基于STC单片机的FFT算法分析与实现开题报告

全文总字数：2196字

1. 研究目的与意义

由于单片机的性价比高，因此在数据采集及频谱分析系统中往往取代DSP芯片而被广泛使用。在数字信号处理中，离散傅里叶变换(DFT)是常用的变换方法，它在各种数字信号处理系统中扮演着重要的角色。快速傅立叶变换FFT计算在信号分析与测量方面具有广泛的应用。一个典型的测量系统需要完成对信号的采集、数据存储、FFT计算、波形显示,其中的FFT计算,占用资源多、运算速度慢,很少用单片机实现。但是在一些成本要求严、所测信号频率低、体积功耗要求高的场合,采用单片机实现是一种比较可行的选择。在本研究中，我们将在单片机中实现FFT算法。

2. 国内外研究现状分析

张红云^[1]介绍了一种在单片机中实现 fft 算法的优化方法, 由于大大减少 fft 的计算量及减少存储数据所需要的 ram，因此其可应用在电话视频会议中。

lo hf, shieh md, wu cm ^[2]介绍了快速傅里叶变换（fft）设计的eureka-147 dab系统。研究了基于单蝴蝶结构的几种可能的fft实现，包括一些存储结构，以及最小的硬件要求。同时也描述了一个统一的方法对整个内存划分成几个存储库以增加存储单元和蝶形单元之间的等效带宽，可在2或高基数算法实现。

harris f j ^[3]对数据窗口存在宽频带噪声、附近有谐波干扰以及谐波信号所受的检测影响进行了简要回顾。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：本次设计主要通过单片机用fft计算对信号频谱进行分析和测量。首先完成信号电压调理电路和硬件连接电路的设计；其次，设计adc模块，使其能正确采集到音频的完整波形，并保证一定的精度；然后使用fft算法分析出当前音频的频谱；最后设计显示程序，使显示屏能实时地、以柱状图的形式将音频频谱显示出来。其中程序分为三个模块：数据采集模块, a/ d转换模块及 fft 运算模块。

计划：3月初：进行资料准备，查阅相关文献准备开题

完成开题报告。

4. 研究创新点

FFT处理器按照蝶形运算的组织分布不同可分成4类:顺序处理、流水线处理、并行处理和阵列处理。阵列处理和并行处理对硬件要求高,不适合嵌入式使用;流水线处理在通信领域应用广泛,能够处理多批串行数据,但是结构不够灵活,难于满足不同点长度FFT运算需要;顺序处理最容易在单芯片上实现,缺点是难以处理高频率信号,信号处理时间长,实时性不够好。因此,基于单片机的FFT运算在处理低频率简单信号上具有优势。