电子信息工程课程设计主讲.ppt

电子信息工程课程设计电子信息工程课程设计主讲：张文青主讲：张文青1.课题名称课题名称基于基于DSP模数转换器有效位模数转换器有效位（ENOB）的计算与分析）的计算与分析2.本设计所涉及到的知识点本设计所涉及到的知识点信号与系统信号与系统数字信号处理数字信号处理DSP技术应用技术应用微机接口技术微机接口技术电子设计技术电子设计技术Matlab应用技术应用技术3.考核方式考核方式平时考勤占平时考勤占10%实际操作占实际操作占50%设计报告占设计报告占30%设计答辩占设计答辩占10%4.课程设计目的：课程设计目的：将模拟信号转变为数字信号后再进行处理，是当前信将模拟信号转变为数字信号后再进行处理，是当前信号处理普遍使用的方法，模数转换器（号处理普遍使用的方法，模数转换器（ADC）就是将）就是将模拟信号转换为数字信号的器件。模拟信号转换为数字信号的器件。ADC有有8位，位，10位，位，12位，位，16位等，理论上，转换位数越多，转换精度越位等，理论上，转换位数越多，转换精度越高，但由于受到电路噪声干扰，以及采样频率等因素高，但由于受到电路噪声干扰，以及采样频率等因素的影响，实际上所获得的转换精度（转换位数）要低的影响，实际上所获得的转换精度（转换位数）要低于理论值。所以，计算于理论值。所以，计算ADC的有效转换位数对系统性的有效转换位数对系统性能的评估就显得尤为重要。能的评估就显得尤为重要。5.本次课程设计就是利用本次课程设计就是利用DSP实验装置对模拟信号实验装置对模拟信号进行数字化采样存储，并通过进行数字化采样存储，并通过USB接口传输到计接口传输到计算机中，利用算机中，利用matlab编程对信号进行处理，计算编程对信号进行处理，计算ADC的有效转换位数（的有效转换位数（ENOB）。）。通过调整信号频率、采样频率等参数，获得这些通过调整信号频率、采样频率等参数，获得这些参数与参数与ENOB的关系曲线，最终计算出最佳的的关系曲线，最终计算出最佳的ENOB值。值。6.所需仪器设备：所需仪器设备：信号发生器、示波器、信号发生器、示波器、DSP实验箱、计算机、实验箱、计算机、USB连接电缆连接电缆课程设计内容：课程设计内容：1、接通信号发生器和示波器的电源，调整信号发生器、接通信号发生器和示波器的电源，调整信号发生器 的频率（小于的频率（小于2KHz），幅度（峰峰值小于），幅度（峰峰值小于1V），利），利 用示波器测量确认后，通过连接电缆将信号发生器的用示波器测量确认后，通过连接电缆将信号发生器的 输出连接到输出连接到DSP实验箱的实验箱的INPUT1端口。端口。将将DSP实验箱的实验箱的OUT3端口连接示波器端口连接示波器2、用、用USB连接电缆连接电缆连接主机和连接主机和DSP实验箱实验箱7.3、接通、接通DSP实验箱电源，根据液晶显示屏显示的提实验箱电源，根据液晶显示屏显示的提 示信息进行操作。示信息进行操作。1）上电后，首先选择）上电后，首先选择 4（AD），），按按ENTER键确认键确认2）通过数字键选择采样频率（符合那奎斯特采样定）通过数字键选择采样频率（符合那奎斯特采样定 理），按理），按ENTER键确认键确认3）选择）选择“1”保存保存，通过主机上的采集软件，可将采，通过主机上的采集软件，可将采 集的数据通过集的数据通过USB线上传到主机。选则线上传到主机。选则“2”不保不保 存存，可通过，可通过DSP试验箱的试验箱的OUT3接口，通过示波器接口，通过示波器 观察观察 波形，若系统正常，应该能够看到跟信号发生器波形，若系统正常，应该能够看到跟信号发生器 输出一致的波形，以此来验证电路系统的正确性。输出一致的波形，以此来验证电路系统的正确性。4）若在）若在3）选择）选择“1”保存后，主机会提示安装保存后，主机会提示安装USB驱驱 动，正确安装驱动后，打开主机上的数据采集软动，正确安装驱动后，打开主机上的数据采集软 件，如图所示：件，如图所示：8.数据采集软件界面数据采集软件界面9.5）点击“start”,开始数据传输，若系统工作正常，Successed Transfers 后会显示“5”，表明收到5个数据包，若显示信息不是5，则将DSP试验箱断电，重新开始。6）若5）正常，则主机会产生一个数据文件 USB.DAT，这就是ADC采集的数据，共1024个采样点，每个采样点为12位有效数字，表示为2个字节，高8位在前（其中高4位为0），低8位在后。4、利用matlab编写程序，绘制出时域波形和频谱图，利用公式求出ENOB。5、matlab读取数据的参考源程序如下：要求：读懂程序，进行修改，补充10.clc;clear;close all;FileName,PathName=uigetfile(*.dat,Select the*.dat file);f=fullfile(PathName,filesep,FileName);fid=fopen(f,r);data=fscanf(fid,%x);fclose(fid);data=data(1:2:end)*256+data(2:2:end);datsgn=data;plot(datsgn);%时域波形11.实验要求：实验要求：1）用）用matlab编写程序，绘制时域波形图、频谱图，编写程序，绘制时域波形图、频谱图，计算计算ENOB2）通过改变信号频率和采样频率，获取这些参数与）通过改变信号频率和采样频率，获取这些参数与ENOB的对应关系，绘制出对应曲线图。的对应关系，绘制出对应曲线图。3）设置最佳参数，求出最佳的）设置最佳参数，求出最佳的ENOB，要求计算出，要求计算出的的ENOB7（SNR取取10lg()）4）通过查找资料自己设计最佳的）通过查找资料自己设计最佳的matlab程序算法程序算法 5）参考方法：对采样数据进行）参考方法：对采样数据进行FFT，求出基波能量，求出基波能量和谐波能量，计算出信噪比（和谐波能量，计算出信噪比（SNR），利用公式求解），利用公式求解ENOB 参考公式：参考公式：ENOB=（SNR-1.79）/6.0212.课程设计结束，提交详细的课程设计报告课程设计结束，提交详细的课程设计报告（设计报告要求见下一页）（设计报告要求见下一页）课程设计时间：第一周，课程设计时间：第一周，5天，每天天，每天8小时小时提示：注意采样频率、信号频率、提示：注意采样频率、信号频率、FFT点数点数之间的最佳对应关系。之间的最佳对应关系。参考文献：参考文献：电子科技，电子科技，2010年第年第23卷第卷第3期，期，ADC模数转换器有效位计算模数转换器有效位计算计算机测量与控制计算机测量与控制.2 010.18(9)基于基于Matlab 的高速高精度的高速高精度ADC 测试研究测试研究13.设计报告格式要求设计报告格式要求中文摘要中文摘要设计目的设计目的设计要求设计要求设计内容及步骤设计内容及步骤设计原理（包括理论硬件软件等）设计原理（包括理论硬件软件等）设计结果及分析设计结果及分析设计总结设计总结心得体会心得体会参考文献参考文献14.