嵌入式频谱分析仪设计与实现

发布时间：2017-12-13 22:01

  本文关键词：嵌入式频谱分析仪设计与实现

  更多相关文章： 频谱分析仪 DDS 程控放大电路 快速傅里叶变换 μC/OS-Ⅱ

【摘要】：随着电子与通信行业的飞速发展,数字信号处理技术被广泛应用在各个领域中。在对数字信号进行分析与处理的过程中,基本上都会用到一个重要的测量仪器——频谱分析仪。频谱分析仪可直观展示信号中各频率点上所包含的信息,通过分析这些信息判断采集到的信号的是否受到噪声干扰并及时处理。传统频谱分析仪主要都是基于模拟电路并且大量使用滤波器,这使得整个系统复杂,体积庞大,误差也较大,高昂的价格更是让其应用领域受到限制。因此,传统的频谱分析仪已经无法满足如今用户的需求。在本次设计中针对人耳可识别0-20kHz的低频语音信号进行频谱分析,提出一种基于嵌入式微处理器平台与快速傅里叶变换的频谱分析设计方案。相比传统频谱分析仪,该方案由于采用嵌入式微处理器作为频谱分析的控制核心,可大大降低频谱分析仪的生产成本,体积小便于携带,其低功耗使得频谱仪只需使用电池即可对其供电。而ARM平台丰富的外设接口可让频谱分析仪具有更多扩展功能。本次设计方案中采用的快速傅里叶变换更是大大提升了频谱分析速度。本文研究以嵌入式ARM微控制器为主控核心,以μC/OS-II操作系统为软件控制平台,设计并实现了对低频信号进行频谱分析的系统。硬件部分主要探讨了基于COrtex-M3内核的微控制器STM32的核心电路设计、DDS信号发生电路、8位A/D的数据采集电路、基于二极管的A/D保护电路、采用程控放大器的幅度调整电路、显示模块电路等；基于以上硬件平台,软件平台上采用μC/OS-II操作系统对各任务运行进行调度,可以提高频谱分析系统的稳定性,降低开发难度,同时为后续功能升级提供便利。接着说明了各个功能模块驱动程序的设计(包括A/D采样、FFT算法及结果显示等)。最后,对设计的频谱分析仪进行调试与实验,实验结果表明：此次设计的频谱分析仪所有功能均已正常实现,频谱分析结果准确并可通过截图方式保存结果,测量低频信号的频带范围为20Hz～25kHz,系统完成一次1024点的FFT仅需1.768ms。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM935.21

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈梦茹,任松寿;频谱分析仪的应用[J];计算机自动测量与控制;2000年06期

2 汪惟平;频谱分析仪的基本原理[J];现代电视技术;2000年01期

3 ;频谱分析与频谱分析仪[J];电子科技文摘;2000年06期

4 李宜;;频谱分析仪旧貌换新颜[J];电子测试;2000年09期

5 李锦林;新型频谱分析仪性能超群[J];世界产品与技术;2001年05期

6 任重;;影响频谱分析仪测量速度的因素[J];电子测试;2001年03期

7 仲实;;频谱分析仪从模拟向数字发展[J];电子测试;2001年06期

8 ;频谱分析仪[J];电子测试;2002年02期

9 于颖杰;有关频谱分析仪的应用[J];航空计测技术;2003年05期

10 Dan Strassberg;;三思而行:正确理解频谱分析仪的技术指标[J];电子设计技术;2003年02期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 赵永志;;频谱分析仪中频幅度的校准思想和算法[A];2009全国虚拟仪器大会论文集（一）[C];2009年

2 詹永卫;杜会文;战云;;微波频谱分析仪中自动量程变换技术的设计与实现[A];2011年全国微波毫米波会议论文集（下册）[C];2011年

3 张鹿燕;;基于声卡的频谱分析仪[A];江苏计量测试学术论文集（2009）[C];2009年

4 马海棠;;微波频谱分析仪的零频抑制方法[A];2009年全国微波毫米波会议论文集（下册）[C];2009年

5 崔素玲;张江岳;杜以涛;;某型微波频谱分析仪显示问题的分析与解决[A];2011年全国微波毫米波会议论文集（下册）[C];2011年

6 张鹏;;实时频谱分析仪[A];21世纪中国电子仪器发展战略研讨会文集[C];2004年

7 金晖;何洁;;新型噪声频谱分析仪的原理与设计[A];第三届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2005年

8 李云生;陈广聪;;频谱分析仪测量准确性的探讨[A];第十一届全国可靠性物理学术讨论会论文集[C];2005年

9 崔素玲;张超;杜会文;杜以涛;;时间门技术在频谱分析仪中的研究与应用[A];2011下一代自动测试系统学术研讨会论文集[C];2011年

10 左建生;朱建刚;缪轶;桑昱;;频谱分析仪自动校准系统的研究[A];华东华南计量学术交流研讨会论文集[C];2012年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 诸玲珍;安捷伦系列频谱分析仪全新登场[N];中国电子报;2000年

2 罗德与施瓦茨中国有限公司;实时频谱分析仪消除“测试盲区”[N];通信产业报;2011年

3 本报记者 武志强;提供面向未来的分析仪[N];通信产业报;2011年

4 ;泰克：SA2600[N];通信产业报;2008年

5 安立有限公司;安立：分析仪应用攻略[N];通信产业报;2005年

6 四川 刘祥;音响工程的测试利器——实时频谱分析仪[N];电子报;2003年

7 雪松;让外场测量更快速精确[N];人民邮电;2010年

8 Agilent Technologies 公司供稿;创新 频谱分析仪发展之源[N];中国电子报;2001年

9 凌真;实时频谱分析仪应对RF测试挑战[N];中国电子报;2004年

10 泰克公司中国市场经理 张权;实时频谱分析仪:RF测试有力工具[N];中国电子报;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 陆俊豪;基于.Net框架技术的频谱分析仪自动计量系统的设计与实现[D];电子科技大学;2015年

2 缪燕;基于STM32F103的噪声频谱分析仪软件系统设计实现[D];湖南大学;2013年

3 王想;便携式频谱分析仪射频前端的研究和设计[D];东南大学;2016年

4 刘星星;基于AP-SOC的掌上实时频谱分析仪设计与实现[D];电子科技大学;2016年

5 钱立正;频谱分析仪中YTO控制模块设计与实现[D];电子科技大学;2016年

6 郭润;3GHz谱仪Linux系统的软件设计与实现[D];电子科技大学;2016年

7 梁城;嵌入式频谱分析仪设计与实现[D];合肥工业大学;2016年

8 陈晨;台式频谱分析仪系统软件设计[D];电子科技大学;2008年

9 陈磊;数字信号处理技术在噪声频谱分析仪中的应用[D];西安电子科技大学;2010年

10 朱芳英;高性能频谱分析仪的数字中频信号处理系统的研究与仿真[D];杭州电子科技大学;2010年

，

本文编号：1286708