云南师范大学通信原理实验-03(频谱分析)

本科学生实验报告

云南师范大学教务处编印

①CPLD：ALTERMAXEPM3256ATCI44-10,该器件是Altera公司的MAX3000系列

CPID,其特点如下：

•高性能，低功耗CMOSEEPOM技术

•遵循IEEESTD.1149.1JOINTTESTACTIONGROUP(JTAG)增强的ISP功能

•高密度可编程逻辑器件，5000可用门

•4.5-nspintopin延时，最高频率227.3Mhz

•I/O接口支持5V、3.3V和2.5V等多种电平，实物图如下：

②存储器：ATMELAT28C64B

•ATMEL(爱特梅尔)AT28c64是一种采用NMOS、CMOS工艺制成的8KX8位28

引脚的可用碘擦除可编程只读存储器。

•其读写像SRAM操作一样，不需要外加任何元器件，读访问速度可为45nS-450ns,

在写入之前自动擦除，有局部芯片具有两种写入方式，一种像28(C)17一样

的字节写入方式，还有另一种页写入方式，AT28c64的也存放器为64B。

•ATMEL并行节后EEPROM程序储存器芯片AT28C64采用单一电源+5V±0JV,

低功耗工作电流30mA，备用状态时只有lOOpA出，与TTL电平兼容。

•一般商业品工作温度范围为0-70℃,工业品为-40-+85C。

实物图如下：

AT89S51-24PC单片机，最高工作频率24M,供电电压范围4.0-5.5V,40脚DIP

封装，片内4K字节的FLASH程序存储器，128字节的片内ram,2个定时器、计数器,

6个中断源等。

实物图如上.

3.220M双综示波器（一台）,如以以下列图:

3.3频谱分析模块，如以以下列图:

频谱分析中的主要元件：

(1)可编程逻辑器件CPLD：ALTER/XMAXEPM7128SLC84-15

可编程逻辑器件CPLD,同实验2.

(2)数字信号处理芯片DSP：TMS32VC5402

TMS32VC5402芯片是C5000系列中性价对比高的一颗芯片，独特的6总线哈佛

构造，使其能够6调流水线同时工作，工作频率到达lOOMhz,VC5402除了使用

VC54x系列中常用的通用1/0口，还为用户提供了多个可选的GPIO,HPI-8和

McBSP,

TMS32VC5402是IT公司近年推出的性价比对比高的定点数字信号处理器，器主

要特点有：

操作速率达100MHz；

具有先进的多总线构造条程序总线，3条数据总线和4条地址总线)；

40位算术逻辑运算单元(ALU),包括1个40位桶形移位存放器和个独立的40为累

加器。

17位并行乘法器与40位专用加法器相连，用于非流水线式单周期乘法、累加(MAC)

运算；

⑤双地址生成器，包括8个辅助存放器和2个辅助存放器算术运算单元

(ARAU)o

⑥数据、程序寻址空间lM16bit,内存4k16bil和16Kl6bil双存取RAM；

⑦内置可编程等待状态发生器，锁相环(PLL)时钟发生器，2个多通道缓冲

串行口；1个8位并行为外部处理器通信的HPI2个16位定时器及6通道DMA控

制器。

⑧低功耗，工作电源3,3V和1,8V。

(3)29LE0I0

29LE010是12KX8BitEEPrcm存储器。

4、实验原理、实验流程或装置示意图

实验原理：

在本实验箱中，模拟信号从S-IN输入，进过低通滤波器以后，通过用拨码开关SW0I

进展选择的通道对经预处理后的模拟信号进展AD转换，然后数字信号传送到U01进展

处理，最后把处埋后的信号经两片8位DA转换器进展DA转换以后分成X轴和Y轴信

号输出到示波器上进展频谱观察。信号处理款图如下：

图4-1信号处理

一、低通滤波器

低通滤波器的作用是抗混叠，所谓混叠是指信号的最高频率超过1/2倍的采样频率

时，局部频率成分互相交叠起来的现象，这是混叠的那局部频率成分的幅值就与原来情

况不同，采用就造成了信息的损失，因此在采样前需要对输入信号做滤波，以去除输入

信号中高于1/2倍采用频率的那局部频率成分，这种以防混叠的模拟滤波器有称为“抗

混叠滤波器〃。低通滤波器如以以卜.列图：

图4-2低通滤波

二、增益调节电路

该电路又叫信号调理电路，没在AD转换器都有其输入的满肚电压，如果输入信号

的幅度超过了这个范围，就会因为限幅而照成失真，而在满度电压的范围内，大信号转

换精度高，小信号的转换精度低，因此，在AD转换前应先将信号输入至一个信号调理

电路，使得输入AD转换器信号既不超过满度电压，又尽可能接近满度，提高转换精度。

增益调节图如卜.：

三、AD转换器电路

木电路采用的是低功耗10位20MspS模数转换器TLC876,在木模块中，将进过低

通滤波器和信号增益电路的模信号转换成数字信号，电路原理图如下:

TUC*

APOB

MCLK

图4-4A/D转换

四、DA转换器

电路原理图如卜.IX增益调节）:

Y增益调节:

用45D/A”心

DA转换电路是由AD7524和运放TLE2084构成双极性输出的DA转换电路，通

过此电路将DSP计算得到的数字信号转换为模拟信号，从DSP计算处理得到的16

数据，其中高8位数据通过DA转换为X轴的信号从X-out输出，地8位的从Y-out输

出。

5、实验方法步骤及本卷须知

5.1将信号源模块、终端模块小心地同定在主机箱中，确保电源接触良好。

5.2插上电源线，扣开主机箱右侧的交流开关，再分别按F两个模块中的

开关POWERI、P0WER2,对应的发光二极管LED01、LED02发光,

按一下信号源模块的复位键，两个模块均开场工作。（注意，此处只足

验证通电是否成功，在实验中均是先连线，后扣升电源做实验，不要带

电连线）。

5.3用连接线连接信号源模块中信号输出点“32KHZ正弦波〃及频谱分析模

块中“信号输入点〃，调节输入增益调节点位器P02调节输入增益，使输

入信号的“峰峰值测试点〃为3V左右。

5.4设置拨码开关SW01进展选择低通滤波器的通道，可拨为0010。

5.5设置拨码开关SW02进展采样频率设置，这里可以设为0110.

5.6示波器选择为X-Y模式，分别调节电位器“X增益调节〃，“Y增益调

节〃，改变信号输出增益，使示波器上显示的波形清晰且幅度适中，即可进

展观察。

5.7关闭交流电源电源开关，取出选用任意可输出模拟信号的模块固定在主

机箱上，将其输出的模拟信号送如频谱分析模块，选择正确的通道，观察输

出波形。

本卷须知：

①输入单频率成分的模拟信号时，应选择大于输入信号频率的最低采样频

率的通道，即输入频率为32Khz时，应选用112kHz通道，选择其他的

实验构造可能不准确,

②输入多频率成分的模拟信号时。应根据输入信号所包含的频率中的最高

频率选择通道，即输入信号中包含2kHz,16kHz,32kHz等频率成分，

则应选择大于最高采用频率成分中的最低频率的通道一一U2kHz。

③输入信号峰峰值不得超过4Vo

④当没有信号显示或显示明显不正常时，按下复位键K01进展复位。

⑤输入信号的最高频率不能高于IMhz。

二.实验过程

1、实验现象及结果

①按照步骤一的连接好实验实物，从信号源模块输出一个32K的正弦波峰

峰值在3-4V左右。图如下：

拨码开关如下置:

波形如下:

【1

示波器使用YT模式检测X-out测试点的