变成方波。触发器要用电路，如，便于供电。也可用计数器做次二分频获得。定时器输出的频率应是采样频率的倍而读信号可以直接使用的信号或信号，频率必须和采样频率致。调试需要软件的配合，通过仿真器加以控制。异步串行口可采用实现，通过电平转换电路将的电平转换成标准的电平，与计算机进行串行传输通信。如图为串口通讯电路。实现通信只需和信号即可。图如添加监控单元，增加单片机，可以完成单片机控制功能进步完成上位机，直接显示波形等。从整个设计上来看，也存在不少缺点是整个设计功能单二是精度不够，和市场上频谱分析仪设备还存在很大的差距，距离实用还有很大差距三是，在的掌握上，还存在很多问题，整个系统实用性比较差。另外，在板布局方面也是设计上的弱项，需要再以后的学习中努力提高。参考文献高西全丁玉美数字信号处理第三版西安西安电子科技大学出版社姚振东器件及应用西安西安电子科技大学出版社王丽模拟电子电路北京人民邮电出版社基于的频谱分析仪的设计黄根春电子设计教程郑君里信号与系统北京高等教育出版社附录附元器件清单明细名称数量封装备注自定义核心板晶振串口公头电阻若干电容若干插针若干若干磁珠若干附源代码串口通讯电路第四章频谱仪软件设计与实现系统软件框架图整个系统在软件设计上主要为数据采集变换和串口数据发送，其中重点部分是模数转换和变换。数据采集需要将即时释放总线，也就是要完成次信号采集时释放次总线。应该如图为系统软件框架图。图频谱仪软件整体框架图实现原理如图所示，为点蝶形运算。初始化采集是否完成变换显示图点蝶形运算流图由运算流图可见，每级都由个蝶形运算构成，点共有级蝶形运算，的每级列计算都是由个复数据经个蝶形运算变成了另外个复数据。任何两个节点和的节点变量进行蝶算后，其结果为下列的，两点的节点变量，而和其他节点变量无关。因此，如果所有的的值已预先置存，那末，除了运算的工作单元之外，只用寄存器就够了。因为每个蝶算是由两个寄存器中取出数据，而计算结果仍存在此二寄存器中，该寄存单元中原存的内容，经取用即可抹去，不影响以后的计算，每列的个蝶算全做完以后再开始下列的蝶算。这样，个寄存器分别存储了每列个不同行的节点变量。进行蝶形运算的两节点相距的距离及的变化规律以上述点为例，第列蝶形运算只有种类型系数，参加运算的两个数据点间距为。第二列有两种类型的蝶形运算系数分别为参加蝶形运算的两个数据点的间距等于。第三列有种类型的蝶形运算系数分别是参加蝶形运算的两个数据点的间距等于。可见，每列的蝶形类型比前列增加倍，参加蝶形运算的两个数据点的间距也增大倍，最后列系数用得最多，为个，即而前列只用到它偶序号的那半，即第列只有个系数，即。上诉结论可以推广到的般情况，规律是第列只有种类型的蝶形运算，系数是，以后每列的蝶形类型，比前列增加倍，到第是个蝶形类型，系数是，共个。由后向前每推进列，则用上述系数中偶数序号的那半，例如第列的系数则为参加蝶形运算的两个数据点的间距，则是最末级最大，其值为，向前每推进列，间距减少半。符号说明软件实现框图如图为算法实现流程图。初始化输入数组排序计算第层中间值计算层数计算对应层步长计算计算各层中间结果计算层数计算结果输出图算法实现异步串行口如图为异步串口软件实现框图。图串口通讯软件框图串口初始化读数据发送完成第五章频谱仪结果分析结果分析通过总结本系统在设计原理上比较单，功能也比较单，仅仅完成了频谱分析，精度也有待提高。本系统的主要功能是研究频谱分析，可以在此基础上进步扩展外设设备，的解决方案。本文设计了种基于的频谱分析系统，该系统以公司的芯片作为数据处理核心，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，应用技术形成数字化的频谱分析系统。系统信号通过构成的带通滤波器，由作为高速模数转换器，由芯片完成变换，最后通过串口输出到机，并显示波形。本频谱分析系统的设计，能够完成对实时信号的处理，通过串口显示数据和波形，充分掌握的技术，熟悉芯片的用法。第二章频谱仪原理频谱分析仪大体可以分为扫描调谐式频谱仪及傅里叶分析仪大类。扫描调谐式频谱仪如扫频朝外差接收机，能分别显示复杂信号中各个不同频率分量的幅度，但不能提供相关相位信息。这类起主要用于连续信号和周期信号的频谱分析。傅里叶分析仪采用数字采样及数字变换技术得到被测信号的傅立叶谱。采用傅里叶分析仪能在被测信号存在的有限时间内，提取信号的全部频谱信息，并能显示频率幅值及相位。频谱分析仪从原理来看主要有快速傅里叶变换分析仪和扫频调谐式分析仪。本系统采用傅里叶变换的原理。快速傅里叶变换分析仪是种软件设计算法。当知道被测信号的取样值，则可用来按快速傅里叶变换的计算方法求出的频谱。目前可以讲于数据采集显示电路配合组成频谱仪，通过串口发送给机显示出来，其原理如图。图频谱分析仪原理滤波器取样电路存储器串口显示第三章频谱仪硬件设计相关开发工具本频谱分析仪是基于的技术的应用，需要研究人员熟悉多种应用软件，掌握各种信号处理芯片以及信号滤波等相关知识。在硬件上，需要明确运放模数转换器电源芯片串行口芯片以及电平转换芯片的使用方法和设计电路，完成系统硬件的设计。在软件上，着重需要掌握。是开发的平台，是软件实现的基础，因此需要熟练操作该软件。同时，应该努力学习掌握的语法，实现对的应用，完成软件设计。另外，还需要掌握等制图软件，这是硬件开发的基础和必要前提。频谱仪硬件设计系统设计方案本频谱仪硬件系统主要分为电源部分滤波器采集和串行口数据输出四个部分。其中，电源采用的，主要是为芯片提供电源。其它部分如串行口等则采用般的电源芯片，如等。滤波器部分是利用构成带通滤波器，完成对中频信号的滤波处理。而串口通讯则是在的前提下通过完成其数据传输过程。作为整个系统的中枢，完成信号的变换。其系统设计框图如图。串行异步串行口电平转换接口总线选做程序自举高速基带信号或中频信号抗混叠滤波或带通滤波电路的输入为并为其他外围电路提供电源输出，考虑系统的电流需求将远小于。所以可选用三端稳压芯片对输入电压进行稳压，同时也扩展的电源的输入范围使得本系统的可靠电源输入范围在。同时使用稳压芯片将稳压得到的电源转化为为其他的外围电路提供电源其电路原理图如图。其中为整流二极管起到防止电源反接的作用，为电源指示灯。电子综合设计硬件综合设计图外围器件供电电路滤波器输入信号需要通过滤波器消除其噪声与纹波以满足模数转换器采样要求。本系统滤波器设计成带通滤波器，用于采集中频信号，如设计个中心频率为的有源带通滤波器如图，其频响如图。图中心频率的有源带通滤波器设计图中心频率的有源带通滤波器频响当然，也可设计个有源低通滤波器，用于基带信号的采集，在这里就不做过多赘述。信号采集频谱仪输入信号在完成了滤波过程之后就需要模数转换器对信号进行采集。系统采用高速模数转换器以完成对信号的采集任务。是款单芯片位模数转换器，采用单电源供电，内置个片内采样保持放大器和基准电压源。它采用多级差分流水线架构，数据速率达，在整个工作温度范围内保证无失码。的输入经过设计，使成像和通信系统的开发更加轻松。用户可以选择各种输入范围和偏移，并可通过单端或差分方式驱动输入。采样保持放大器既适用于在连续通道中切换满量程电平的多路复用系统，也适合采用最高奈奎斯特速率及更高的频率对单通道输入进行采样。利用片上箝位电路，可以使交流耦合输入信号偏移到预定电平。动态性能极为出色。具有个片上可编程基准电压源。也可以选用外部基准电压源，以满足应用的直流精度与温度漂移要求。采用个单时钟输入来控制所有内部转换周期。数字输出数据格式为标准二进制。超量程信号表示溢出状况，可由最高有效位来确定是下溢还是上溢。其设计电路如图。二次电源串口图频谱仪设计系统框图在整个系统中，只有每个模块合理设计才能让系统正常工作，每个模块缺不可。下面将详细介绍其每个部分的设计思路。电源频谱仪的电源主要分为两个部分，部分是芯片，其主要为系统的控制核心芯片供电，部分是除信号处理部分的电源，其主要采用传统的线性电源，如系列。电源电路为系统中芯片及其他元器件提供电源。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。采用低电压工作，其内核电压为，引脚电压为。而常用电子元器件工作电压为，因此，电源管理电路需要提供种电压。实际常用的直流电压般为或者更高，因此必须采用电压转换芯片，将高电压转换成和供芯片使用。系统对电源的电流要求主要取决于外围器件的激活度即使用情况。其中电流取决于的激活度，电流取决于外部接口引脚的激活度。此外，理想情况下，对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，应保证先于加电。基于以上设计要求，我们选用公司配合系列专门设计的电压转换芯片，它将输入的电源转换为和，最大电流。其构成的电源管理电路如图所示。电子综合设计硬件综合设计器材核心板供电图核心电源电路为保证电源管第三章频谱仪硬件设计相关开发工具频谱仪硬件设计