1. 研究目的与意义
FFT是重要的数字信号处理的计算方法。
常用FFT方法实现频谱分析。
通过课题深入了解FFT算法,掌握FFT源程序的设计方法,是一项有理论实际意义的工作。
2. 课题关键问题和重难点
课题关键问题: (1) 熟悉系统单片机Soc C8051F005的结构和工作原理 (2) 掌握系统C8051F005单片机的电路设计及相关设计 (3) 掌握FFT频谱分析仪的原理与应用 (4) 掌握通过对单片机功能开发实现所需的功能 (5) 掌握通过对电子电路设计调试及仿真,利用相关关工具软件绘制出电路原理图 (6) 熟悉课题中需要用到信号源,示波器,开发板(7) 熟悉Silabs公司提供的软件调试IDE集成开发环境,利用keil进行C语言程序开发所设计的整个控制系统动态特性测试系统的要求如下:(1)完成可以演示的频谱分析仪 (2)频率上限20kHz,频谱线数128难点:此次研究设计中我们没有选择我们大学里面所熟悉的430单片机而选择Silabs公司的C8051F005单片机,无形中就增加了难度,同时也是一次挑战。
但是C8051F单片机是完全集成的混合信号系统级芯片(SoC),具有与8051兼容的高速CIP-51内核,与MCS-51指令集完全兼容。
片内集成了数据采集和控制系统中常用的模拟、数字外设及其他功能部件。
3. 国内外研究现状(文献综述)
1:FFT是一种DFT的高效算法,称为快速傅立叶变换(fast Fourier transform),它根据离散傅氏变换的奇、偶、虚、实等特性,对离散傅立叶变换的算法进行改进获得的。
FFT算法可分为按时间抽取算法和按频率抽取算法,先简要介绍FFT的基本原理。
从DFT运算开始,说明FFT的基本原理:DFT的运算为:由这种方法计算DFT对于的每个K值,需要进行4N次实数相乘和(4N-2)次相加,对于N个k值,共需4N*N次实数相乘和(4N-2)*N次实数相加。
4. 研究方案
分成三个模块集合而成。
即数据采集模块,A/D转换模块及FFT运算模块。
数据采集模块主要是通过定时器来控制A/D转换器的采样周期,将采集到的数据转换成有符号数,并且可以以复数形式存贮。
5. 工作计划
第 1 周 接受任务书,领会课题含义,按要求查找相关参考资料,答疑;第 2 周 阅读相关资料,理解有关内容;第 3 周 翻译相关英文资料,提出拟完成本课题的方案,写出相关开题报告一份;第 4 周 确定传感器、单片机等所需模块,参阅有关资料,分析控制系统动态特性测试电路工作原理;设计系统组成原理框图;第 5 周 设计信号输入、信号处理、显示模块的电路参数;绘制电路原理图;第 6 周 确定并绘制单片机系统电路,设计单片机扩展电路;完成中期检查;第 7 周 理解各模块的关系,设计控制硬件框图;进行硬件设计第 8 周 准备元器件,搭建、焊接硬件电路,对硬件部分进行测试;第9-11周硬件联调试和/软件调试; 第12周 整理资料,准备撰写论文;第13周 修改、完善并提交毕业论文; 第14周 评阅教师评阅论文,学生根据指导意见修改论文;验收实物成果,接受答辩资格审查;第15周 准备参加答辩第16周 毕业设计答辩及成绩评定。
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