可频谱分析的示波器

一.职能简介示波器基于basys3实验开发板，在显示器上显示高达32MSPS的数据显示、2048位傅立叶变换、结果数据和收集的波形，并通过basys3上方的开关上下移动按钮控制显示分数值和坐标。通过外部无线模块传输数据允许设备应用程序，如频率、幅度和其他数据传输、远程操作、远程控制、遥测及其数据传输到移动应用程序的蓝牙模块和查看这些数据的实际应用程序，以后与其他组件一起进行远程实验室、在线医疗、网络测试等。二.系统方块图图1系统框图可以首先使用AD模块数字化模拟信号(如图1所示)，在外部信号发生器不能正常工作的情况下切换内部DDS以执行信号生成，然后将发生的8位宽度的数据分别发送到波形存储RAM和傅立叶变换的FIFO，傅立叶变换模块的计算数据存储在FFT数据存储区中，通过显示控制模块显示。与此同时，中央控制模块可以通过蓝牙将某些波形数据发送到旧式机器，以便实时检测。三.模块简介A) AD采样模块我们使用的是黑金牌技术的通知ADDA数据收集板。高速AD芯片是AD corporation发布的8位、最大采样率32MSPS的AD9280芯片。内部结构图如图3所示。接口的输入范围为-5V到5V(10Vpp)。衰退后，输入范围满足AD芯片的输入范围(0-2V)。通过图2所示的公式计算测量的值，可以恢复电压数据。可以得到测量的电压值。图2图3B) Xilinx FFT核心和相关数据处理模块图4快速傅立叶变换计算流程图，如图4所示根据数字信号处理和实现学习，我们知道有限长离散信号X(n)的DFT可以定义为：图5FFT数据输出后，我们可以得到数据的实际和虚拟部门，然后用两个乘法IP和一个越位IP完成模型。I. FIFO模块FIFO模块调用FIFO Generator执行数据缓冲，如图4所示。计算FFT需要时间，但由于外部数据数据继续传入，因此必须部署影响输出波形的FIFO，以避免处理时间较长和发布的损失。FIFO是使用Block RAM设置的，占用的板资源较少，因此其他模块可以轻松处理数据。Fifi模块总共有9个IO端口，可提供FIFI完整、FIFI空信号(不含地址针)的输出，并提供FFT控制FIFO读取和写入的便利性，从而精确控制数据流量以确保正确数字。图6二.XFFT模块快速傅立叶变换IPCore可以使用9.0版Xilinx的IPCore执行65536深度的傅立叶操作，如图7所示。图7三.建模运算乘法是消耗系统时钟的一种运算，在这里不能简单地写乘法，为了提高我们程序的运行速度，在这里调用Xilinx的逻辑运算IP核心。图8图9如图所示，图9可以以23位宽度的倍数输出最终46位数据，然后发送到图9所示的卡方模块进行运算，获取23位宽度的数据，最终发送到FFT数据存储RAM，并完成连续时间的采样数据的快速傅立叶变换，从而进入输入波形的频谱图，通过VGA显示模块与原始输入波形进行比较。C) VGA显示模块如图10所示，屏幕显示背景为红色(可修改)的波形显示区域是黑色底部白色单词，具有用于识别刻度的白色网格。快速傅立叶变换后波形如下，黑底绿色字，有用于识别刻度的白色格子图案，窗户的构成符合人的审美习惯。图8以800*600分辨率表示的VGA模块找到数据表并创建接口计时，使用判断语句进行着色，以4096色显示，颜色恢复率高，波形明显，没有颜色差异，如图4所示。图9计时表允许您计算VGA计时所需的时钟频率，计算800*600分辨率60HZ频率下约50MHZ的时钟，因此可以在PLL中将相同的时钟设置为50MHZ，不使用其他频率时钟，避免在整个时钟域中出现意外的奇怪问题，从而减少调试并在算法中部署更多管理器。使用判断语句时，由于优先级不同，因此采用层概念。这时会出现一些差异。在标记波形时，我们使用了一种小算法，向RAM发送行扫描，显示读取的数据和列扫描的数据判断。D) DDS模块图12如果外部AD不满足测量和控制，则可以选择替代DDS模块，将其直接发送到正弦、三角、方波、AD模块(如图13，14，15所示)以创建处理显示。DDS的基本结构主要由相位累加器、相位调制器、正弦波数据表(ROM)和D/A转换器组成。相位累加器由n位加法器n位寄存器组成。在每个CLOCK中，加法器将频率控制单词fword和累计寄存器输出的累计相位数据相加，然后将反馈发送到加法器的数据输入部，使加法器在下一时钟脉冲的作用下继续添加到频率控制单词。这样，相位累加器在时钟作用下继续对频率控制词进行线性相位累积。因此，相位累加器可以在每个时钟脉冲输入时将频率控制单词累计一次，并使用相位累加器输出数据作为波形存储器中的相位采样地址，以查找存储在波形存储器中的波形采样值，从而完成相位对振幅转换。使用刀具软件绘制周期性正弦波时，存储的数据将创建COE文件。图13图14图15e)蓝牙数据传输蓝牙(蓝牙):用于固定设备、移动设备和建筑物个人域网络之间短距离数据交换的无线技术标准(使用2.4-2.485 GHz的ISM频带的UHF传播)。此次采用的HC-05蓝牙模块可以将其他设备连接到主机，也可以通过其他设备自行连接。HC-05只需将串行通信协议、波特率9600、停止位1、无奇偶校验位和FFT输出数据传输到蓝牙模块即可显示。四。功能演示a)无失真正弦波输出波形b)失真正弦波输出波形V.报告摘要光谱可分析的示波器对我们还是有点挑战性的。首先，快速傅立叶变换对尚未进行数字信号处理的我们学生来说是一件很困难的事情。我们要找资料。那也是万幸。结果只是调试了一下。FFT核心在没有许可证文件的情况下使用，因此当时也浪费了很长的时间。显示波形也很麻烦。一开始想创建1位宽的RAM，深度是显示区域的面积。所以，只要给出地址，就可以读取RAM的数据。用算法计算输入的波形，然后在该地址将数值分