在STC15系列MCU开发板上设计FFT频谱分析仪开题报告

1. 研究目的与意义

一、选题背景与意义

随着信息社会的到来，计算机技术(crr)已经在科学研究与应用领域中得到了最引人注目的应用和推广；尤其在信息、信号处理及其通信方面有其特殊的优越性。我们常见的频谱分析仪，它是一种用来对被测信号进行频率、频谱及波形分析的重要测量工具，广泛应用于电声测量、音频制作、信号分析乃至振动测试等领域。

2. 课题关键问题和重难点

二、课题关键问题及难点

课题关键问题

(1)熟悉频率的测量原理

3. 国内外研究现状（文献综述）

三文献综述（或调研报告）

1频谱分析仪与dft、fft

1．1离散fourier变换(df．r)和快速fourier变换(fft)

(1)离散fourier变换(discretefouriertransfotindft)

在信号处理的广阔领城里，经常需要估计这样一种信号的频谱，这种信号较长，而现有的数据只是该信号部分时间内的取值，我们不可能取得无穷数长的信号。因此采用连续时间傅里叶变换ctfti、不适宜于甚至不能在数字计算机上进行计算，其主要原因为：(1)信号覆盖了整个时间轴(时间受限信号除外)；(2)信号是时问连续的；(3)信号的频谱覆盖了整个频谱轴(频带受限信号除外)，信号是频谱连续的。故需要采用新的处理方法，于是我们假设该信号是一个的周期性信号；这便产生了离散傅立叶变换(d)。

(2)快速fourier变换(fastfouriertransforltl，ffri1)本质上讲ffr1不是一种新的变换，而是dfr的快速算法。其原理是将长序列dff根据其内在的对称性和周期性分解为短序列的dff之和。n点的dff先分解为2个n／2点的dff，每个n／2点的dff又分解为n／4点的dff。最小变换的点数即所谓ffri1的基数。因此，基数为2的dff最小变换是2点dff(或称蝶形运算)。在基数为2的n点fftr中，设n=2，则总共可分成m级运算，每级中有(n／2)logn个蝶算，则n点f总共有(n／2)logn个蝶算，1个蝶算只需一个复数乘法，2个复数加法，因此对n点ffri1需计算(no_)logn个复数乘法、(n／21logn个复数加法。一般来说，ffri1比dff运算量小得多，n点的f需要做(n／2)log=n次乘法运算，而n点dff需要做nxn次乘法运算，由此看来n点dff算量大约是ffri1的2n／log：n倍，例如对l024点的变换．理论上讲dff大约是ffri1的200倍左右．由于ffri1大量地减少了dff的计算，使得人们可以实时处理日益复杂的信号处理算法，为广泛应用数学方法处理信号打开了新局面。目前dt在数字信号处理dsp中得到了广泛的应用，一半以上的dsp都采用了fft算法。

1．2频谱分析仪频谱分析仪是把信号的能量用频率的函数显示出来的测量仪器，频谱分析是分析信号频域特征的一种极为有效的手段，是一种用来对被测信号进行频率、频谱

及波形分析的重要测量工具，广泛应用于电声测量、音频制作、信号分析乃至振动测试等领域。其基本工作原理是对所测量的音频信号进行dfr(f~)变换，把时域信号转变为频域信号，此基础上可以进行各种分析。

4. 研究方案

四、方案（设计方案、研制方案、研究方案）论证

方案：直接由32位mcu的定时中断进行信号的采集，然后对信号分析。经过a/d转换器转换后的数字信号经由32位的mcu进行fft变换和处理，分析其频谱特性和各个频率点的功率值，然后将这些值送入到显示器进行显示。信号由32位mcu分析后判断其周期性，然后进行测量显示。

stc单片机是宏晶科技在标准8051单片机内核基础上进行较大改进后推出的增强型单片机。它是增强型8051单片机单时钟/机器周期工作电压5.5v一3.5v工作频率范围035mhz512字节片内数据存储器10k字节片内flash程序存储器isp(在系统可编程)/iap(在应用可编程)可通过串口直接下载程序eeprom功能6个16位定时/计数器pwm(4路)/pca(可编程计数器阵列4路)8路10位a/d转换spi同步通信口。

5. 工作计划

五、工作计划

第1周：了解毕业设计任务，收集资料。

第2周:明确研究目的、价值意义，撰写开题报告，交老师审阅