音频信号分析仪设计频域分析 FFT 频率分量分辨力周期性-word文档网

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摘要

本系统基于快速傅立叶变换(FFT)算法，以AT89S52单片机和FPGA为控制与数据处理核心，结合必要的外围电路，实现对频率范围在200Hz~10KHz音频信号频率成分的分析。以单片机为主要控制器件，由信号调节、信号采样和DFT算法处理等部分组成。信号调节与12位A/D配合，保证了测量精度。信号采集后存储到FPGA内部的RAM中，将旋转因子量化存储到FPGA的ROM中，利用地址发生器将采样信号与旋转因子在一定的时序下相乘累加，高速精度地完成了DFT算法。系统由控制与运算核心、程控放大器、滤波和采样等模块组成。通过对程控放大器增益的调整将系统可测电压(峰-峰值)的动态范围确定为100mV~5V；通过改变模数转换器的采样频率，实现频率分辨力100Hz；频谱分析结果可按序存储，并使用点阵式液晶屏实时显示；通过对频谱数据特征的提取判断信号的周期性，并实现对信号的失真度分析。另外，可通过点阵式液晶屏以图形方式显示信号各频率分量及其相对大小。

关键词：频域分析、FFT、频率分量、分辨力、周期性

摘要III

一前言1

1.1音频信号及音频分析1

1.2选题的背景与意义1

1.3音频分析仪器现状2

1.4研究的基本内容与基本要求3

二音频信号分析仪的方案设计与论证4

2.1方案比较与选择4

2.2系统实现框图6

三理论分析与计算.7

3.1前级电路参数分析及A/D位数选择.7

3.2采样率及采样点数确定.7

3.3功率谱测量方法.8

3.4周期性判断方法.9

3.5失真度测量原理10

四主要电路功能与实现11

4.1程控放大器的实现11

4.2 A/D采样11

4.3 滤波器的设计与实现.12

4.4总功率测量电路13

4.5 FPGA部分.14

4.6 单片机部分.14

五系统软件部分19

六系统误差分析21

七结论.22

八总结.23

致谢.24

参考文献25

附录.27