發(fā)布時間：2017-12-13 22:01

  本文關(guān)鍵詞：嵌入式頻譜分析儀設(shè)計與實現(xiàn)

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【摘要】：隨著電子與通信行業(yè)的飛速發(fā)展,數(shù)字信號處理技術(shù)被廣泛應(yīng)用在各個領(lǐng)域中。在對數(shù)字信號進行分析與處理的過程中,基本上都會用到一個重要的測量儀器——頻譜分析儀。頻譜分析儀可直觀展示信號中各頻率點上所包含的信息,通過分析這些信息判斷采集到的信號的是否受到噪聲干擾并及時處理。傳統(tǒng)頻譜分析儀主要都是基于模擬電路并且大量使用濾波器,這使得整個系統(tǒng)復雜,體積龐大,誤差也較大,高昂的價格更是讓其應(yīng)用領(lǐng)域受到限制。因此,傳統(tǒng)的頻譜分析儀已經(jīng)無法滿足如今用戶的需求。在本次設(shè)計中針對人耳可識別0-20kHz的低頻語音信號進行頻譜分析,提出一種基于嵌入式微處理器平臺與快速傅里葉變換的頻譜分析設(shè)計方案。相比傳統(tǒng)頻譜分析儀,該方案由于采用嵌入式微處理器作為頻譜分析的控制核心,可大大降低頻譜分析儀的生產(chǎn)成本,體積小便于攜帶,其低功耗使得頻譜儀只需使用電池即可對其供電。而ARM平臺豐富的外設(shè)接口可讓頻譜分析儀具有更多擴展功能。本次設(shè)計方案中采用的快速傅里葉變換更是大大提升了頻譜分析速度。本文研究以嵌入式ARM微控制器為主控核心,以μC/OS-II操作系統(tǒng)為軟件控制平臺,設(shè)計并實現(xiàn)了對低頻信號進行頻譜分析的系統(tǒng)。硬件部分主要探討了基于COrtex-M3內(nèi)核的微控制器STM32的核心電路設(shè)計、DDS信號發(fā)生電路、8位A/D的數(shù)據(jù)采集電路、基于二極管的A/D保護電路、采用程控放大器的幅度調(diào)整電路、顯示模塊電路等；基于以上硬件平臺,軟件平臺上采用μC/OS-II操作系統(tǒng)對各任務(wù)運行進行調(diào)度,可以提高頻譜分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性,降低開發(fā)難度,同時為后續(xù)功能升級提供便利。接著說明了各個功能模塊驅(qū)動程序的設(shè)計(包括A/D采樣、FFT算法及結(jié)果顯示等)。最后,對設(shè)計的頻譜分析儀進行調(diào)試與實驗,實驗結(jié)果表明：此次設(shè)計的頻譜分析儀所有功能均已正常實現(xiàn),頻譜分析結(jié)果準確并可通過截圖方式保存結(jié)果,測量低頻信號的頻帶范圍為20Hz～25kHz,系統(tǒng)完成一次1024點的FFT僅需1.768ms。
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM935.21

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