全國電子設(shè)計(jì)大賽一等獎?wù)撐?展示頁
2025-08-05 11:45本頁面
【正文】 進(jìn)行FFT運(yùn)算前必須通過調(diào)整采樣頻率(fK)和采樣的點(diǎn)數(shù)(N),使其基波頻率f為100Hz和20Hz。 AD轉(zhuǎn)換及控制模塊電路設(shè)計(jì) 采用12位AD轉(zhuǎn)換器ADS7819進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)送32位控制器進(jìn)行處理。我們選擇的運(yùn)放是TI公司的低噪聲、低失真的儀表放大器INA217，其失真度在頻率為1KHz，增益為20dB(100倍放大)%，其內(nèi)部原理圖如下圖所示。 在這道題目里，需要檢測各頻率分量及其功率，并且要測量正弦信號的失真度，這就要求在對小信號進(jìn)行放大時，要盡可能少的引入信號的放大失真。信號由32 位MCU分析后判斷其周期性，然后由Atmegal6進(jìn)行測量，然后進(jìn)行顯示。2 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì)音頻信號經(jīng)過一個由運(yùn)放和電阻組成的50 Ohm阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)后，經(jīng)由量程控制模塊進(jìn)行處理，若是一般的100mV5V的電壓，我們選擇直通，也就是說信號沒有衰減或者放大，但是若信號太小，12位的A/，所以如果選擇直通的話其離散化處理的誤差將會很大，所以若是采集到信號后發(fā)現(xiàn)其值太小，在20mV250mV之間的話，我們可以將其認(rèn)定為小信號，從而選擇信號經(jīng)過20倍增益的放大器后再進(jìn)行A/D采樣。這樣我們可以在頻域?qū)π盘柕念l譜進(jìn)行定量分析，從而得出其周期性。對于一般的音頻信號，其時域變化是不規(guī)則的，所以沒有周期性。 而在時域分析信號，我們可以先對信號進(jìn)行處理，然后假定具有周期性，然后測出頻率，把采樣的信號進(jìn)行周期均值法和定點(diǎn)分析法的分析后即可以判別出其周期性。 周期性判別與測量方法比較與選擇 對于普通的音頻信號，頻率分量一般較多，它不具有周期性。能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。雖然這種方案在速度上不及采用專用DPS芯片快，但采用優(yōu)化的FFT，并將優(yōu)化后的FFT再單片機(jī)內(nèi)做實(shí)驗(yàn)，利用外擴(kuò)的128KB RAM運(yùn)算4096點(diǎn)FFT計(jì)算幅度譜，利用FPGA進(jìn)行測頻和控制。系統(tǒng)方案四：基于單片機(jī)C8051F060+FPGA構(gòu)成信號分析儀，該系統(tǒng)原理方框圖如圖所示。還配有輸出接口與示波器銷量。 處理器的比較與選擇LCD 系統(tǒng)方案一：基于ARMST710的專用芯片的體統(tǒng)方案。 方案二、直接由32位MCU的定時中斷進(jìn)行信號的采集，然后對信號分析。測量功率精確度高達(dá)1%,并且能夠準(zhǔn)確的測量周期信號的周期，是理想的音頻信號分析儀的解決方案。]題目名稱：數(shù)控直流電流源（F[鍵入文檔副標(biāo)題] 題目名稱：音頻信號分析儀（A題）華南理工大學(xué)電子與信息學(xué)院 參賽隊(duì)員：陳旭 張洋 林士明 摘要： 本音頻信號分析儀由32位MCU為主控制器，通過AD轉(zhuǎn)換，對音頻信號進(jìn)行采樣，把連續(xù)信號離散化，然后通過FFT快速傅氏變換運(yùn)算，在時域和頻域?qū)σ纛l信號各個頻率分量以及功率等指標(biāo)進(jìn)行分析和處理，然后通過高分辨率的LCD對信號的頻譜進(jìn)行顯示。在此處鍵入文檔摘要。johnson[在此處鍵入文檔摘要。摘要通常為文檔內(nèi)容的簡短概括。摘要通常為文檔內(nèi)容的簡短概括。該系統(tǒng)能夠精確測量的音頻信號頻率范圍為20Hz10KHz，其幅度范圍為5mVpp5Vpp，分辨力分為20Hz和100Hz兩檔。關(guān)鍵詞： FFT MCU 頻譜 功率 Abstract: The audio signal analyzer is based on a 32bit MCU controller, through the AD converter for audio signal sampling, the continuous signal discrete, and then through the FFT fast Fourier transform puting, in the time domain and frequency domain of the various audio frequency signal weight and power, and other indicators for analysis and processing, and then through the highresolution LCD display signals in the spectrum. The system can accurately measure the audio signal frequency range of 20 Hz10KHz, the range of 55Vpp mVpp, resolution of 20 Hz and 100 Hz correspondent. Power measurement accuracy up to 1%, and be able to accurately measuring the periodic signal cycle is the ideal audio signal analyzer solution. Keyword: FFT MCU Spectrum Power1 方案論證與比較 3 采樣方法方案論證 3 處理器的選擇方案論證 3 周期性判別與測量方法方案論證 32 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 總體設(shè)計(jì) 4 單元電路設(shè)計(jì) 5 前級阻抗匹配和放大電路設(shè)計(jì) 5
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