都起著非常重要的作用。時(shí)處理，所以在相當(dāng)長的時(shí)間里，DFT并沒有得到真正的應(yīng)用。而快速付立葉變換（FFT,本系統(tǒng)利用FFT算法原理，通過AVR單片機(jī)實(shí)現(xiàn)快速傅里葉變換。的信號(hào)進(jìn)行頻譜顯示。從分析直接計(jì)算DFT的問題入手，討論離散付立葉變換高效算法的基本思路。二者的差別僅僅在于WN的指數(shù)符號(hào)相反，以及相差一個(gè)常數(shù)乘因子1/N。而X共有N個(gè)點(diǎn)，所以完成整個(gè)DFT運(yùn)算需要進(jìn)行N2次。因此，也可以統(tǒng)計(jì)出用實(shí)數(shù)運(yùn)算完成DFT的運(yùn)算量。所以，整個(gè)DFT運(yùn)算共需要用4N2次實(shí)數(shù)乘法和N次實(shí)數(shù)加法。幾個(gè)短序列的DFT，從而大大減少DFT的運(yùn)算次數(shù)。法和按頻率抽取法。選取合適的AVR單片機(jī)、LCD，設(shè)計(jì)相應(yīng)的外圍。對(duì)ATMEGA64的工作原理做了簡(jiǎn)單的介紹和分析，比較采用多種方案的不

　　

【正文】 考慮 PCB 尺寸大小。 PCB 尺寸過大時(shí)，印制線條長，阻抗增加，抗噪聲能力下降，成本也增加；過小，則散熱不好，且鄰近線條易受干擾。在確定 PCB 尺寸后．再確定特殊元件的位置。最后根據(jù)電路的功能單元，對(duì)電路的全部元器件進(jìn)行布局。 布局 關(guān)于布局，應(yīng)該圍繞核心元件布局，考慮實(shí)際的元件連接，使連線盡量沒有交叉，為了達(dá)到良好的效果，正確的布局應(yīng)該遵循以下的法則： （ 1） 按照電路的流程安排 各個(gè)功能電路單元的位置，相鄰的元件不應(yīng)該相隔太遠(yuǎn)，并且使信號(hào)盡可能保持一致的方向。 (2)每個(gè)功能電路的核心元件為中心，圍繞它來進(jìn)行布局。元器件均勻、整齊、緊湊 地排列在 PCB上。 盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接。 （ 3） 盡可能使元器件平行排列整齊。 布線 在布線的過程中，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際的需要和操作的難度布線： （ 1） 印制導(dǎo)線拐彎處取圓弧形，因直角或夾角在高頻電路中會(huì)影響電氣性能。此外，盡量避免使用大面積銅箔，否則，長時(shí)間受熱時(shí)，易發(fā)生銅箔膨脹和脫落現(xiàn)象。必須用 XXX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 22 頁 共 31 頁 大面積銅箔時(shí) ，在本系統(tǒng)中，用柵格狀敷銅，這樣有利于排除銅箔與基板間粘合劑受熱產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體。 （ 2） 本系統(tǒng)的元 器件比較少，所 以在線的大小方面可以選擇粗一點(diǎn)，這樣防止在腐蝕時(shí)疏忽使線斷或者焊接時(shí)線太密，發(fā)生短路現(xiàn)象；同時(shí)輸入輸出端用的導(dǎo)線盡量避免相鄰平行。 硬件調(diào)試 基本電路板檢查 根據(jù)前面的研究完成各個(gè)電路模塊的原理設(shè)計(jì)并生成 PCB 圖，制作電路板，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)調(diào)試。 （ 1） 檢查印制板的印制線是否有斷路，是否有毛刺，是否與其它線或是焊盤粘連，焊盤是否有脫落，過孔是否有未金屬化現(xiàn)象等等。 （ 2） 先用萬用表復(fù)核目測(cè)中認(rèn)為可疑的連接或是接點(diǎn)，檢查它們的通短狀態(tài)是否與設(shè)計(jì)規(guī)定相符。再檢查各種電源線與地線之間是否有短路現(xiàn)象，如有再仔細(xì)檢查出并排除。短路現(xiàn)象一定要在器件安裝及加電前檢查出。斷電用萬用表測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)接板ATMEGA64 的地竟和電源短路了，原以為是主板模塊的問題，但把轉(zhuǎn)接板接至好的板上時(shí)也出現(xiàn)同一個(gè)問題，說明轉(zhuǎn)接板芯片出現(xiàn)了問題。 （ 3） 路接通電源后，用手摸一下芯片是否發(fā)熱，如果發(fā)熱，立即關(guān)掉電源，稍后再進(jìn)行再次檢測(cè)；如果沒有發(fā)熱，再測(cè)試芯片的 VCC 端電壓是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，接地端是否 都接地。 主板模塊調(diào)試 在本次設(shè)計(jì)中，主控模塊是非常重要的部分，它不僅是本次設(shè)計(jì)的核心，同時(shí)在后面的 PC 機(jī)接口調(diào)試中也要用到其輸出信號(hào)。液晶顯示器的引腳比較繁多，需要我們細(xì)心的焊接每個(gè)引腳。制作電路板是一個(gè)比較繁瑣的過程，它需要我們時(shí)刻都要用心去做，每個(gè)環(huán)節(jié)都不能忽視，只有這樣才能達(dá)到鍛煉的目的。 軟件調(diào)試 當(dāng)硬件制作完成后，軟件制作也是不可輕視的部分，是實(shí)現(xiàn)電路的功能的關(guān)鍵部分，通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)如下： （ 1） 先進(jìn)行人工檢查。寫好程序后，不能立刻燒入單片機(jī)，先對(duì)紙面上的程序 進(jìn)行人工檢查。由于采用 C 語言編程，所以要特別小心地檢查語法錯(cuò)誤，如括號(hào)不配對(duì)，漏寫分號(hào)等，通過仔細(xì)的檢查，發(fā)現(xiàn)并排除這些錯(cuò)誤。 （ 2） 人工檢查無誤后，上機(jī)調(diào)試。在編譯時(shí)給出的語法錯(cuò)誤的信息，根據(jù)提示的信息具體找出程序中錯(cuò)誤之處并改之，從上至下逐一改正。應(yīng)當(dāng)注意的是：有的提示出錯(cuò)行并不是真正出錯(cuò)的行，如果在提示出錯(cuò)的行上找不到錯(cuò)誤的話，則應(yīng)該到上行再找。 （ 3） 當(dāng)確認(rèn)程序無語法錯(cuò)誤和邏輯錯(cuò)誤時(shí)， 通過直接下載到單片機(jī)來調(diào)試。采用的是自下到上的調(diào)試方法，即單獨(dú)調(diào)好每一個(gè)模塊，然后再連接成一個(gè)完整的系統(tǒng) 調(diào)試。 XXX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 23 頁 共 31 頁 7 結(jié)論 數(shù)字信號(hào)處理的核心算法是離散付立葉變換 (DFT)，是 DFT 使信號(hào)在數(shù)字域和頻域都實(shí)現(xiàn)了離散化，從而可以用通用計(jì)算機(jī)處理離散信號(hào)。而使數(shù)字信號(hào)處理從理論走向?qū)嵱玫氖强焖俑读⑷~變換 (FFT)， FFT 的出現(xiàn)大大減少了 DFT 的運(yùn)算量，使實(shí)時(shí)的數(shù)字信號(hào)處理成為可能、極大促進(jìn)了該學(xué)科的發(fā)展。 經(jīng)過在實(shí)驗(yàn)室的調(diào)試，方波經(jīng)過 FFT 變換后得到的頻譜類似于正弦波模樣，但是由于我使用的是 ATMEGA64 內(nèi)部的 AD轉(zhuǎn)換器，其采樣率最大是 15KSPS，故在本課題中，實(shí)際采樣頻率只能達(dá)到 23K 左右，如圖 所示，為一方波頻譜，其類似于正弦波波谷。 FFT 計(jì)算在信號(hào)分析與測(cè)量方面具有廣泛的應(yīng)用。一個(gè)典型的測(cè)量系統(tǒng)需要完成對(duì)信號(hào)的采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、 FFT 計(jì)算、波形顯示 ,其中的 FFT計(jì)算 ,采用 AVR 單片機(jī)實(shí)現(xiàn)是一種比較有效可行的選擇。本文主要介紹了一種在 AVR 單片機(jī)中實(shí)現(xiàn) FFT 算法的方法，直接計(jì)算離散付立葉變換共需作 N2 次復(fù)數(shù)乘法及 N(N1)次復(fù)數(shù)加法 ,而用快速付立葉變 換 ,只需 2/)log( 2 NN 次乘法和 NN 2log 次加法 .直接算法和快速算法的乘法次數(shù)之比為 2N/log2 N,加法次數(shù)之比為 (N1)/log2 N。當(dāng) N 增大時(shí) ,比值明顯增大 ,快速算法效果更為明顯 .因此 ,與直接計(jì)算相 比 ,用快速付立葉變換算法可大大減少運(yùn)算次數(shù) ,提高工作效率，大大減少 DFT 的計(jì)算量及減少所需內(nèi)存空間。 在這次課題的設(shè)計(jì)中，完成了用 AVR 單片機(jī)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行快速付立葉變換并進(jìn)行頻譜顯示的基本功能，雖然實(shí)現(xiàn)了基本功能，但是課題預(yù)期的頻率要求沒有達(dá)到，這是本設(shè)計(jì)的不足。要想達(dá)到預(yù)期的頻率要求，外接一個(gè)兆數(shù)量級(jí)的高速 A/D可以實(shí)現(xiàn)要求，這是本設(shè)計(jì)中的需要改進(jìn)的地方。 經(jīng)過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我認(rèn)識(shí)到自己的不足，因?yàn)樵趯?duì)于已學(xué)過的東西還是不能全面的運(yùn)用。由于習(xí)慣了老師授課的方式，很少自己主動(dòng)地去運(yùn)用知識(shí)，很容易導(dǎo)致實(shí)踐與理論脫節(jié)，學(xué)過的理論知識(shí)不加予實(shí)踐就忘記得快，在本次畢設(shè)中遇到了一些實(shí)踐過程中經(jīng)常遇到的問題，并且當(dāng)時(shí)不知所措。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我懂得了在學(xué)習(xí)過程中不僅要學(xué)會(huì)老師要求掌握的知識(shí)，還要培養(yǎng)自己的學(xué)習(xí)主動(dòng)性及動(dòng)手能力，爭(zhēng)取在以后工作學(xué)習(xí)中做得更好。 圖 頻譜圖 XXX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 24 頁 共 31 頁 謝 辭 首先，我要感謝我的導(dǎo)師，在本課題的研究過程中，導(dǎo)師始終給予了精心的指導(dǎo)。從論文的選題，研究思路和確定，論文的撰寫到修改的整個(gè)過程中，為我提出了許多寶貴的意見，并對(duì)我的研究工作進(jìn)行了周密的安排，使我不僅學(xué)到了專業(yè)知識(shí)和專業(yè)技能，更學(xué)到了她嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng) 和一絲不茍，實(shí)事求是的治學(xué)態(tài)度。在此我謹(jǐn)向?qū)煴硎咀钪孕牡母兄x和崇高的敬意 ! 另外，在本論文的寫作和相關(guān)研究工作中，同班同學(xué)給予我很多熱心的幫助和熱情的鼓勵(lì)，我要向他們中的每一個(gè)人表示由衷的感謝，我要記住這段美好時(shí)光。 另外，還要感謝各位答辯委員在百忙中抽出時(shí)間來審查和聽取答辯，并提出寶貴意見，謝謝 ! XXX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 25 頁 共 31 頁 參考文獻(xiàn) [1] 張克彥 .AVR單片機(jī)實(shí)用程序設(shè)計(jì) [M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2020. [2] Vinay John, By Science Signal Processing Using MATLAB,2020. [3] 胡漢才 .高檔 AVR單片機(jī)原理及其應(yīng)用習(xí)題與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) [M].北京：清華大學(xué)出版社， 2020. [4] 胡漢才 .高檔 AVR單片機(jī)原理及其應(yīng)用 [M].北京：清華大學(xué)出版社， 2020. [5] 閻石 .數(shù)字電 子技術(shù)基礎(chǔ) [M].北京：高等教育出版社， 1998. [6] 陳尙松 ,雷加 ,郭慶 .電子測(cè)量與儀器 [M].北京 :電子工業(yè)出版社， 2020. [7] 康光華 .電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分 [M].北京：高等教育出版社， 2020. [8] 沈文 , 黃力岱 , 吳宗鋒 .AVR單片機(jī) C語言開發(fā)應(yīng)用實(shí)例 [M].北京：清華大學(xué)出版社， 2020. [9] 周興華 .AVR單片機(jī) C語言高級(jí)程序設(shè)計(jì) [M].北京 :中國電力出版社， 2020. [10] Henri Fourier Transform and Convolution York:Springer Verlag,2020. [11] 謝自美 .電子線路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試 [M]. 武漢：華中科技大學(xué)出版社， 2020. [12] 王佩珠 .電路與模擬電子技術(shù) [M]. 南京：南京大學(xué)出版社， 2020. [13] 王茂飛，程昱 .DSP技術(shù)與應(yīng)用開發(fā) [M].北京：清華大學(xué)出版社， 2020. [14] 張雄偉 .DSP芯片的原理與開發(fā)應(yīng)用 [M].北京 :電子工業(yè)出版社 ,2020. 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XXX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 26 頁 共 31 頁 附 錄 原理圖 P E N1P E 0 R X D 0/ ( P D I )2P E 1 ( T X D 0/ P D O )3P E 2 ( X C K 0/ A I N 0)4P E 3 ( O C 3A / A I N 1)5P E 4 ( O C 3B / I N T 4)6P E 5 ( O C 3C / I N T 5)7P E 6 ( T 3/ I N T 6)8P E 7 ( I C 3/ I N T 7)9P B 0 ( S S )10P B 1 ( S C K )11P B 2 ( M O S I )12P B 3 ( M I S O )13P B 4 ( O C 0)14P B 5 ( O C 1A )15P B 6 ( O C 1B )16P B 7 ( O C 2/ O C 1C )17P G 3/ T O S C 218P G 4/ T O S C 119R E S E T20V C C21GND22X T A L 223X T A L 124P D 0 ( S C L / I N T 0)25P D 1 ( S D A / I N T 1)26P D 2 ( R X D 1/ I N T 2)27P D 3 ( T X D 1/ I N T 3)28P D 4 ( I C 1)29P D 5 ( X C K 1)30P D 6 ( T 1)31P D 7 ( T 2)32P G 0 ( W R )33P G 1 ( R D )34P C 0 ( A 8)35P C 1 ( A 9)36P C 2 ( A 1037P C 3 ( A 11)38P C 4 ( A 12)39P C 5 ( A 13)40P C 6 ( A 14)41P C 7 ( A 15)42P G 2 ( A L E )43P A 7 ( A D 7)44P A 6 ( A D 6)45P A 5 ( A D 5)46P A 4 ( A D 4)47P A 3 ( A D 3)48P A 2 ( A D 2)49P A 1 ( A D 1)50P A 0 ( A D 0)51V C C52GND53P F 7 ( A D C 7/ T D I )54P F 6 ( A D C 6/ T D O )55P F 5 ( A D C 5/ T M S )56P F 4 ( A D C 4/ T C K )57P F 3 ( A D C 3)58P F 2 ( A D C 2)59P F 1 ( A D C 1)60P F 0 ( A D C 0)61A R E F62GND63A V C C64U1A T m e ga 64 16A CL C D _D 0L C D _D 1L C D _D 2L C D _D 3L C D _D 4L C D _D 5L C D _D 6L C D _D 7L C D _D 0L C D _D 1L C D _D 2L C D _D