基于DSP的简易频谱分析仪设计
数字信号处理课程设计—基于 DSP的频谱分析系统设计
河南理工大学《数字信号处理》课程设计报告题目：基于DSP的频谱分析系统设计学院：电气学院班别：姓名：学号：指导老师：2013年11月30日目录1摘要 (3)2 概述 (4)2．1频谱分析仪发展概述 (4)2．2 频谱分析仪工作原理 (4)2．2．1模拟式频谱分析仪 (4)2．2．2数字式频谱分析仪 (4)3总体设计 (6)3.0系统结构流程图： (6)3.1 双CPU方案 (7)3.2 主从设备接口 (8)3.3软件设计思路................................................................................................. ..9 4各功能模块设计 (10)4.1 硬件设计 (10)4.1.1 TMS320C5402结构功能： (10)4.1.2电源产生电路设计 (10)4.1.3复位电路设计 (11)4.1.4 Ｄ／Ａ转换设计： (12)4.1.5 电平转换电路的设计： (12)4.1.6 时钟电路设计： (13)4.1.7JTAG接口电路设计: (16)4.1.8系统电路 (17)4.2频谱分析系统的软件设计： (18)4.2.1软件设计思路： (17)4.2.2AD采样： (18)4.2.3FFT算法过程： (18)4.2.4FFT频谱分析系统原理图： (19)4.2.5 系统程序运行流程图 (20)5 实验结果 (21)6总结 (25)参考文献 (26)频谱分析是受到广泛应用的一种测试手段。
信号采集与处理技术和计算机技术的不断发展，促进了频谱分析仪的普及，它已成为从事电子产品研发、生产、检验的一种常用仪器。
目前频谱分析仪正在向高分辨率、大动态范围、高灵敏度、数字显示、以及数字存储和高可靠性的方向发展。
本文对频谱分析仪的总体设计方案、硬件电路、软件程序、性能测试等几个方面进行了详细讨论，说明了基于数字式快速傅里叶变换的频谱分析仪的实现原理。
简易频谱分析仪课程设计
中 北 大 学课程设计任务书学 院（系）： 专 业： 测控技术与仪器 学 号： 简易频谱分析仪 0学 生 姓 名： 设计题目：起 迄 日 期 : 2011 年 12 月 19 日 ~2012 年 1 月 4 日 设 计 地 点 : 指 导 教 师: 专业负责人: 中北大学主楼 1409、1417、1418 戴萧嫣 靳鸿发任务书日期:2011 年 12 月19 日课 程 设 计 任 务 书1．课程设计课题的任务和要求： 采用外差原理设计并实现频谱分析仪，具体要求如下： 1. 频率测量范围为 10MHz～30MHz。
2．频率分辨力为 10kHz，输入信号电压有效值为 20mV±5mV ,输入阻抗 为 50 欧。
3．可设置中心频率和扫描宽度。
2． 课程设计课题的具体工作内容 （包括原始数据、 技术要求、 工作要求等） ：11. 查阅相关资料 2. 设计原理电路 3. 绘制原理电路图4.写设计报告2课 程 设 计 任 务 书3．对课程设计课题成果的要求：任务书和报告各一份4．课程设计课题工作时间及评分依据： 时 间 安 排 评 分 依 据1、 月 22 号下午 3 点 12 （1409） ①设计思路， ②单元电路正确与否， ③整体电路是否完整， 交设计思路； ④电路原理说明是否正确，⑤报告是否清晰，⑥答辩过程2、 12 月 29 号下午 3 点 中回答问题是否正确。
（1409）交原理说明和电路 图， 3、1 月 4 号上午 9 点（1409） 交设计报告并答辩。
（地点根据具体情况进行 修改）3所在专业审查意见：负责人： 靳鸿年 月 日测控电路设计专4业：测控技术与仪器班 姓 学级： 名： 号8设计说明书1.总体设计思路 1.总体设计思路本系统利用 SPCE061A 单片机作为主控制器，采用外差原理设计并实现频谱分析仪：本 机振荡器采用 DDS 芯片 AD9850， AD835 做集成混频器， 通过开关电容滤波器取出各个频点 （相 隔 10KHz）的值，再配合放大，检波电路收集采样值，经主控制器 SPCE061A 处理，最后送示 波器显示频谱。
基于DSP的普通示波器频谱附加测试仪的研制
.
两路信号经过 D/ A 后, 再经过一个积分电路处 理 , 就分别被送到模拟双踪示波器的 X 轴与 Y 轴. 使用者通过示波器的 X 轴或 Y 轴的幅度调节旋钮 即可以改变示波器上显示波形的展宽或幅度.
3 结束语
关 键在于利 用两个 定时器 ( timer0, t imer1) 中 断 . 这两个中断在程 序运行过程中 , 处于并 行的
传统的频谱分析仪主要依靠硬件来测量频率成 分, 例如用滤波器来分开各频率成分. 对模拟滤波器 设计制造有经验的人 , 不难想象制造高稳定度、 高精 度的这种频谱分析仪的困难程度 . 首先是设计所得 的元件值, 几乎都是非标准的, 而且必须先经过 老 化 . 其次是滤波器中心频率会随时间、 环境温度 漂 移 , 还有调试等等问题. 利用 DSP 芯片来设计频谱 仪则可以较好解决这些问题. 因为频谱分析主要是 依靠软件来计算频率成分 .
N ( 2 r+ 1) n ) ) WN = 2 ( 2)
n= 0
% ( x ( n) +
n nr x ( n + N ) ) WN WN / 2. 2
式 ( 1) 为输入序列前一半和后一半之和的 N / 2 点离 散傅里叶变换; 式 ( 2) 为输入序列的前一半和后一 n 半之差与 W N 之积的 N / 2 点离散傅里叶变换. 令 x 1 ( n) = x ( n) + x ( n + N / 2) , x 2 ( n) = ( x ( n ) - x ( n + N / 2 ) ) W n N, n = 0, 1, &, N / 2 - 1. 则
%
N ( n+ N / 2 ) k x(n+ ) WN , ( k = 0 , 1, &, N - 1) . 2
简易频谱分析仪的设计
摘要频谱分析仪的基本功能是测量信号的幅度/频率响应，可以完成诸如频谱成分分析、失真测量、调制信号谱分析、信号衰减测量、电子组件增益测量等。
其基本工作原理是，扫频本振的频率随锯齿波发生器的输出在一定范围内扫描，使不同频率的输入信号与本振混频后，依次落入分辨率带宽滤波器通带内，进一步放大、检波后加到Y放大器，亮点在屏幕上的垂直偏移正比于该频率分量的幅值。
由于扫描电压在调制振荡器的同时，又驱动X放大器，从而可以在屏幕上显示出被子测信号的频谱。
本系统是根据外差原理设计并实现的频谱分析仪。
利用DDS芯片生成10KHZ步进的本机振荡器，AD835做混频器实现频率的合成，通过滤波器取出各个频点（相隔10KHZ）的值，再配合放大，检波电路收集采样值，经单片机SPCE061A处理，最后送给示波器显示频谱。
测量频率范围覆盖1—30MHZ，该系统也可以根据用户的需要设定显示频谱的中心频率和带宽，还可以识别调幅，调频和等幅波信号。
关键词频谱分析，混频，滤波，外差原理AbstractSpectrum analyzer to measure the signal is the basic function of the amplitude/frequency response can be finished such as spectrum composition analysis, distortion measuring, modulation signal spectrum analysis, signal attenuation measure, electronic component gain measurements. Basic working principle is, sweep frequency this the vibration of the frequency with the output of sawtooth wave generator in a certain range of different frequency scanning, make the input signal and the resonance frequency mixing, ordinal fall within bandpass filter bandwidth resolution, further amplification, after detection of amplifier, highlights added to Y in screen is proportional to the vertical migration of the amplitude frequency components. Due to scan voltage in modulation oscillator, and meanwhile, thus can drive X amplifier is shown on the screen in the spectrum of the measured signal quilt.This paper adopts heterodyne principle design and realize the spectrum analyzer. Use 10KHZ DDS chip generation step of this machine oscillators, AD835 do mixers, through the filter remove each frequency (10KHZ) value apart, coupled with amplifier, detection circuit to collect samples values of sunplus SPCE061A processing by MCU, finally send oscilloscope display spectrum. Measure frequency range covers 1-30MHZ according to user need to set the display spectrum of center frequency and bandwidth, still can identify am, FM and amplitude wave signal.KEY WORDS Spectral analysis,mixing,smoothing,heterodyne principle目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 ................................................................................................. - 1 -1.1 频谱分析仪的简介........................................................................ - 1 -1.2 总体设计方案比较........................................................................ - 2 -1.3 底层电路方案比较与选择 .............................................................. - 2 -1.3.1本机振荡电路 ...................................................................... - 2 -1.3.2 混频电路............................................................................ - 3 -1.3.3 滤波电路............................................................................ - 3 -1.3.4 检波电路............................................................................ - 3 -1.3.5 扫频发生器电路 .................................................................. - 4 -1.4 本课题研究的意义........................................................................ - 4 -1.5 本课题设计思路........................................................................... - 4 -2 频谱分析仪的硬件设计.......................................................................... - 6 -2.1 频谱分析仪的整体结构 ................................................................. - 6 -2.2 频谱分析仪的各模块电路设计........................................................ - 7 -2.2.1 本机振荡器模块 .................................................................. - 7 -2.2.2 混频器模块......................................................................... - 9 -2.2.3 放大器模块......................................................................... - 9 -2.2.4 滤波器模块....................................................................... - 10 -2.2.5 检波器模块....................................................................... - 12 -2.2.6 扫频发生器模块 ................................................................ - 13 -2.2.7 电源保护模块.................................................................... - 16 -3 软件设计........................................................................................... - 18 -3.1 软件设计要求............................................................................ - 18 -3.2 主程序的软件设计...................................................................... - 19 -4 系统调试与指标测试........................................................................... - 20 -4.1 硬件调试 .................................................................................. - 20 -4.2 软件调试 .................................................................................. - 20 -4.3 软硬联合调试............................................................................ - 20 -4.4 指标测试 .................................................................................. - 20 -4.4.1 仪器测试.......................................................................... - 20 -4.4.2 指标测试.......................................................................... - 20 -结论................................................................................................... - 23 -致谢................................................................................................... - 24 -参考文献.............................................................................................. - 25 -附录................................................................................................... - 26 -1 绪论1.1 频谱分析仪的简介频谱分析仪是对无线电信号进行测量的必备手段，是从事电子产品研发、生产、检验的常用工具，在各种振动、噪声、电声、发动机、建筑、生物、医学等领域也起着重要作用。
DSP课程设计(课题二fft的频谱分析仪)报告
DSP课程设计报告课题：基于FFT的频谱分析仪设计班级：电子信息工程0901班小组成员：陈湛国200930410103谢海200930410124 指导老师：徐梅宣华南农业大学珠江学院信息工程系一、设计原理（1）实现输入数据的比特反转输入数据的比特反转实际上就是将输入数据进行位码倒置，以便在整个运算后的输出序列是一个自然序列。
在用汇编指令进行位码倒置时，使用位马导致寻址可以大大提高程序执行速度和使用存储器的效率。
在这种寻址方式下，AR0存放的整数N是FFT点的一半，一个辅助寄存器指向一个数据存放的单元。
当使用位码倒置寻址将AR0加到辅助寄存器时，地址将以位码倒置的方式产生。
（2）实现N点复数FFTN点复数FFT算法的实现可分为三个功能块，及第一级蝶形运算、第二级蝶形运算、第三级至log2N级蝶形运算。
在运算过程中，为了避免运算结果的溢出，可对每个蝶形的运算结果右移一位。
（3）功率谱的计算计算功率谱时只需将FFT变换好的数据，按照实部X R(k)和虚部X I(k)求它们的平方和，然后对平方和进行开平方运算。
（4）输出FFT结果二、操作步骤1、运行软件打开Setup CCStudio v3.3，在Family中选择C54XX，Platform中选择simulator，此时在My System中出现C54xx Rev.x CPU Cycle Accurate Simulator，点击，然后再点击“Save&Quit”，此时有窗口“Code Composer Studio Setup”出现，点击“Yes”，然后进入CCStudio:Parallel Debug Manager，在“Open”选项中选择“C54xx Rev.x CPU Cycle Accurate Simulator”，则进入设计的操作界面。
2、载入程序代码，编译并执行首先，点击“Project”，建立新文件；然后点击“File”，建立源文件，后缀名分别为“.C”、“.cmd”；其次，把编好的FFT程序放入“.C”文件中，命令文件也编入“.cmd”中；再次，加载文件“.C”及“.cmd”文件;接着点击“Project”中的“Rebuild Aall”,无错误出现，则继续操作；点击“File”中的“Load Program”，把后缀为“.out”的文件加载进来；然后点击“Run”，最后，点击“View”，“Graph”，进入“time/Frequency”，修改设置后，点击“ok”，则出现图像。
简易频谱分析仪课程设计
摘要系统利用SPCE061A单片机作为主控制器，采用外差原理设计并实现频谱分析仪：利用DDS芯片生成10KHz步进的本机振荡器，AD835做集成混频器，通过开关电容滤波器取出各个频点（相隔10KHz）的值，再配合放大，检波电路收集采样值，经凌阳单片机SPCE061A的处理，最后送示波器显示频谱。
测量频率范围覆盖10MHz-30MHz，可根据用户需要设定显示频谱的中心频率和带宽，还可以识别调幅，调频和等幅波信号。
关键词：SPCE061A；DDS；频谱分析仪目录⒈设计要求 (1)⒉方案论证 (1)⒊方案设计 (2)3.1 硬件设计 (2)3.2 软件设计 (8)⒋测试说明 (9)4.1 测试仪器 (9)4.2 测试过程几组测试数据 (9)⒌小结 (10)⒍系统需要的元器件清单 (11)参考文献 (11)⒈设计要求设计一个测量频率范围覆盖为10MHz-30MHz，可根据用户需要设定显示频谱的中心频率和带宽，还可以识别调幅，调频和等幅波信号的简易频谱分析仪。
基本要求：（1）频率测量范围为10MHz--30MHz；（2）频率分辨力为10kHz，输入信号电压有效值为20mV±5mV，输入阻抗为50Ω；（3）可设置中心频率和扫频宽度；（4）借助示波器显示被测信号的频谱图，并在示波器上标出间隔为1MHz的频标。
⒉方案论证方案一[1]：扫频法。
这种频谱分析仪采用外差原理，由本机振荡器产生一定步进频率的信号与输入信号相乘，然后由适当的滤波器将差频分量滤出以代表相应频点的幅度。
本机振荡信号可以达到很宽的频率，与外部混频器配合，可扩展到很高频率。
这种方法的突出优点是扫频范围大，硬件成本低廉，但这种方法对硬件电路要求较高，各模块性能都需要精心设计，且连接在一起整体调试时有一定难度。
而且它只适于测量稳态信号的频率幅度，获得测量结果要花费较长的时间。
方案二[2]：FFT法。
这种频谱分析仪采用数字方法直接由模拟/数字转换器(ADC)对输入信号取样,再经FFT处理后获得频谱分布图。
毕业设计---基于TMS320F2812的频谱分析仪设计
毕业设计（论文）题目基于TMS320F2812的频谱分析仪设计专业电子信息科学与技术学生姓名班级学号B****** B********指导教师指导单位通信与信息工程学院日期：2011年11月7日至2012年6月15日毕业设计（论文）原创性声明本人郑重声明：所提交的毕业设计（论文），是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。
除文中已注明引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
对本研究做出过重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明并表示了谢意。
论文作者签名：日期：年月日摘要随着计算机和微电子技术的飞速发展,基于数字信号处理的频谱分析已经应用到各个领域并且发挥着重要作用。
但是在教学实践过程中,由于频谱分析仪价格昂贵,不能直观地给学生展示信号的频谱,从而使教学效果受到影响。
所以这个时候一个简单的频谱分析仪就显得很是简单实用，可以很直观地观察信号频谱以及对信号的各项参数的观测。
可以为数字信号处理的教学实践带来更多的帮助。
在本论文中采用TI的32位数字信号处理芯片TMS320F2812作为信号采集和处理的核心，通过片上自带的12位模数转换模块进行数据采集。
采集后的数据存储在片内存储器中。
数字处理部分主要是进行快速傅立叶变换的分析。
再通过片内数模转换单元转换为模拟信号输出。
全文介绍了DSP原理， TI公司TMS320系列F2812芯片资源，以及TMS320的软件集成开发环境(CCS)。
对频谱分析的实现作了细致的描述和分析．对数字信号处理中最经典的应用——快速傅立叶变换(FFT)运算，在定点DSP芯片上的实现做了分析和研究。
关键词：TMS320F2812；DSP；频谱分析；FF TABSTRACTNowadays, computer technique and micro electronic technique have developed rapidly. Spectrum analysis which is based on digital signal processing has been put into use in every field. Because of high cost of spectrum analyzer, it can not intuitively show frequency spectrum for students in practice of teaching. This may influence the teaching effect. At this time, a simple spectrum analyzer will be practical. It may intuitively observe signal frequency spectrum and parameters. It will better help teaching practice in digital signal processing.This article uses the 32-bit digital signal processing chip---- TMS320F2812 of TI to be the core of signal acquisition and signal processing. It processes data acquisition with its included 12 conversion module. The collected data are stored in internal storage. The part of digital handing is mainly to make analysis of fast Fourier transform and then transfer into analog output with analog-to-digital conversion unit.The full text introduces DSP theory, F2812 chip resource of TMS320 series in TI Company and CCS. It makes a detailed description of spectrum analysis. FFT operation is the most classical application in digital signal processing. This article also researches and analyzes the enforcement of FFT in DSP chip.Key words：TMS320F2812；DSP；spectrum analyzer；FFT目录第一章绪论................................................. - 1 -1.1论文背景......................................................... - 1 -1.2 FFT简介......................................................... - 1 -1.3 论文工作介绍.................................................... - 1 - 第二章 DSP原理............................................. - 3 -2.1 DSP简介......................................................... - 3 -2.1.1 DSP应用系统介绍.......................................... - 3 -2.2 DSP芯片的基本结构............................................... - 5 -2.2.1哈佛结构................................................... - 5 -2.2.3流水线..................................................... - 5 -2.2.3专用的硬件乘法器........................................... - 6 -2.2.4特殊的DSP指令............................................. - 6 -2.2.5快速的指令周期............................................. - 6 -2.3 TMS320C2000概述................................................. - 7 -2.4 DSP芯片的选择................................................... - 7 -2．5 小结.......................................................... - 8 - 第三章. F2812板及其开发环境CCS .............................. - 9 -3.1 F2812结构....................................................... - 9 -3.1.1 F2812硬件结构............................................. - 9 -3.1.2 F2812功能模块............................................ - 12 -3.1.3 F2812系统配置............................................ - 13 -3.1.4 中央处理单元（CPU）....................................... - 15 -3.2 CCS概述以及配置................................................ - 17 -3.2.1 CCS概述.................................................. - 17 -3.2.2 CCS的配置................................................ - 17 -3.3软件开发流程及代码生成工具...................................... - 19 -3.3.1软件开发流程.............................................. - 19 -3.3.2代码生成工具介绍.......................................... - 20 -3．4小结........................................................... - 20 - 第四章频谱分析原理及其DSP实现............................. - 22 -4.1 A/D转换模块................................................... - 22 -4.1.1 AD转换器的主要技术指标................................... - 23 -4.1.2 模数转换模块的主要特点.................................... - 23 -4.1.3 自动转换排序器的操作原理.................................. - 24 -4.1.4 ADC时钟的预定标......................................... - 26 -4.1.5 A/D转换F2812的实现...................................... - 27 -4.2 抗混叠滤波模块................................................. - 28 -4.3 FFT变换模块.................................................... - 31 -4.3.1 FFT基本原理.............................................. - 31 -4.3.2 FFT的定点DSP实现........................................ - 32 -4.3.3FFT运行结果................................................... - 34 -4.4 频谱分析仪..................................................... - 35 -4.5小结............................................................ - 35 - 结束语...................................................... - 37 - 致谢........................................................ - 38 - 参考文献.................................................... - 39 - 附录........................................................ - 40 -南京邮电大学2012届本科生毕业设计（论文）第一章绪论1.1论文背景随着计算机和微电子技术的飞速发展,基于数字信号处理的频谱分析已经应用到各个领域并且发挥着重要作用。
基于dsp的谱分析仪设计开题报告
毕业设计(论文)开题报告学生姓名：董华珊学号： 0902050203专业：电气工程及其自动化设计(论文)题目：基于DSP的谱分析仪设计指导教师：郭海涛2021 年 3 月 15 日毕业设计〔论文〕开题报告1．结合毕业设计〔论文〕课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：文献综述频谱分析仪是研究电信号频谱构造的仪器，可对调制信号、脉冲信号及其他信号的频率、电平、调制度、调制失真、频偏、互调失真、谐波失真、增益、衰减等多种参数进展测量，可用于测量放大器和滤波器等电路系统的某些参数，是一种多用途的电子测量仪器。
它又称为频域示波器、跟踪示波器、分析示波器、谐波分析器、频率特性分析仪或傅里叶分析仪等]1[。
频谱分析仪具有高灵敏度、频带宽、动态范围大等特点，可方便的获得时域测量中不易得到的独特信息，如频谱纯度、信号失真、寄生、交调和噪声边带等各种参数。
频谱分析仪可广泛应用于微波通信、雷达、导航、电子对抗卫星地面站、空间站、空间技术、频率管理、信号监测、EMI诊断和EMC测量等方面，是开展军用电子元器件和军用整机的科研、消费、测试、试验和计量等部门的必备仪器]2[。
因此，应用非常广泛，被称为工程师的射频万用表]3[。
信号处理器〔DSP〕是一种可编程的高性能处理器，近年来开展很快，不仅适用于数字信号处理，且在图像处理、语音处理、通信等领域都得到了广泛应用]4[。
DSP构造设计提供了低本钱、低功耗和高性能的处理才能，以DSP作为核心是智能化制造技术中智能控制器的开展方向]5[。
随着计算机和微电子技术的开展，基于数字信号处理的频谱分析已经应用到各个领域并发挥着重要作用]3[。
现代频谱分析仪能以模拟方式或数字方式显示分析结果，可以对从直流到亚毫米波的整个电磁波频谱的任何一段进展频谱或光谱分析。
对于一台频谱分析仪来说，可以覆盖的频带也越来越宽。
现代的各种频谱分析仪不仅能分析连续波信号，而且还可以对瞬态信号和无规那么变化的随机信号进展实时频谱分析。
10MHz~30MHz频谱分析仪的设计与实现
• 113•本文设计了一种采用TI公司的浮点DSP控制器作为控制核心的频谱分析仪，它可以用于分析输入信号的幅频特性。
本设计主要由本振源模块、混频器模块、滤波器模块、ADC模块和显示器等组成。
系统通过DSP芯片控制本振源模块输出扫频信号，将其与输入信号通过混频电路及滤波电路得到最终输出信号，再由ADC模块将采集后的数据送入DSP进行快速傅里叶变换（FFT），分析处理数据后再显示输入信号的频率、幅度和频谱图。
经过测量，所测数据除了幅度有点波动外，其他参数基本没有误差，系统还设计了友好的人机界面，实现了频谱分析仪的实时性和准确性。
1.引言随着电子技术的发展，世界各国加速了对电子领域的研究，具体体现在竞相提高通信、雷达、遥控、导航等无线电电子设备的威力和效能等方面（邓斌，电子测量仪器：国防工业出版社，2008）。
利用频谱分析仪不仅可以准确快速地显示信号的频谱、提供大范围的动态测量，而且能够利用其所具有的各种测试功能对信号的频率、幅度、抗干扰特性以及信号频谱纯度进行数据的分析处理（李振华，基于DSP的频谱分析系统的设计：哈尔滨工程大学硕士论文，2012）。
频谱分析仪是针对信号频域特征进行分析的一种仪器。
其作用是分析处理一个信号所包含的各个频率，和各个频率的强弱关系。
传统的频谱分析仪一般都很复杂，它是由一些模拟电路组建起来的测试系统，如程控放大器、滤波器等等。
因此此类仪器一般需要特别专业的人士来操作，而且测量精度会因环境的变化而存在很大的影响，一旦出现毛病就很难排查出问题所在。
但随着微电子技术的高速发展，DSP的出现让这个问题有了解决的办法。
DSP具有很高的数据处理速度，可以快速的完成大量的数据运算，结合对频谱分析的各种算法，能够从数字领域对模拟信号进行频谱分析。
这样做不仅能够排除传统频谱分析仪由于模拟电路的误差而造成的影响，而且通过数字算法的优化能够很大限度的提高处理结果的保障性与真实性。
2.系统设计方案本文由快速傅里叶变换法所设计的频谱分析仪，外围电路简10MHz～30MHz频谱分析仪的设计与实现玉林师范学院数学与统计学院 广西高校复杂系统优化与大数据处理重点实验室 黄小津玉林师范学院物理与电信工程学院 罗扬静玉林师范学院数学与统计学院 邓 勋单、频率切换速度快、信号分辨率高而且便于集成。
实验5 利用DSP实现信号谱分析
计算幅度谱 或相位谱
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DSP应用技术
三、实验内容
1.分析64点FFT的例程序，并添加程序计算幅度谱。 2.利用Matlab或C语言产生待分析数据，并导入到 程序中进行计算。 3.更改待分析数据为1024点，重做2。 4.将数据文件sine.dat数据导入存储区进行频谱分析。 (提示：利用File I/O) 5.利用CCS工具分析信号的幅度谱： (1)利用数据观察窗，观察原始数据及其频谱； (2)利用图形观察窗，分析信号及其频谱成分；
5
0 ≤ k ≤ N −1
h[k]=y[2k+1]， 0 ≤ k ≤ N −1
m= 0,1,...,N −1
本FFT函数就是采用N点复序列计算2N点实序列的。
北京交通大学 国家工科电工电子教学基地 DSP应用技术
2.TMS320C54x DSPLIB库函数的调用 2.
DSPLIB库简介： DSPLIB库是一个为C语言程序员开发TMS320C54x 而建立的经过优化的DSP函数库。 包含50多采用汇编语言编写的常用信号处理程序 ，可以由C语言调用。 调用DSPLIB库函数时，在工程中要添加库文 件 54xdsp.lib，在C源程序中要包含dsplib.h头文件。
详见： 详见：1.Optimized DSP Library for C Programmers on the TMS320C54x, SPRA480B.pdf或 SPRA480B.pdf或 Programmer’s 2.TMS320C54x DSP Library Programmer s Reference, SPRU518C.PDF
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基于DSP技术的频谱分析系统之电路设计分享
基于DSP技术的频谱分析系统之电路设计分享在昨天的文章中，我们为大家分享了一种基于DSP技术的频谱分析系统设计方案，并详细的介绍了这一方案的设计原理。
今天我们将会就这一方案的电路设计部分展开全面的分析和介绍，希望通过这一基于DSP技术的频谱分析系统方案，为各位工程师的研发设计工作提供一定的帮助。
电源电路设计 在本方案中，我们所设计的这一基于DSP技术集成芯片的频谱分析系统，其主要的电源主要分为两个部分，一部分是TPS767D318芯片，其主要为系统的控制核心DSP芯片供电，一部分是除MCU信号处理部分的电源，其主要采用传统的线性电源。
在整个频谱分析系统的设计过程中，电源电路为系统中DSP芯片及其他元器件提供电源，因此，在设计时主要从电源电压结构、电流要求及加电次序等三个方面考虑。
在这一基于DSP技术的频谱分析系统中，我们所设计的5402芯片供电电源部分采用低电压工作，其内核电压（CVdd）为1.8V，I/O引脚电压（DVdd）为3.3V。
而常用电子元器件工作电压为5V，因此，电源管理电路需要提供3种电压：5V、3.3V、1.8V。
实际常用的直流电压一般为5V或者更高，因此必须采用电压转换芯片，将高电压转换成3.3V和1.8V供5402芯片使用。
系统对电源的电流要求主要取决于DSP外围器件的激活度即使用情况。
其中CVdd电流取决于CPU的激活度，DVdd电流取决于外部接口引脚的激活度。
此外，理想情况下，对DSP芯片电源引脚的加电次序是同时加电。
在不能做到绝对同时时，应保证DVdd先于CVdd加电。
通过对设计要求的综合权衡，在芯片选择方面我们选择使用C5000系列DSP专门设计的LDO电压转换芯片TPS73HD318，该芯片在实际的电源管理。
基于DSP的简易频谱分析仪设计_毕业设计
基于DSP的简易频谱分析仪设计摘要我们对一个信号的认识只在时间域是远远不够的，所以还要在频域去认识和分析它。
在电子测量中，测量网络阻抗特性以及传输特性是经常遇到的问题问题，其中，幅频特性、增益和衰减特性、相频特性等是属于传输特性内的。
它很大程度方便了调整，校准被测网络及排除故障。
本此设计制作了一个简易频谱分析仪从而可以更直观的看到信号的特性。
为了实现这一目标，我们需要利用快速傅里叶变换（FFT）来实现对信号的频谱分析。
由于DSP可以处理比较复杂的算法本次设计采用FFT算法通过DSP分析显示输入波形的频率值。
关键词：频谱分析DSP FFT 显示频率The Simple Spectrum Analyzer Design Based on DSP AbstractWe can’t know a signal only in the time domain .It is far from enough, so we also recognize and analyze it in the frequency domain. In the electronic measurement, impedance and transmission characteristics of the network are often encountered in the measurement problems; Transmission characteristics include the gain characteristics, attenuation characteristics, amplitude-frequency characteristic and phase frequency characteristics. It provides a great convenience for the adjustment of the network under test, calibration and troubleshooting.We design a simple spectrum analyzer to see the characteristics of the signal more intuitively. In order to achieve this goal, we need to use the fast Fourier transform ，that is FFT which make spectrum analysis of the signal. Since the DSP can solve the more complex algorithms than others. Hence, we designed a simple spectrum analyzer using the FFT algorithm by DSP to show the frequency of the input waveform.Key word s: Spectrum Analyzer ; DSP; FFT ; Frequency Display目录第1章概述 (1)1.1 引言 (1)1.2 定点DSP的数据格式 (2)1.3 TMS320F2812 DSP介绍 (2)1.3.1 TMS320F2812概述 (2)1.3.2 TMS320F2812芯片结构及性能描述 (3)第2章总体设计思路 (4)2.1 系统指标 (4)2.2 系统方案 (4)2.2.1 信号发生器模块 (5)2.2.2 DAC转换模块 (5)2.2.3 陷波网络模块 (6)2.2.4 信号调理模块 (6)2.2.5 AD采集模块 (6)2.2.6 FFT计算处理模块 (7)第3章具体设计 (7)3.1 工程建立 (7)3.2 正弦波发生模块 (9)3.2.1 定时器模块 (9)3.2.2 中断模块 (10)3.2.3 GPIO模块 (12)3.3 DAC转换模块 (13)3.4 陷波网络模块 (13)3.5 信号调理电路模块 (18)3.6 AD采集模块 (19)3.6.1 事件管理器定时设置 (20)3.6.2 ADC设置模块 (18)3.7FFT模块 .............................................................................. .. (19)第4章实验结果 (31)第5章总结与展望 (37)5.1 总结 (37)5.2 展望 (38)参考文献 (38)致谢 (39)第1章概述1.1 引言DSP的2种理解：广义理解：digital signal processing——数字信号处理狭义理解：digital signal processor——数字信号处理器数字信号处理的概念是利用计算机或者专用的处理设备，对连续的数字信号进行各种数学运算，最终得到我们想要的分析结果。
基于DSP的谱分析仪设计 小论文
基于DSP 的谱分析仪设计董华珊 郭海涛（东北电力大学电气工程学院电气工程及其自动化专业，吉林132012）摘要：随着计算机和微电子技术的飞速发展，基于数字信号处理的频谱分析已经应用到各个领域并发挥着重要作用。
本课题主要做了以下工作：首先，本文介绍了频谱分析仪的作用、课题背景、现状及发展趋势；然后，设计了以TI 公司的定点数字信号处理器（DSP ）TMS320VC5402为CPU 的开发系统，包括复位电路、时钟电路、存储器扩展、电源模块、AD 采样、DA 单元、JTAG 等的设计；由于CPU 采用FFT 算法，所以详细介绍了FFT 的原理以及其在TMS320VC5402上的实现。
关键词：TMS320VC5402；频谱分析；FFT ；功率谱A Design of Spectrum Analyzer Based on DSPAbstract ：With the rapid development of computer and microelectronics technology, spectrum analysis based on digital signal processing (DSP) has been applied to various fields and play an important role.This topic mainly done the following work: first of all, this paper introduces the role of a spectrum analyzer, topic background, present situation and development trend; Then, designed by TI company's fixed-point digital signal processor (DSP) TMS320VC5402 as CPU development system, including the reset circuit, clock circuit, memory expansion, a power supply module, AD sampling, DA units, such as JTAG design; Due to the CPU adopts FFT algorithm, so the principle of FFT is introduced and its implementation on TMS320VC5402.Keywords ：TMS320VC5402；Spectrum analyzer ；FFT ；Power spectrum1 引言随着电子技术的发展和新型器件的出现，频谱分析仪成为通信、雷达、遥控、导航领域必不可少的信号分析仪器。
基于STM32 DSP库的音乐频谱设计
基于STM32 DSP库的音乐频谱设计成员：游政园刘亚东彭誉黄文卓程剑张琼燕班级：电子信息科学与技术1211班指导老师：***目录一、设计任务和性能指标 (2)1.1 设计任务 (2)1.2 性能指标 (2)二、设计方案 (2)2.1 系统总体方案设计 (2)2.2 硬件设计 (3)2.2.1主控MCU模块 (3)2.2.2电阻触摸液晶显示模块 (4)2.2.3音频采集模块 (6)2.2.3按键输入模块 (6)2.2.4 整体电路布局 (7)三、系统软件介绍 (7)3.1 软件实现思路 (7)3.2 各部分软件实现思路 (8)3.2.1 硬件初始化 (8)3.2.2 音频信号的采集 (9)四、测试结果 (11)4.1 64分频，即64点基4-FFT频谱与电脑对比测试 (11)4.2 256分频，即256点基4-FFT频谱与电脑对比测试 (12)4.3 64分频，即64点基4-FFT频谱与电脑对比测试 (12)五、结束语 (13)参考文献 (13)基于STM32 DSP库的音乐频谱设计报告摘要：本作品是基于STM32和DSP库的音乐频谱的设计，能够对采集的音频信号进行分频处理并显示在液晶屏上。
本设计主控芯片采用的是大容量增强型ARM Cortex-M3 内核STM32F103ZET6芯片，其运行频率高，运算速度快，主频为72MHZ，可超频至128MHZ，在移植了ST官方的DSP库后运算能力非常强，音频采样使用的是其内部12 位逐次逼近型的模拟数字转换器，采样速度快，转换时间短，精度高，同时显示用的是用FSMC控制的TFT 液晶屏，可以达到非常好的显示效果。
关键字：STM32；DSP库，音乐频谱一、设计任务和性能指标1.1 设计任务设计一个音乐频谱，带有FFT-64点和FFT-256点的音乐柱状显示。
用Altium Designer画出原理图，绘出程序流程图，规范化程序设计。
实现基本功能。
1.2 性能指标1、音乐频谱显示柱状更新速度快，能实时显示当前音乐频谱分布。
基于DSP的简易频谱仪设计方案
目录摘要 ............................................................................................................ 错误！未定义书签。
第一章前言. (2)第二章频谱仪原理 (3)第三章频谱仪硬件设计 (4)3. 1相关开发工具 (4)3.2频谱仪硬件设计 (4)3.2.1 系统设计方案 (4)3.2.2 电源 (5)3.2.3 滤波器 (7)3.2.4 ADC信号采集 (8)3.2.5 异步串行口 (10)第四章频谱仪软件设计与实现 (11)4.1系统软件框架图 (11)4.2 FFT实现 (11)4.2.1 FFT原理 (11)4.4.2 FFT软件实现框图 (13)4.3异步串行口 (14)第五章频谱仪结果分析 (15)5.1结果分析 (15)5.2总结 (15)参考文献 (16)附录 (17)附1 元器件清单明细 (17)附2 源代码 (17)第一章前言频谱分析实质是对信号功率谱的估计，功率谱技术渊源很长，广泛应用于雷达、声纳、通信、地质探测、天文生物医学工程等众多领域，是军用和民用电子测试不可或缺的设备，例如，对各类旋转、电机、机床等机器的主题或部件进行实际运行状态下的谱分析，可以提供设计数据和检验设计结果，或者寻找震源和诊断故障，保证设备的安全运行等。
在DSP芯片出现之前频谱分析的实现是依靠模拟滤波的方法来完成的。
数字信号处理技术的发展为频谱分析提供了新的解决方案。
本文设计了一种基于DSP的频谱分析系统，该系统以TI公司的DSP芯片TMS320VC5402作为数据处理核心，组成了具有数据采集实时数据处理和频谱显示功能的硬件平台，在此基础上，应用FFT技术形成数字化的频谱分析系统。
系统信号通过AD8032构成的带通滤波器，由AD9200作为高速模数转换器，由DSP芯片完成FFT变换，最后通过串口输出到PC机，并显示波形。
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基于DSP的简易频谱分析仪设计摘要我们对一个信号的认识只在时间域是远远不够的，所以还要在频域去认识和分析它。
在电子测量中，测量网络阻抗特性以及传输特性是经常遇到的问题问题，其中，幅频特性、增益和衰减特性、相频特性等是属于传输特性内的。
它很大程度方便了调整，校准被测网络及排除故障。
本此设计制作了一个简易频谱分析仪从而可以更直观的看到信号的特性。
为了实现这一目标，我们需要利用快速傅里叶变换（FFT）来实现对信号的频谱分析。
由于DSP可以处理比较复杂的算法本次设计采用FFT算法通过DSP分析显示输入波形的频率值。
关键词：频谱分析DSP FFT 显示频率The Simple Spectrum Analyzer Design Based on DSP AbstractWe can’t know a signal only in the time domain .It is far from enough, so we also recognize and analyze it in the frequency domain. In the electronic measurement, impedance and transmission characteristics of the network are often encountered in the measurement problems; Transmission characteristics include the gain characteristics, attenuation characteristics, amplitude-frequency characteristic and phase frequency characteristics. It provides a great convenience for the adjustment of the network under test, calibration and troubleshooting.We design a simple spectrum analyzer to see the characteristics of the signal more intuitively. In order to achieve this goal, we need to use the fast Fourier transform ，that is FFT which make spectrum analysis of the signal. Since the DSP can solve the more complex algorithms than others. Hence, we designed a simple spectrum analyzer using the FFT algorithm by DSP to show the frequency of the input waveform.Key word s: Spectrum Analyzer ; DSP; FFT ; Frequency Display目录第1章概述 (1)1.1 引言....................... 1厦礴恳蹒骈時盡继價骚。
1.2 定点DSP的数据格式 (2)1.3 TMS320F2812 DSP介绍 (2)1.3.1 TMS320F2812概述 (2)1.3.2 TMS320F2812芯片结构及性能描述 (3)第2章总体设计思路 (4)2.1 系统指标 (4)2.2 系统方案 (4)2.2.1 信号发生器模块 (5)2.2.2 DAC转换模块 (5)2.2.3 陷波网络模块 (6)2.2.4 信号调理模块 (6)2.2.5 AD采集模块 (6)2.2.6 FFT计算处理模块 (7)第3章具体设计 (7)3.1 工程建立 (7)3.2 正弦波发生模块 (9)3.2.1 定时器模块 (11)3.2.2 中断模块 (12)3.2.3 GPIO模块 (15)3.3 DAC转换模块 (15)3.4 陷波网络模块 (16)3.5 信号调理电路模块 (18)3.6 AD采集模块 (19)3.6.1 事件管理器定时设置 (20)3.6.2 ADC设置模块 (22)3.7FFT模块 ............................................ .. (24)第4章实验结果 (31)第5章总结与展望 (37)5.1 总结 (37)5.2 展望 (38)参考文献 (38)致谢 (39)第1章概述1.1 引言DSP的2种理解：广义理解：digital signal processing——数字信号处理狭义理解：digital signal processor——数字信号处理器数字信号处理的概念是利用计算机或者专用的处理设备，对连续的数字信号进行各种数学运算，最终得到我们想要的分析结果。
而快速傅立叶变换是其运算基础。
如今是崭新的数字化时代，DSP已然成为数字化的不可或缺的元素，广泛的应用于社会各领域。
数字信号处理器（DSP芯片）应运而生，使数字信号处理理论与实际很好的连接，并促进了深入发展数字信号处理技术，拓宽应用领域。
数字信号处理以广泛的学科作为理论基础，包含极广泛的内容。
当中包含，语音处理、通信等方方面面，涵盖面很大。
具体实现数字信号处理的方法：(1) 在通用PC上利用软件或在系统中加专用加速处理机来实现。
来实现。
(2) 用DSP实现。
DSP的软件和硬件各项资源对于数字信号处理非常适用，因此可用于各种复杂算法；(3)用CPLD/FPGA实现。
1.2 定点DSP的数据格式在定点处理器（例如TMS320F2812）之中，数据采用的是定点表示法，整数小数均可表示。
在定点处理器中，决定数据精度和其动态范围的是格式和字长，当然，它也是决定DSP处理器的成本、功耗以及编程难度的因素之一。
定点DSP的两种基本表示方法：整数表示和小数表示。
整数表示方法应用：非信号处理，例如地址计算、控制操作等小数表示方法应用：数字和各种信号处理算法计算。
定点数常使用Q表示法。
处理小数时须由程序员确定小数点所处位置，称为数的定标。
由于是人为决定，因此大小和精度可以表示多种范围。
例如：0 010 0000 0000 0000b=0.25，用Q15表示0 010 0000 0000 0000b=8192，用Q0表示总结来说，Q值越大，精度越高，但数值范围越小； Q值越小，数值范围越大，但精度就越低。
1.3 TMS320F2812 DSP介绍1.3.1 TMS320F2812概述F28x系列是TI公司生产的32位定点数字信号处理器，其具有丰富的外设资源。
相对于单片机来说，它能实现更为复杂的控制算法。
适合于控制应用，不同于其他芯片，该系列芯片含FLASH，异步串口。
同时，它有数字信号处理能力和事件管理能力以及嵌入式控制能力，且由于可以用较低的成本实现开发、控制最优化，因此被广泛使用。
1.3.2 TMS320F2812芯片结构及性能描述1、最大可达150MHz的系统时钟频率；2、F2812具有8级流水操作，指令时间为6.67ns；3、F2812内有4M的程序空间和4M的数据空间；4、片上外设资源多，包含串口外围设备接口、事件管理器、16通道12位ADC、控制器局域网络CAN总线、串行通讯接口SCA,SCB、多通道缓冲串行接口以及JTAG;第2章总体设计思路2.1 系统指标本系统设计基本要求完成简易频谱分析仪，组成框图如图2.1图2.1 简易频谱分析仪组成框图1、扫频信号发生：采用DSP2812产生正弦波信号，扫频信号频率范围为100-10kHz。
2、陷波网络设计：陷波网络中心频率约为3kHz。
3、FFT设计，显示幅频特性曲线。
2.2 系统方案本设计目标为采用TMS320F2812 DSP芯片设计简易频谱分析仪。
该分析仪由四部分模块组成，分别为：信号发生器模块、DAC转换模块、陷波网络模块、信号调理模块、AD采集模块、FFT计算处理模块。
2.2.1 信号发生器模块信号发生模块由DSP芯片来完成，产生100Hz—10kHz的扫频信号。
DSP产生正弦波的方法有如下几种：（1）利用DSP内置的PWM模块产生SPWM波形，之后连接低通滤波器发出正弦波；（2）利用泰勒级数展开法经过DSP计算得出正弦波；（3）利用查表法直接将正弦波形的表存入数组中；以上三种产生波形的方法都可以实现正弦波的发生，但是相比之下第一种较为复杂；第二种方法虽然占用存储空间较少，但是运算量比较大，占用CPU资源较多；查表法一种很直接的方法，它的原理是根据需要提前算好所有可能出现的正弦函数值，按照顺序编制为数据表，当用时只需要根据输入查出对应值。
虽然查表法占用存储空间较多，但是占用CPU资源少，而且根据正弦表的数组长度和数据位数可以改变其分辨率及精确度。
因此本次设计采用查表法产生正弦波，之后正弦波将以数字量的形式发送至IO口，通过数模转换产生模拟量的正弦波。
而正弦表可以通过例如正线波信号发生器来这类的软件生成，本设计产生的是输出点数为100点，输出精度为8位的正弦波。
2.2.2 DAC转换模块首先，先确定正弦波的分辨率、精度等各项参数以方便确定DAC型号及设计电路。
本次设计利用8位分辨率，一个周期内取100点的正弦表实现正弦波发生。
因为本次设计要求最高可采集到10kHz的正弦波，因而有：100点*10kHz=1MHz （2-1）（2-1）表明了对DA的要求是它的采样率必须达到1MHz以上才可以实现10kHz的正弦波发生；因为是8位分辨率且通过IO口的8位来输出，因而需要一个8位并口的DA实现。
总结来说，就是选取DA满足以下两个条件：1、8位并行输入；2、采样率在1MHz以上；经过查阅各种资料后确定采用DAC0832来完成将数字正弦波转化为模拟正弦波的部分。
2.2.3 陷波网络模块利用Sallen_Key电路结构设计二阶有源带阻网络，简单而且比较容易实现。
2.2.4 信号调理模块利用分压的办法改变输入信号的幅度，后接一个电压跟随器，目的是使其输出信号电压控制在0—3v以内，以避免直接输入DSP中的AD输入引脚而烧坏芯片，同时避免后边的电路对信号产生影响。
2.2.5 AD采集模块AD采集模块可有以下两种设计方案：（1）利用外接的AD通过硬件连接的方式对模拟量的波形进行转化，将转化后的数字量通过IO输入DSP中。
例如使用16位并行输出ADS8364连接F2812。
（2）利用F2812包含的12位，16通道的ADC通过软件设置的方式将模拟量波形转化为数字量。