基于TMS320F28335的音频分析仪的研究与设计

作     者：孙智 

作者单位：安徽大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张道信

授予年度：2010年

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 08[工学] 081002[工学-信号与信息处理] 

主      题：频谱分析 短时傅立叶变换 FFT TMS320F28335 PCM1804 

摘      要：频谱分析在生产实践和科学研究中有着广泛的应用,其中50KHz以下的低频信号被广泛应用在工业控制、教学实验、机械振动和生物医学等领域,所以对低频信号进行频谱分析有着重要的意义。目前常用的扫频式频谱分析仪在分析低频信号时精度低且不能满足实时性的要求,而专用的测量低频信号的音频分析仪价格昂贵,普通用户购买这种仪器成本很高,存在一定的困难。 针对现实中遇到的信号经常是时变的非平稳信号,采用短时傅立叶变换的方法来分析信号的频谱,能有效克服传统傅立叶变换的不足,分析结果更准确。本文介绍了傅立叶变换、快速傅立叶变换和短时傅立叶变换的原理,以及短时傅立叶变换的FFT算法,使得短时傅立叶变换在DSP芯片上实现的速度很快,这为实时测量信号的频谱提供了可能性。 本文研究并设计了一种集信号采集、处理和显示为一体的音频信号分析系统,能够准确测量50KHz以下的低频信号的频谱。其中,高精度A/D转换器PCM1804完成信号采集,其采样频率最高可达到192KHz;DSP芯片TMS320F28335作为本系统的数字信号处理的核心,实现数据处理和相关控制功能,频谱显示选用的是高清晰度的触摸屏液晶显示屏,界面易于设计,控制简单,操作灵活。 本文介绍了数字信号处理器发展历程、功能特点及其开发环境,详细论述了系统的设计过程,主要做了以下工作。 ①研究并设计了基于DSP的硬件系统,画出了整个系统的硬件电路图,详细说明了系统中MCU模块、数据采集模块、电源管理模块和液晶显示模块的设计方法。 ②设计并开发了软件系统,介绍了软件设计的总体思想,画出了系统的流程图,详细说明了FFT运算和频谱显示的实现方法。为了验证系统的可行性,做了相关实验,取得了预期的结果。实验证明此系统能够测量低频信号的频谱并且具有精度高,实时性强的特点。