全国大学生电子设计竞赛-电子设计竞赛信号分析类题目赛前训练概要课件.ppt

1、电子设计竞赛信号处理类题目训练电子设计竞赛信号处理类题目训练 西安电子科技大学电子工程学院 郭万有2008.122022-11-11电子设计竞赛信号处理类题目训练电子设计竞赛信号处理类题目训练 郭万有郭万有电子设计竞赛信号处理类题目训练电子设计竞赛信号处理类题目训练n 题型分析n 组成原理n 相关知识n 实现平台n 实例分析n 训练要点2022-11-11电子设计竞赛信号处理类题目训练电子设计竞赛信号处理类题目训练 郭万有郭万有n 电子线路类：单元电路为主，侧重指标实现，强调参数数控和数显测量。n 仪器仪表类：综合电子系统为主，包括实时处理类和普通综合类，侧重功能与实现方法，工作量较大；n 电

2、气控制类：电力电子、机电一体化、自动控制n题目分类2022-11-11电子设计竞赛信号处理类题目训练电子设计竞赛信号处理类题目训练 郭万有郭万有n多路数据采集系统n数字式工频有效值多用表n频率特性测试仪n简易数字存储示波器n低频数字式相位测量仪n简易逻辑分析仪n简易频谱分析仪n音频信号分析仪n数字示波器信号处理类题目2022-11-11电子设计竞赛信号处理类题目训练电子设计竞赛信号处理类题目训练 郭万有郭万有 包含信号产生、采集、存储、分析、处理、显示、控制等信号处理环节中的大部分或全部。分为时域分析处理和频域分析处理两大类。强调实时性、处理能力、显示性能等。需要通过构建新技术硬件平台及运用信

3、号处理算法来实现。系统中的部分任务需要在训练阶段完成。信号处理类题目特点2022-11-11电子设计竞赛信号处理类题目训练电子设计竞赛信号处理类题目训练 郭万有郭万有组成原理信号产生变换信号采集存储信号变换调理信号缓冲调理信号分析处理人机接口通信接口电源信号处理类题目系统结构2022-11-11电子设计竞赛信号处理类题目训练电子设计竞赛信号处理类题目训练 郭万有郭万有组成原理调理放大抗混叠滤波ADC模数转换MCU+FPGA信号处理算法DAC数模转换数模转换抗镜频滤波键 盘图形显示放大驱动实时信号处理信号流图2022-11-11电子设计竞赛信号处理类题目训练电子设计竞赛信号处理类题目训练 郭万有

4、郭万有第一届：题目二 多路数据采集系统1基本要求 （1）现场模拟信号产生器 （2）八路数据采集器 （3）主控器：通过串行传输线路对各路数据进行采集和显示2发挥部分 （1）利用电路补偿或其它方法提高可变电阻值变化与输出直流电压变化的线性关系；（2）尽可能减少传输线数目；（3）其它功能的改进（例如：增加传输距离，改善显示功能）。现场信号产生器八路数据采集器主控器地址显示地址显示地址、数据、时钟组成原理2022-11-11电子设计竞赛信号处理类题目训练电子设计竞赛信号处理类题目训练 郭万有郭万有信号产生变换信号采集存储信号变换调理信号缓冲调理信号分析处理人机接口通信接口第一届：题目二 多路数据采集系

5、统信号产生变换电源组成原理2022-11-11电子设计竞赛信号处理类题目训练电子设计竞赛信号处理类题目训练 郭万有郭万有第二届：题目二 实用信号源的设计和制作1基本要求 （1）正弦波信号源 （2）脉冲波信号源2发挥部分 （1）正弦波和脉冲波频率步长改为1Hz。（2）正弦波和脉冲波幅度可步进调整，调整范围为100mV3V，步长为100mV。（3）正弦波和脉冲波频率可自动步进，步长为1Hz。（4）降低正弦波非线性失真系数。组成原理2022-11-11电子设计竞赛信号处理类题目训练电子设计竞赛信号处理类题目训练 郭万有郭万有信号产生变换信号采集存储信号变换调理信号缓冲调理信号分析处理人机接口通信接口

6、第二届：题目二 实用信号源的设计和制作电源组成原理2022-11-11电子设计竞赛信号处理类题目训练电子设计竞赛信号处理类题目训练 郭万有郭万有第三届：B题 简易数字频率计1基本要求 （1）频率测量、周期测量、脉冲宽度测量 （2）十进制数字显示，显示刷新时间、具有自校功能（3）自行设计并制作满足本设计任务要求的稳压电源2发挥部分 （1）扩展频率测量范围（2）测量并显示周期脉冲信号（3）小信号的频率测量，提出并实现抗干扰的措施。组成原理2022-11-11电子设计竞赛信号处理类题目训练电子设计竞赛信号处理类题目训练 郭万有郭万有信号产生变换信号采集存储信号变换调理信号缓冲调理信号分析处理人机接口

7、通信接口第三届：B题 简易数字频率计电源组成原理2022-11-11电子设计竞赛信号处理类题目训练电子设计竞赛信号处理类题目训练 郭万有郭万有第四届：B题 数字式工频有效值多用表1基本要求 （1）交流电压、交流电流、有功功率、无功功率、功率因数 （2）功能选择：用按键选择测量与显示。2发挥部分 （1）最大值、最小值测量，电压基波及总谐波的有效值测量与显示。（2）具有量程自动转换功能。电压变换器电流变换器检测处理控制显示器键盘多用表iV(05V)vV(05V)VI050A0500V组成原理2022-11-11电子设计竞赛信号处理类题目训练电子设计竞赛信号处理类题目训练 郭万有郭万有信号产生变换信

8、号采集存储信号变换调理信号缓冲调理信号分析处理人机接口通信接口第四届：B题 数字式工频有效值多用表电源组成原理2022-11-11电子设计竞赛信号处理类题目训练电子设计竞赛信号处理类题目训练 郭万有郭万有第四届：C题 频率特性测量仪1、基本要求（1）制作幅频特性测试仪：手动、自动步进测量；LED显示，并能打印输出。（2）制作被测网络 电路型式为阻容双T网络、中心频率5kHz、带宽50Hz、计算出网络的幅频和相频特性，并绘制相位曲线；用所制作的幅频特性测试仪测试自制的被测网络的幅频特性。2、发挥部分（1）制作相频特性测试仪（2）在示波器上同时显示幅频和相频特性；信号源被测网络检波及显示部分组成原

9、理2022-11-11电子设计竞赛信号处理类题目训练电子设计竞赛信号处理类题目训练 郭万有郭万有信号产生变换信号采集存储信号变换调理信号缓冲调理信号分析处理人机接口通信接口第四届：C题 简易频率特性测试仪电源双T型网络组成原理2022-11-11电子设计竞赛信号处理类题目训练电子设计竞赛信号处理类题目训练 郭万有郭万有第五届：B题 简易数字存储示波器 1基本要求 （1）单次、内触发方式，上升沿触发、触发电平可调、触发 存储显示方式，（2）输入阻抗，频率范围、波形失真、垂直分辨率，设置水平分辨率、扫描速度、垂直灵敏度。2发挥部分发挥部分 （1）连续触发存储显示方式（2）双踪示波功能，能同时显示两

10、路被测信号波形。（3）增加水平移动扩展显示功能，增加存储深度。输入电路A/D转换触发电路控制部分RAMD/A转换D/A转换（Y输入）普通示波器（X输入）（Z输入）组成原理输入信号2022-11-11电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有信号产生变换信号采集存储信号变换调理信号缓冲调理信号分析处理人机接口通信接口第五届：B题 简易数字存储示波器电源组成原理2022-11-11电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有第六届：C题 低频数字式相位测量仪1基本要求 （1）设计并制作一个相位测量仪 （2）制作一个模拟移相网络 2发挥部

11、分发挥部分 （1）设计数字式移相信号发生器（2）扩展相位测量范围及精度移相输入U1（移相网络）A输出B输出数字显示相位测量A输入B输入（相位测量仪）数字显示数字式移相信号发生器A输出B输出（数字式移相信号发生器）组成原理2022-11-11电子设计竞赛信号处理类题目训练电子设计竞赛信号处理类题目训练 郭万有郭万有信号产生变换信号采集存储信号变换调理信号缓冲调理信号分析处理人机接口通信接口第六届：C题 低频数字式相位测量仪电源模拟移相网络组成原理2022-11-11电子设计竞赛信号处理类题目训练电子设计竞赛信号处理类题目训练 郭万有郭万有第六届：D题 简易逻辑分析仪 1基本要求 （1）制作数字信

12、号发生器 （2）制作简易逻辑分析仪2发挥部分发挥部分 （1）能在示波器上显示（2）增加字触发功能8 位数字信号发生器逻辑状态与波形显示8位输入电路RAM控制电路微控制系统跳接线Q1Q2Q8组成原理2022-11-11电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有信号产生变换信号采集存储信号变换调理信号缓冲调理信号分析处理人机接口通信接口第六届：D题 简易逻辑分析仪电源组成原理2022-11-11电子设计竞赛信号处理类题目训练电子设计竞赛信号处理类题目训练 郭万有郭万有第七届：C题 简易频谱分析仪1、基本要求、基本要求（1）10MHz30MHz 频谱分析、可设置中心频

13、率和扫频宽度；（2）借助示波器显示被测信号的频谱图及频标。2、发挥部分、发挥部分（1）扩展频率测量范围（2）具有识别调幅、调频和等幅波信号及测定其中心频率的功能。混频器放大器示波器本机振荡器扫频发生器信号处理电路显示电路输入XY检波器滤波器LxffxfLf组成原理2022-11-11电子设计竞赛信号处理类题目训练电子设计竞赛信号处理类题目训练 郭万有郭万有信号产生变换信号采集存储信号变换调理信号缓冲调理信号分析处理人机接口通信接口第七届：C题 简易频谱分析仪电源组成原理2022-11-11电子设计竞赛信号处理类题目训练电子设计竞赛信号处理类题目训练 郭万有郭万有第八届：A题 音频信号分析仪1基

14、本要求基本要求（1）输入阻抗、输入信号电压范围、输入信号包含的频率成分范围、频率分辨力。（2）检测输入信号的总功率和各频率分量的频率和功率。（3）分析时间：5秒。应以5秒周期刷新分析数据，信号各频率分量应按功率大小依次存储并可回放显示，同时实时显示信号总功率和至少前两个频率分量的频率值和功率值，并设暂停键保持显示的数据。2发挥部分发挥部分（1）扩大输入信号动态范围及输入信号包含的频率成分范围，提高灵敏度。（2）增加频率分辨力20Hz档，判断输入信号的周期性，并测量其周期。（3）测量被测正弦信号的失真度。组成原理2022-11-11电子设计竞赛信号处理类题目训练电子设计竞赛信号处理类题目训练 郭

15、万有郭万有信号产生变换信号采集存储信号变换调理信号缓冲调理信号分析处理人机接口通信接口第八届：A题 音频信号分析仪电源组成原理2022-11-11电子设计竞赛信号处理类题目训练电子设计竞赛信号处理类题目训练 郭万有郭万有第八届：C题 数字示波器 设计并制作具有实时采样方式和等效采样方式的数字示波器取取样样与与保保持持电电路路A A /D D转转换换与与存存储储控控 制制 电电路路显显示示部部分分输输入入电电路路触触发发电电路路T TP P组成原理2022-11-11电子设计竞赛信号处理类题目训练电子设计竞赛信号处理类题目训练 郭万有郭万有信号产生变换信号采集存储信号变换调理信号缓冲调理信号分析

16、处理人机接口通信接口第八届：C题 数字示波器电源组成原理2022-11-11电子设计竞赛信号处理类题目训练电子设计竞赛信号处理类题目训练 郭万有郭万有 n锁相频率合成：PLL+VCO+m/n,用于产生较高频率的正弦信 号，如本振信号。n直接数字合成：DDS,用于任意波形发生、基带信号产生、调 制信号发生。n直接数字频率合成：DDFS：集DDS与锁相技术于一体，可产生宽 频率范围、高精度、幅度、相位可控的任意波形。现代信号产生技术相关知识2022-11-11电子设计竞赛信号处理类题目训练电子设计竞赛信号处理类题目训练 郭万有郭万有 锁相频率合成原理相关知识2022-11-11电子设计竞赛信号处理

17、类题目训练电子设计竞赛信号处理类题目训练 郭万有郭万有 相关知识直接数字合成原理相位累加器波形查找表DAC滤波器频率控制字NKofNM2022-11-11电子设计竞赛信号处理类题目训练电子设计竞赛信号处理类题目训练 郭万有郭万有 相关知识现代信号产生技术处理器DDS芯片抗镜频滤波处理器FPGAD/A驱动驱动抗镜频滤波DDS方案1：DDS方案2：2022-11-11电子设计竞赛信号处理类题目训练电子设计竞赛信号处理类题目训练 郭万有郭万有 n采样定理：全带采样，抗混叠滤波 带通采样、等效采样，跟踪滤波 过采样、欠采样n采样率：周期性采样、随机采样，采样率控制n存储深度：单、多通道存储深度变换控制

18、n采集控制：触发方式、触发条件、触发电平/触发字设置n幅度控制：灵敏度、量程、带宽控制信号实时采集与存储技术相关知识2022-11-11电子设计竞赛信号处理类题目训练电子设计竞赛信号处理类题目训练 郭万有郭万有 信号实时采集与存储技术相关知识放大调理 存储器处理器FPGAA/D抗混叠/跟踪滤波实现方案变换调理触发控制2022-11-11电子设计竞赛信号处理类题目训练电子设计竞赛信号处理类题目训练 郭万有郭万有 n示波器显示方式：YT、XY、YTZ、XYZn图形显示体制：光栅扫描体制（点阵）、随机扫描体制（矢量）n一次信息显示：波形形成与回放n二次信息显示：刻度、符号、参数显示基于示波器的波形显

19、示技术相关知识2022-11-11电子设计竞赛信号处理类题目训练电子设计竞赛信号处理类题目训练 郭万有郭万有 基于示波器的波形显示技术相关知识 示 波 器处理器FPGAD/A实现方案时 基D/AD/A缓冲缓冲缓冲存储器XYZ2022-11-11电子设计竞赛信号处理类题目训练电子设计竞赛信号处理类题目训练 郭万有郭万有 信号分析处理技术相关知识n处理窗口：数据个数与分析精度相关n算法实现：硬件实现实时性强、软件实现灵活性强n算法分类：频域分析处理算法、时域分析处理算法n加窗处理：应用窗函数加窗处理可提高性能2022-11-11电子设计竞赛信号处理类题目训练电子设计竞赛信号处理类题目训练 郭万有郭

20、万有 常用信号分析处理算法相关知识n幅度分析：幅值、有效值、平均值、峰峰值、最大最小值计算；n滤波处理：平滑滤波、低通、带通、高通滤波；FIR/IIR结构，群延时与线性相位,加窗处理;n频谱分析：DFT、FFT，频率特性、相位特性、失真度分析n相关分析：自相关、互相关、谱估计、鉴频/鉴相n基带处理：调制与编码、解调与解码信号分析处理技术2022-11-11电子设计竞赛信号处理类题目训练电子设计竞赛信号处理类题目训练 郭万有郭万有 数字信号处理的FPGA实现相关知识信号分析处理技术2022-11-11电子设计竞赛信号处理类题目训练电子设计竞赛信号处理类题目训练 郭万有郭万有 数字信号处理的FPG

21、A实现相关知识信号分析处理技术2022-11-11电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有 n MCU+FPGA为处理核心n 支持DDS信号产生n 支持信号的高速实时采集n 支持在示波器上显示图形n 支持LCD/OLED点阵图形显示n 支持在线调试、下载，脱机烧录n 其它信号处理类题目平台实现平台2022-11-11电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有MCUFPGAKeyBoardLCD/OLED RS232/CANMemoryADCDAC DDS/DDFSI/OInterface信号处理类题目平台方案实现平台2022-1

22、1-11电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有信号处理类题目平台实例实现平台2022-11-11电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有指导信号处理类题目获奖情况实例分析n多路数据采集系统 1994年 一等奖n数字式工频有效值多用表 1999年 一等奖n频率特性测试仪 1999年 一等奖n简易数字存储示波器 2001年 一等奖n低频数字式相位测量仪 2003年 一等奖 n简易频谱分析仪 2005年 一等奖n音频信号分析仪 2007年 一等奖n数字示波器 2007年 一等奖数字式工频有效值多用表实例分析电子设计竞赛与学生创新能

23、力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11数字式工频有效值多用表实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-111基本要求 （1）交流电压、交流电流、有功功率、无功功率、功率因数 （2）功能选择：用按键选择测量与显示。2发挥部分 （1）最大值、最小值测量，电压基波及总谐波的有效值测量与显示。（2）具有量程自动转换功能。电压变换器电流变换器检测处理控制显示器键盘多用表iV(05V)vV(05V)VI050A0500V数字式工频有效值多用表实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭

24、万有2022-11-11 摘要摘要 采用积分法和 DFT法对工频交流电的电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、功率因数、电压基波、总谐波及失真度等电量参数进行测量。由AT89C52单片机实现测量控制、数据分析处理、显示和量程自动转换等功能；由CPLD器件和高速A/D芯片组成双通道高速同步数据采集电路；由锁相倍频电路实现工频周波内均匀等间隔采样，保证了测量精度。用自制移相网络实测表明，DFT法精度更高。关键词关键词：电量测量 DFT法 积分法 锁相倍频技术 EDA CPLD 高速同步采集数字式工频有效值多用表实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有

25、2022-11-11Vi锁相倍频A/D控制电路I/O接口89C52单片机显示键盘A/D整形程控放大程控放大移相VV硬件结构数字式工频有效值多用表实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11 1 基于时域分析的积分法基于时域分析的积分法 输入的交流信号经A/D采样后，在基波周期内等间隔取出采样点，根据有效值、有功功率、无功功率的定义，采用积分法计算。即 电压有效值 U=（1）电流有效值 I=（2）平均有功功率 P=（3）无功功率 Q=（4）功率因数 （5）NnnuN121 NnniN121 NninuNn1222PIUUIPcos 这种方

26、法当谐波分量较小时精度比较高,但是，这种方法不能分析谐波，当输入交流信号畸变严重时，会有较大的误差。数字式工频有效值多用表实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-112基于频域分析的离散傅里叶变换法（基于频域分析的离散傅里叶变换法（DFT）NTkfAuk002sin 10212NkkNjkeuNkuRIjuu11 kNA2sin=2/)(21211IRUUU2/)(21211IRIII2/)(11111IIRRIUIUP2/)(11111RIIRIUIUQ 111IUS 232221UUUU232221IIII321PPPP321QQQ

27、Q321SSSSSPCos/)3(35 222SLSLUUUIR数字式工频有效值多用表实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11软件结构频率特性测试仪实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11频率特性测试仪实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-111、基本要求（1）制作幅频特性测试仪：手动、自动步进测量；LED显示，并能打印输出。（2）制作被测网络 电路型式为阻容双T网络、中心频率5kHz、带宽50Hz、计算出网络的

28、幅频和相频特性，并绘制相位曲线；用所制作的幅频特性测试仪测试自制的被测网络的幅频特性。2、发挥部分（1）制作相频特性测试仪（2）在示波器上同时显示幅频和相频特性；信号源被测网络检波及显示部分实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11 摘要：摘要：作品以89C52小系统为核心，由正弦波发生器、数据采集存储、处理、显示、打印等功能模块组成。其中，信号发生电路采用FPGA和DDS技术实现，被测网络采用有源带通双T网络实现。作品通过键盘控制来实现幅频和相频特性的测量，包括参数预置、点测结果的显示与打印，以及幅频、相频特性曲线的显示与打印。关键

29、词关键词:DDS 双T网络 FPGA 有源滤波 数字鉴相 数据采集 EDA频率特性测试仪实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11硬件结构示波器Y轴DDS正弦波发生器8255过零比较过零比较双T网络鉴相器ADC0809峰值检波DAC0800计数器DAC0800波形叠加显示键盘打印机RAM89c52单片机X轴锯齿波发生示波器X轴P1.6图1 系统总体框图频率特性测试仪实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11图2 DDS信号源框图频率特性测试仪实例分析电子设计竞赛与学生创新能力

30、培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11 图6 双T网络及其幅相特性频率特性测试仪实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11 图9 峰值检波电路频率特性测试仪实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11 （a）(b)图10 相频特性测试原理框图及其鉴相特性图11 相位极性判别电路频率特性测试仪实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11 清零89C52计数器DACDAC叠加X轴Y轴P1.6单片

31、机 P1.7图13 特性曲线显示原理示意图频率特性测试仪实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11软件结构频率特性测试仪图15 主程序流程图实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11软件结构频率特性测试仪（a）点频扫描 (b)扫频测量 (c)幅值测量(d)相位测量图16 子程序流程图实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11简易数字存储示波器实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有

32、郭万有2022-11-11简易数字存储示波器 1基本要求 （1）单次、内触发方式，上升沿触发、触发电平可调、触发 存储显示方式，（2）输入阻抗，频率范围、波形失真、垂直分辨率，设置水平分辨率、扫描速度、垂直灵敏度。2发挥部分发挥部分 （1）连续触发存储显示方式（2）双踪示波功能，能同时显示两路被测信号波形。（3）增加水平移动扩展显示功能，增加存储深度。输入电路A/D转换触发电路控制部分RAMD/A转换D/A转换（Y输入）普通示波器（X输入）（Z输入）输入信号实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11摘要：作品借助示波器作为显示终端，由

33、前端处理，触发，采集，数据融合处理，波形显示和操作面板等功能模块组成。采用CPLD实现控制逻辑，并使该仪器在示波器的XY方式下显示。作品扩充了触发源选择及触发方式，具有边沿和最大幅度的条件触发功能等。设置了掉电保护、水平/垂直自动设置、波形打印等功能，并制作了供系统使用的线性稳压电源。关键词：数字存储示波器 CPLD X-Y 显示方式简易数字存储示波器实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11硬件结构简易数字存储示波器实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11简易数字存储示波

34、器存储深度M采样率fs与扫描速度S垂直灵敏度调理电路增益A/D位数的选择A/D转换速度计算 参数分析与计算实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11 简易数字存储示波器通道调理电路实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11 简易数字存储示波器采集存储逻辑实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11 简易数字存储示波器触发位置控制实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-

35、11-11 简易数字存储示波器XY方式显示控制逻辑实例分析2022-11-11简易数字存储示波器软件结构电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11低频数字式相位测量仪实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11低频数字式相位测量仪1基本要求 （1）设计并制作一个相位测量仪 （2）制作一个模拟移相网络 2发挥部分发挥部分 （1）设计数字式移相信号发生器（2）扩展相位测量范围及精度移相输入U1（移相网络）A输

36、出B输出数字显示相位测量A输入B输入（相位测量仪）数字显示数字式移相信号发生器A输出B输出（数字式移相信号发生器）实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11摘摘 要：要：作品由数字式移相信号发生器、模拟移相网络、数字相位测量以及人机接口等模块组成。数字式移相信号发生器采用双路时统DDS技术，基于FPGA实现。相位测量部分采用基于相位时间变换的等精度测量技术，由单片机控制CPLD实现。关键词：等精度相位测量 时统DDS多路信号产生低频数字式相位测量仪实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有202

37、2-11-11硬件结构低频数字式相位测量仪双T网络1双T网络2双T网络3网络选择单片机 2FPGA数字移相 逻辑幅度控制D/A波形存储器D/A低通滤波器前端调理电路CPLD测相 逻 辑A1B1A2B2CPLD相位测量部分模拟移相部分数字移相部分信号输入单片机 1实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11参数分析与计算低频数字式相位测量仪数字移相信号发生器参数 相差控制字P 频率控制字K 存储深度M 时基频率f0 精度公式模拟移相网络参数 网络传递函数、各频点元件参数表数字相位测量参数 频率测量公式 相差测量公式 测量精度公式 实例分析

38、电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11 数字式移相信号发生器低频数字式相位测量仪单片机相位增量寄存器（PIR）移相锁存器相位累加器地址寄存器波形存储器AD/A转换器A2低通滤波D/A转换器A1相差加法器分频波形存储器BD/A转换器B2D/A转换器B1低通滤波KP波形产生幅度控制FPGAVo1Vo2NA1NA2晶振fxfCLk实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11 模拟式移相网络低频数字式相位测量仪1234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA

39、4Date:10-Dec-2003Sheet of File:F:张REP.ddbDrawn By:657B657B657B657BR2R1RWR4R3W3W2UiABC1C2第一路第二路00.20.40.60.810.250.30.350.40.450.500.20.40.60.81-60-40-200204060幅 度 特 性 相 位 特 性 实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11 数字鉴相器低频数字式相位测量仪周期锁存相差锁存周期/相差计数器时间闸门时间基准实例分析2022-11-11软件结构电子设计竞赛与学生创新能力培养电

40、子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有低频数字式相位测量仪开始系统初始化是否打印从CPLD读数据打印数据均值滤波数据处理送显YESNO开始系统初始化系统功能键判断F1设置频率F2F3F4F5F9F6.F7设置相差设置A路幅度设置B路幅度频率步进相差步进相差递减频率递减扫频输出实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11简易频谱分析仪1、基本要求、基本要求（1）10MHz30MHz 频谱分析、可设置中心频率和扫频宽度；（2）借助示波器显示被测信号的频谱图及频标。2、发挥部分、发挥部分（1）扩展频率测量范围（2）具有识别调幅、调频和等幅

41、波信号及测定其中心频率的功能。混频器放大器示波器本机振荡器扫频发生器信号处理电路显示电路输入XY检波器滤波器LxffxfLf实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11摘摘 要：要：作品结合了传统模拟频谱分析仪与数字信号处理的优点，采用高中频超外差混频技术、频谱分析技术、窄带采样和数字解调技术实现。作品以“混频器DSPFPGA”为平台，采用专用DDS产生本振信号，进行高中频超外差混频；用FPGA完成对模拟信号的窄带采样，实现频谱搬移，使得系统能在低频段分析高频镜像；用DSP完成DFT算法，实现信号的高分辨率谱分析及数字解调。关键字：高中

42、频超外差混频 FPGA DSP 带通采样 数字解调 简易频谱分析仪实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11信号流图简易频谱分析仪实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11硬件结构简易频谱分析仪实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11本振参数 本振频率范围计算 时基频率 频率控制字 频率步进精度采集分析 窄带采样率 存储深度 频率分辨率 窗函数 参数分析与计算简易频谱分析仪实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子

43、设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11本振频率范围选择简易频谱分析仪实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11窄带采样技术-采样率选择简易频谱分析仪实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11混频滤波放大简易频谱分析仪实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11窄带采样电路简易频谱分析仪实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11 DDS本振

44、信号产生器简易频谱分析仪实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11 信号实时采集存储逻辑简易频谱分析仪实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11 AM信号解调逻辑简易频谱分析仪实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11 基于FPGA的NCO及FIR滤波器设计简易频谱分析仪实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11 示波器终端电路简易频谱分析仪实例分析2022

45、-11-11软件结构电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有简易频谱分析仪开始系统初始化有用户操作？YN功能选择采集频谱数据分析频谱示波器、LCD显示结束参数 设置全频段扫描休眠状态实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11音频信号分析仪实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11音频信号分析仪1基本要求基本要求（1）输入阻抗、输入信号电压范围、输入信号包含的频率成分范围、频率分辨力。（2）检测输入信号的总功率和各频率分量的频率和功率。（3）分

46、析时间：5秒。应以5秒周期刷新分析数据，信号各频率分量应按功率大小依次存储并可回放显示，同时实时显示信号总功率和至少前两个频率分量的频率值和功率值，并设暂停键保持显示的数据。2发挥部分发挥部分（1）扩大输入信号动态范围及输入信号包含的频率成分范围，提高灵敏度。（2）增加频率分辨力20Hz档，判断输入信号的周期性，并测量其周期。（3）测量被测正弦信号的失真度。实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11摘摘 要：要：本作品采用基于FPGA的离散傅立叶变换（DFT）算法实现信号分析，由前置信号调理、信号实时采样存储、数据处理及显示控制等部分

47、组成。前置信号调理电路采用低噪型精密运放实现信号放大及衰减，信号的实时高速采集、存储及分析处理等逻辑均由FPGA实现，由单片机完成测控过程及人机交互。高分辨率的DFT算法保证了精度、速度及稳定性。音频信号分析仪实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11硬件结构音频信号分析仪实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11前置电路增益前置电路量程ADC采样率 ADC模拟带宽 ADC位数存储深度（数据处理长度）频率分辨力窗函数失真度周期性解调算法参数 参数分析与计算音频信号分析仪实例分

48、析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11用matlab进行DFT分析频谱泄露情况（20Hz分辨力下40Hz、30Hz方波信号谱特征）音频信号分析仪实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11DFT算法原理音频信号分析仪实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11信号前置调理电路音频信号分析仪实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11 信号实时采集存储逻辑音频信号分析

49、仪实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11DFT算法逻辑设计音频信号分析仪实例分析电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有2022-11-11示波器显示电路框图音频信号分析仪RAM（显示缓存）DA垂直位置计数器串联转换器水平位置计数器DA示波器示波器进位显示数据Z轴X轴Y轴实例分析2022-11-11软件结构电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有音频信号分析仪开始系统初始化功能键判断频率成分测量周期测量失真度测量 功率谱曲线F1F2F3F4返回F5结果打印采集并判断峰峰值调整放大倍数DFT变换信号传输显示1024点采集并存储 处理2022-11-11电子设计竞赛与学生创新能力培养电子设计竞赛与学生创新能力培养 郭万有郭万有训练要点谢谢！谢谢！电子工程学院 郭万有