毕业设计精品]并行fft频谱分析仪设计

并行fft频谱分析仪设计设计目标本组旨在实现fft在51单片机上的并行运算。虽然现在频谱分析仪一般基于快速傅里叶变换（即fft），大大减少了运算量，提高了运算速度，但仍显很慢。N点fft需要进行N2/

并行fft频谱分析仪设计 一、 设计目标 本组旨在实现fft在51单片机上的并行运算。 虽然现在频谱分析仪一般基于快速傅里叶变换（即fft），大大减少了运算 2 量，提高了运算速度，但仍显很慢。N点fft需要进行N/2次复数乘法和 2 N/2次复数加法运算，而每次复数运算又有特定的复数函数实现，运算量相 当可观。于是本组决定此系统由4个运算器并行进行运算，令有一个控制器 控制如对扩展存储器存取等动作实现，旨在节省运算时间，提高效率。 二、 完成情况简述 本组对于此命题并没有完全完成，软件设计，仿真等均基本完成，但结果并 不尽如人意。 首先，由于89c52片内存储空间的限制，没有按照原定计划做1024点，即 每个片子256点的fft。由于为实现并行运算，不能对变量用“即取即用”， 而需每次单片机对外部存储器读取时，读足所需256点8位原始数据，和 128点复数w值，w值实部虚部各8位，这显然已经超出了片内256B变量定 义空间限制，因此转而做256点，即每个片子64点。 其次，由于硬件情况限制和时间仓促，在硬件上，没有完成原定5个最小系 统电路的焊接，只焊接了两个最小系统，即一个控制器，一个运算器用来模 拟结果，单个运算器内64个点的运算结果尚且正常，然终究看不到最终4 个运算器结合的效果。 最后，本组成功得通过电路和软件结合的手段，解决了四个运算器对于外部 扩展存储器的轮流存取、fft核心算法、数据存取与运算同时进行、片内存 储和扩展存储统一编址等关键问题，颇有获益。 三、 系统总体描述和系统框图 FFT 频谱分析仪系统框图 1 运算器 89c52 2 运算器 89c52 输出电路 Pc 外存储器 ADC 6264 3 运算器 89c52 4 运算器 89c52 系统框图如上所示，由五个51单片机最小系统组成，其中四个用于fft的 具体运算，一个用于控制。控制器两个专门输出端接于运算器1的两个中断 控制器 管脚，运算器1的两个输出端接于运算器2的两个中断管脚，以此类推，最 89c52 终运算器4的输出端接到控制器的某个输入端，作为反馈信号，当某一动作 完成时通知控制器。