【正文】 T方法進(jìn)行數(shù)據(jù)的頻域分析處理,然后通過單片機(jī)控制將信號(hào)的頻譜特性曲線在LCD上顯示。 本文中通過單片機(jī)開發(fā)的信號(hào)采集系統(tǒng),充分發(fā)揮了數(shù)字式頻譜分析儀強(qiáng)大的功能的同時(shí),使系統(tǒng)開發(fā)變得簡(jiǎn)單,而且增強(qiáng)了數(shù)據(jù)分析處理能力。本課題主要完成了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)（包括混頻信號(hào)的發(fā)生器,A/D轉(zhuǎn)換模塊,信號(hào)調(diào)理模塊,單片機(jī)控制模塊,LCD顯示等），以及系統(tǒng)的軟件編程（包括FFT算法的實(shí)現(xiàn),系統(tǒng)初始化，運(yùn)行等）。 本文設(shè)計(jì)的基于FFT的頻譜分析儀，在實(shí)時(shí)性上較以前的頻譜儀有了很大的提高，采用廉價(jià)的單片機(jī)硬件系統(tǒng)直接進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣和數(shù)據(jù)處理，系統(tǒng)規(guī)模較小，有一定的靈活性。但是受限于單片機(jī)速度，難以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的實(shí)時(shí)處理和顯示，所以為了提高運(yùn)算速度，縮短設(shè)計(jì)時(shí)間，充分利用FPFA的邏輯控制功能外加單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)頻譜分析將是一個(gè)更好的選擇。 未來展望隨著社會(huì)的發(fā)展，無線通信技術(shù)以及對(duì)設(shè)備的研究越來越深入人心，頻譜分析技術(shù)越來越顯得頗為重要，所以，頻譜分析儀的研究也日益深入。對(duì)于這次的設(shè)計(jì)自己發(fā)現(xiàn)了還有很多仍需要學(xué)習(xí)：(1) 專業(yè)知識(shí)的欠缺，在今后的學(xué)習(xí)中需要不斷去補(bǔ)充和發(fā)現(xiàn)。(2) 構(gòu)思設(shè)計(jì)的能力有限，不能獨(dú)立的根據(jù)需求來構(gòu)造的功能完備的頻譜分析儀，總是需要專業(yè)知識(shí)的補(bǔ)充和提供。(3) 缺乏實(shí)踐動(dòng)手經(jīng)驗(yàn)，以后一定要在學(xué)習(xí)中加強(qiáng)自己的動(dòng)手操作能力。在這次設(shè)計(jì)過程中，自己遇到了許多的困難，特別是對(duì)周期和頻率算法的設(shè)計(jì)，在這里只能大致正確算出周期信號(hào)的周期與頻率，對(duì)于那些非周期的信號(hào)則推算誤差較大。所以，自己還需要在加強(qiáng)理論方面的學(xué)習(xí)后來對(duì)這種專業(yè)不足進(jìn)行改進(jìn)。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 致謝 致 謝 大學(xué)生活稍縱即逝，回首過往的匆匆歲月，心中倍感欣慰與充實(shí)，在我結(jié)束這篇即將準(zhǔn)備已久的畢業(yè)論文的時(shí)候，輕松與激動(dòng)涌向心頭，感慨受益良多。心中除了感激還是感謝。 首先要真誠(chéng)的感謝我的論文指導(dǎo)老師——王海濤老師。他在繁忙的的教學(xué)工作中也騰出時(shí)間來指導(dǎo)我的論文，并幫我審查和修改。另外，還要深深感謝那些傳授知識(shí)給我的老師，他們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕虒W(xué)作風(fēng)和對(duì)工作認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度將成為我生活和學(xué)習(xí)中前進(jìn)的航標(biāo)；在你們諄諄的教導(dǎo)和開放鮮明的思路下我不僅學(xué)會(huì)了知識(shí)，還學(xué)會(huì)成長(zhǎng)，你們的辛勤教導(dǎo)給予我無窮的啟迪和回味。再次，深深感謝四年來一直陪伴在我周圍的同學(xué)和朋友，他們的存在不僅讓我大學(xué)四年能夠求實(shí)上進(jìn)，勇于奮斗；而且也是他們?cè)谖颐悦２唤獾臅r(shí)候?yàn)槲姨岢龅挠幸鎸W(xué)習(xí)方法和一些對(duì)人生有價(jià)值的思想，有了他們的幫助和鼓勵(lì)，我才可以快樂而充實(shí)的順利走完大學(xué)四年的學(xué)習(xí)生活。最后要感謝的是我的爸爸媽媽，他們不僅在生活上為我提供了良好的衣食住行，讓我在學(xué)習(xí)上不再有后顧之憂，而且在心靈上給了我莫大鼓勵(lì)和教導(dǎo)，讓我對(duì)未來有了明確的目的，也為我能夠順利的完成畢業(yè)論文提供了支持與幫助。在未來的日子里，我希望自己以后更加努力的學(xué)習(xí)和工作，不辜負(fù)他們對(duì)我的栽培期望！東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 參考文獻(xiàn) 參考文獻(xiàn)[1] 林占江、林放，電子測(cè)量?jī)x器原理與應(yīng)用，電子工業(yè)出版社，1836[2] 翁木云，頻譜管理與檢測(cè)，電子工業(yè)出版社， ,466[3] 丁玉美，數(shù)字信號(hào)處理，西安電子科技大學(xué)出版社， ，4120[4] 康華光，電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分），高等教育出版社， 444460[5] 謝顯中，感知無線電技術(shù)及其應(yīng)用，電子工業(yè)出版社，2246[6] 鄭君里，信號(hào)與系統(tǒng)，高等教育出版社，, 127165[7] 鄭秀珍，電路與信號(hào)分析，人民郵電出版社 ，424[8] 丁康，離散頻譜分析校正理論和技術(shù)，,4668[9] 湯淋寶，電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)教程，清華大學(xué)出版社， ，3258[10] 朱兆優(yōu)，單片機(jī)原理及應(yīng)用，電子工業(yè)出版社， ,260265[11] 蔣煥文、孫續(xù)，電子測(cè)量，電子計(jì)量出版社，1992，446[12] 白居憲，直接數(shù)字頻率合成，西安交通大學(xué)出版社 ，2004,1644[13] 班萬榮，頻譜分析儀的原理和發(fā)展，現(xiàn)代電子技術(shù)，,100102[14] Fundamentals of Spectrum Analysis by Christoph Rauscher ( Hardcover – 2001)[15]Taylor R Filter Design Handbook. New York。Marce Dekker,東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 附錄 附錄一sin和cos的表格：SinTab[N]={ 0,,,,,,,,,,,,,,,, }。sin函數(shù)先從0開始上升到最大1再下降到1最后回到0。CosTab[N]={,,,,,,,,,,,,,,,,}。cos函數(shù)先從1開始到0再到1最后回到1。 附錄二 /***********************************************//** DITFFT 時(shí)間域抽取FFT(基2 FFT算法) **//** 軟件算法及流程見黃皮書《數(shù)字信號(hào)處理》P102P105**//****************************************************/include define PI define N 128define M 7define A0 //定義輸入波形的幅值//float SinIn[N]。 void main(void){ int i,j,k。 int p,J,L,B。 float SinIn[N]。 float dataR[N],dataI[N]。 float dataA[N]。 float Tr,Ti,temp。 //輸入波形 for(i = 0。 i N。 i++) { SinIn[i] = A0 * (sin(2 * PI * i / 25 )+sin(2 * PI * i * ))。 //SinIn[i] = A0 * sin(2 * PI * i / N )。 dataR[i] = SinIn[i]。 //輸入波形的實(shí)數(shù)部分 dataI[i] = 0。 //輸入波形的虛數(shù)部分 dataA[i] = 0。 //輸出波形的幅度譜為0 } //輸入序列倒序 j = N / 2。 //第0個(gè)數(shù)(二進(jìn)制數(shù)都為0)和最后一個(gè)第N1個(gè)數(shù)(二進(jìn)制數(shù)都為1)不需倒序 for(i = 1。 i N 2。 i++) { if(i j) { temp = dataR[i]。 dataR[i] = dataR[j]。 dataR[j] = temp。 //因?yàn)椴ㄐ翁摂?shù)部分都為0,所以不用交換 //temp = dataI[i]。 //dataI[i] = dataI[j]。 //dataI[j] = temp。 } k = N / 2。 while(1) { if(j k) { j = j + k。 break。 } else { j = j k。 k = k / 2。 } } } //進(jìn)行FFT //Xr[J] = Xr39。(J) + Tr //Xi[J] = Xi39。(J) + Ti //Xr[J+B] = Xr39。(J) Tr //Xi[J+B] = Xi39。(J) Ti //(其中 Xr39。為上一級(jí)的Xr, Xi39。為上一級(jí)的Xi) //其中Tr = Xr39。(J+B)cos(*PI*p/N) + Xi39。(J+B)sin(*PI*p/N) // Ti = Xi39。(J+B)cos(*PI*p/N) Xr39。(J+B)sin(*PI*p/N) for(L=1。 L=M。L++) //FFT蝶形級(jí)數(shù)L從1M { //計(jì)算每個(gè)蝶形的兩個(gè)輸入數(shù)據(jù)相距 B = 2^(L1)。 B = 1。 i = L1。 while(i) { B = B * 2。 i。 } //或采用運(yùn)算,即B = 2^(L1)。 //B = (int)pow(2,L1)。 //第L級(jí)蝶形有pow(2,L1),即2的L1次方個(gè)蝶形運(yùn)算和pow(2,L1)個(gè)旋轉(zhuǎn)因子p for(J=0。J=B1。J++) //J = 0,1,2,...,2^(L1) 1 { //計(jì)算p = J*2^(ML) p = 1。 i = M L。 while(i) { p = p * 2。 i。 } p = J * p。 //第L級(jí)蝶形中同一個(gè)旋轉(zhuǎn)因子包含多少個(gè)蝶形運(yùn)算 //每個(gè)蝶形的兩個(gè)輸入數(shù)據(jù)相距B = 2^(L1)個(gè)點(diǎn) //同一旋轉(zhuǎn)因子對(duì)應(yīng)著間隔為2^L點(diǎn)的2^(ML)個(gè)蝶形 (2^L = 2*B) for(k = J。 k = N1。 k = k+2*B) { Tr = dataR[k]。 Ti = dataI[k]。 temp = dataR[k+B]。 dataR[k] = dataR[k] + dataR[k+B]*cos(*PI*p/N) + dataI[k+B]*sin(*PI*p/N)。 dataI[k] = dataI[k] + dataI[k+B]*cos(*PI*p/N) dataR[k+B]*sin(*PI*p/N)。 dataR[k+B] = Tr dataR[k+B]*cos(*PI*p/N) dataI[k+B]*sin(*PI*p/N)。 dataI[k+B] = Ti dataI[k+B]*cos(*PI*p/N) + temp*sin(*PI*p/N)。 } } } //求出幅度頻率譜 //因?yàn)閺?N是02PI范圍,所以只要求出0N/2即可 //幅頻對(duì)應(yīng)的位置可由128 * (1/2PI) = (128/25) * (1/x) 求出 // // | | | | // (采樣頻率)1屏總個(gè)數(shù) 周期 (輸入頻率)1屏總個(gè)數(shù) 輸入頻率周期 //得出輸入頻率x=2PI/25 //對(duì)應(yīng)的幅頻值的波形位置 = 128/25 = (因?yàn)?PI對(duì)應(yīng)點(diǎn)的位置為128, PI對(duì)應(yīng)點(diǎn)的位置為64) //128對(duì)應(yīng)N（總的采樣點(diǎn)數(shù)）；25對(duì)應(yīng)被測(cè)信號(hào)的一個(gè)完整周期在采樣頻率下的采樣點(diǎn)數(shù)。//128/25對(duì)應(yīng)n（表示被測(cè)信號(hào)有n個(gè)完整的周期，同時(shí)n也對(duì)應(yīng)FFT后數(shù)組的下標(biāo)） for ( i=0。iN/2。i++ ) { dataA[i]=sqrt(dataR[i]*dataR[i]+dataI[i]*dataI[i])。 } //如果要算相位，則Φ[i] = arctan(dataI[i] / dataR[i]) //頻譜的平方稱為功率譜，記為：P[i] = dataR[i]*dataR[i]+dataI[i]*dataI[i] while ( 1 )。 // break point}附錄三 混頻信號(hào)電路設(shè)計(jì)圖