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《装备制造技术》2019年第11期0引言频谱分析仪是对无线电信号进行测量的必备手段，是从事电子产品研发、生产、检验的常用工具。
随着信息技术的快速发展，现代频谱分析仪朝着数字化、模块化、软件化的方向不断演进。
现代的频谱分析仪中已经采用软件无线电结构，利用模拟的射频接收端和全数字式的中频接收处理系统，实现较高的频率分辨率和多测量功能。
本文基于模块STM32单片机及开发板，采用在STM32使用优化过的DFT （离散傅里叶变换）技术对数据进行处理的频谱分析仪，可广泛用于信号的实时频谱分析，相比传统的频谱分析仪，具有频谱分析误差小，频率分辨率高；具有灵活性、开放性、模块化结构；成本低、便于携带等优点[1]。
1硬件设计硬件模块是由阻抗匹配电路、放大电路、A/D 转换器、STM32单片机、显示模块驱动电路、TFT 液晶显示屏组成，如图1所示。
1.1阻抗匹配电路阻抗匹配在本仪器中主要起到两个作用：一是完成与信号源的输出阻抗匹配；二是完成与后级放大电路输入阻抗的匹配[1]。
标准信号源内阻为50Ω，设计的阻抗匹配电路R 3=50Ω，R 4=1k Ω，设后级放大电路输入等效电阻为R i ，经阻抗匹配后的输入电阻由公式得：Rin =R 3//（R 4+R i ）≈R 3，由于后级放大电路输入等效电阻R i 很大，所以Rin ≈R 3，原理如图2所示。
1.2放大电路本设计采用的放大电路为同相比例放大电路，在本仪器中主要起到的作用是：对经阻抗匹配后输入的微弱信号，放大到A/D 转换器所需要的幅度值且与原输入信号变化规律一致的信号。
设计中所采用的STM32F103单片机A/D 转换器所需要的幅度值范围为0~3V ，设置输入信号幅值0~100mv ，信号放大倍数为30，取R 1=2k Ω，由公式：U O =（1+R f R 1）U i 得，R f =58k Ω，原理图如图3所示。
基于STM32单片机的低频频谱分析仪设计吴剑园（桂林理工大学南宁分校，广西南宁530000）摘要：利用较低成本的低端STM32单片机及开发板，开发出一套廉价便携式的能够实现实时检测、显示复杂信号的各次谐波的幅度及频率的信号分析仪器，创新及其关键技术在于首次在STM32使用优化过的DFT （离散傅里叶变换）技术对数据进行处理，主要技术指标是以图形加文字的形式，动态实时显示信号的频谱图像，刷新率每两秒一帧，最低频率分辨率11Hz ，谐波频率上限511kHz ，测量幅度误差小于2%，谐波频率误差小于5%，功能上可手动调节水平分辨率和垂直分辨率。
单片机课程设计基于STM32F1 的频谱分析仪班级：电子信息工程1111班（学号）：指导老师：题目：基于STM32F1 的频谱分析仪关键词：频谱分析仪，STM32F1，快速傅立叶变换，FFT，双色点阵摘要本设计是基于STM32F1的频谱分析仪。
以STM32F103RBT6为控制核心，双色点阵屏为显示器。
硬件上由电源管理，通信模块，放大电路，以及单片机最小系统组成。
算法上采用简洁稳定的快速傅立叶变换作为主要的核心算法，辅以自动增益控制，实现信号从时域到频域的变换。
通过双色点阵屏显示，具有直观，清晰等特点。
1.引言目前，由于频谱分析仪价格昂贵，学校里只有少数实验室配有频谱仪。
但是电子信息类教学，如果没有频谱仪辅助观察，同学们只能从书本中抽象理解信号的特征，严重影响教学实验效果。
正对这种现状，提出了一种基于STM32F1的简易频谱分析仪的设计方案，其优点是成本低，能够直观的反映信号在频域的特征。
2.系统方案本设计采用STM32F1作为核心处理器，该处理器核架构ARM Cortex-M3，具有高性能、低成本、低功耗等特点。
主控板包括电源模块、红外通信模块、TDA2822放大模块等；信号经过放大电路放大之后，由芯片自带的ADC将模拟信号转换为数字信号，再由主控芯片对数字信号进行快速傅立叶变换，驱动双色点阵屏显示。
软件算法的核心容就是快速傅立叶变换。
如下图为本设计总体框图。
↓↓↓↓↓↓↓↓3.系统硬件设计针对前面提出的整体设计方案，本设计采取模块化策略,将各个功能部分开来设计，最后组合起来。
3.1 电源管理模块系统的核心芯片为STM32F103，常用工作电压为3.3V，同时部的ADC 工作的参考电压也是3.3V，一般的外部电源的电压都为5V，要使系统正常工作，需要将5V的电源电压稳压到3.3V。
常用的78系列稳压芯片已不再适用，必须选择性能更好的稳压芯片。
经综合考虑，本电路采用LM1117-3.3作为电源部分的核心芯片。
2020年软 件2020, V ol. 41, No. 4一种基于STM32F103C8T6单片机DSP 库的音乐频谱谢志平（广东省技师学院，广东 惠州 516100）摘 要: 利用STM32单片机内部的DSP 库功能，将外部输入的音乐信号放大后再送入单片机内部的A/D 转换器，运用STM32内部DSP 库功能进行FFT 运算，采用中断扫描技术，将音乐信号的频谱在32X64全彩点阵屏进行显示，能对音乐信号的频谱进行简单的分析，实现多种随音乐节奏舞动的视觉效果。
关键词: 单片机；DSP 库；FFT ；中断扫描技术中图分类号: TP3 文献标识码: A DOI ：10.3969/j.issn.1003-6970.2020.04.042本文著录格式：谢志平. 一种基于STM32F103C8T6单片机DSP 库的音乐频谱[J]. 软件，2020，41（04）：200 202+228A Music Spectrum Based on DSP Library of STM32F103C8T6 MicrocontrollerXIE Zhi-ping(Guangdong technician college, huizhou 516100, China )【Abstract 】: Use of STM32 MCU internal DSP library function, the music of external input signal amplification and then sent into single chip microcomputer internal A/D converter, use STM32 internal DSP library functions for FFT arithmetic, using interrupt scanning technology, the music signal spectrum in 32 x64 lattice screen for display, full-color to simple music signal spectrum analysis, realize the visual effect of A variety of dance with the music rhythm.【Key words 】: Single chip microcomputer; DSP library; FFT; Interrupt scanning technique0 引言任何周期函数，都可以看作是不同振幅，不同相位正弦波的叠加。
毕业设计（论文）题目基于TMS320F2812的频谱分析仪设计专业电子信息科学与技术学生姓名班级学号B****** B********指导教师指导单位通信与信息工程学院日期：2011年11月7日至2012年6月15日毕业设计（论文）原创性声明本人郑重声明：所提交的毕业设计（论文），是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。
除文中已注明引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
对本研究做出过重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明并表示了谢意。
论文作者签名：日期：年月日摘要随着计算机和微电子技术的飞速发展,基于数字信号处理的频谱分析已经应用到各个领域并且发挥着重要作用。
但是在教学实践过程中,由于频谱分析仪价格昂贵,不能直观地给学生展示信号的频谱,从而使教学效果受到影响。
所以这个时候一个简单的频谱分析仪就显得很是简单实用，可以很直观地观察信号频谱以及对信号的各项参数的观测。
可以为数字信号处理的教学实践带来更多的帮助。
在本论文中采用TI的32位数字信号处理芯片TMS320F2812作为信号采集和处理的核心，通过片上自带的12位模数转换模块进行数据采集。
采集后的数据存储在片内存储器中。
数字处理部分主要是进行快速傅立叶变换的分析。
再通过片内数模转换单元转换为模拟信号输出。
全文介绍了DSP原理， TI公司TMS320系列F2812芯片资源，以及TMS320的软件集成开发环境(CCS)。
对频谱分析的实现作了细致的描述和分析．对数字信号处理中最经典的应用——快速傅立叶变换(FFT)运算，在定点DSP芯片上的实现做了分析和研究。
关键词：TMS320F2812；DSP；频谱分析；FF TABSTRACTNowadays, computer technique and micro electronic technique have developed rapidly. Spectrum analysis which is based on digital signal processing has been put into use in every field. Because of high cost of spectrum analyzer, it can not intuitively show frequency spectrum for students in practice of teaching. This may influence the teaching effect. At this time, a simple spectrum analyzer will be practical. It may intuitively observe signal frequency spectrum and parameters. It will better help teaching practice in digital signal processing.This article uses the 32-bit digital signal processing chip---- TMS320F2812 of TI to be the core of signal acquisition and signal processing. It processes data acquisition with its included 12 conversion module. The collected data are stored in internal storage. The part of digital handing is mainly to make analysis of fast Fourier transform and then transfer into analog output with analog-to-digital conversion unit.The full text introduces DSP theory, F2812 chip resource of TMS320 series in TI Company and CCS. It makes a detailed description of spectrum analysis. FFT operation is the most classical application in digital signal processing. This article also researches and analyzes the enforcement of FFT in DSP chip.Key words：TMS320F2812；DSP；spectrum analyzer；FFT目录第一章绪论................................................. - 1 -1.1论文背景......................................................... - 1 -1.2 FFT简介......................................................... - 1 -1.3 论文工作介绍.................................................... - 1 - 第二章 DSP原理............................................. - 3 -2.1 DSP简介......................................................... - 3 -2.1.1 DSP应用系统介绍.......................................... - 3 -2.2 DSP芯片的基本结构............................................... - 5 -2.2.1哈佛结构................................................... - 5 -2.2.3流水线..................................................... - 5 -2.2.3专用的硬件乘法器........................................... - 6 -2.2.4特殊的DSP指令............................................. - 6 -2.2.5快速的指令周期............................................. - 6 -2.3 TMS320C2000概述................................................. - 7 -2.4 DSP芯片的选择................................................... - 7 -2．5 小结.......................................................... - 8 - 第三章. F2812板及其开发环境CCS .............................. - 9 -3.1 F2812结构....................................................... - 9 -3.1.1 F2812硬件结构............................................. - 9 -3.1.2 F2812功能模块............................................ - 12 -3.1.3 F2812系统配置............................................ - 13 -3.1.4 中央处理单元（CPU）....................................... - 15 -3.2 CCS概述以及配置................................................ - 17 -3.2.1 CCS概述.................................................. - 17 -3.2.2 CCS的配置................................................ - 17 -3.3软件开发流程及代码生成工具...................................... - 19 -3.3.1软件开发流程.............................................. - 19 -3.3.2代码生成工具介绍.......................................... - 20 -3．4小结........................................................... - 20 - 第四章频谱分析原理及其DSP实现............................. - 22 -4.1 A/D转换模块................................................... - 22 -4.1.1 AD转换器的主要技术指标................................... - 23 -4.1.2 模数转换模块的主要特点.................................... - 23 -4.1.3 自动转换排序器的操作原理.................................. - 24 -4.1.4 ADC时钟的预定标......................................... - 26 -4.1.5 A/D转换F2812的实现...................................... - 27 -4.2 抗混叠滤波模块................................................. - 28 -4.3 FFT变换模块.................................................... - 31 -4.3.1 FFT基本原理.............................................. - 31 -4.3.2 FFT的定点DSP实现........................................ - 32 -4.3.3FFT运行结果................................................... - 34 -4.4 频谱分析仪..................................................... - 35 -4.5小结............................................................ - 35 - 结束语...................................................... - 37 - 致谢........................................................ - 38 - 参考文献.................................................... - 39 - 附录........................................................ - 40 -南京邮电大学2012届本科生毕业设计（论文）第一章绪论1.1论文背景随着计算机和微电子技术的飞速发展,基于数字信号处理的频谱分析已经应用到各个领域并且发挥着重要作用。
基于TMS320F2812的虚拟频谱分析仪设计
王雷;周鹏
【期刊名称】《现代科学仪器》
【年(卷),期】2008(000)005
【摘要】随着计算机技术的飞速发展,虚拟仪器也得到了快速的发展.与传统仪器相比较,虚拟仪器在灵活性、多样性等诸多方面都占有优势.随着技术的不断更新,其应用将会越来越广泛,同时对虚拟仪器的要求将进一步提高.将TMS320F2812-DSP 丰富的片上资源、较高的数据处理能力与功能强大的图形化编程虚拟仪器开发平台LabVIEW相结合,并通过USB接口将数据传送到PC机中,由LabVIEW进行信号显示与处理,实现了虚拟频谱分析仪的功能.
【总页数】2页(P31-32)
【作者】王雷;周鹏
【作者单位】河源出入境检验检疫局,广东,517000;安徽工程科技学院,安徽省电气传动与控制重点实验室,安徽,241000
【正文语种】中文
【中图分类】TM935.21
【相关文献】
1.基于LabVIEW和FPGA的多功能虚拟频谱分析仪设计 [J], 潘红;李冶;郭睿楠;王义涛;陆浩
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3.基于虚拟仪器的频谱分析仪设计 [J], 刘华姿
4.基于TMS320F2812与LabVIEW的虚拟仪器测量平台设计 [J], 刘继阔;郭旭东;蔡立雄;周鹏
5.基于虚拟仪器技术的多功能频谱分析仪设计 [J], 胡容;苏文鹤;杨铮;张瑜
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毕业论文基于stm32的低频相位测量仪设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
基于单片机的频谱仪设计发表时间：2019-08-15T15:40:29.510Z 来源：《信息技术时代》2018年12期作者：唐弟杨艺敏[导读] 频谱仪以STM32F103单片机作为主控电路，包含程控衰减模块HMC624，滤波模块、混频模块ADL5801、固定增益放大模块adl5611、检波模块ad8310，利用锁相环芯片ADF4351生成系统扫频信号发生器，输出的信号频率范围为35MHz到400MHz以上。
（桂林电子科技大学信息科技学院，广西桂林 541000）项目支持：2017年大学生创新创业项目“便携式简易频谱仪的设计”，项目编号：201713644035摘要：频谱仪以STM32F103单片机作为主控电路，包含程控衰减模块HMC624，滤波模块、混频模块ADL5801、固定增益放大模块adl5611、检波模块ad8310，利用锁相环芯片ADF4351生成系统扫频信号发生器，输出的信号频率范围为35MHz到400MHz以上。
频谱仪采用两级混频，然后通过检波器对第二中频信号进行模拟检波，输出直流信号给STM32的ADC脚进行采集并处理，此外由程控衰减进行参考电平的调节，最后通过TFT液晶屏显示频率和频谱。
该频谱仪实现了实用频谱仪的频标设置、扫频宽度、参考电平等功能。
关键词：STM32；ADF4351adl5801；混频Design of SpectrometerAbstract：The spectrum analyzer uses STM32F103 MCU as the main control circuit,including program-controlled attenuation module HMC624,filtering module,mixing moduleADL5801,fixed gain amplification module adl5611,detection module ad8310.The system sweep signal generator is generated by using phase-locked loop chip ADF4351,and the output signal frequency range is over 35MHz to 400MHz.The spectrum analyzer uses two-stage mixing,and then simulates the second IF signal through the detector.The output DC signal is collected and processed by the ADC foot of STM32.In addition,the reference level is adjusted by programmable attenuation.Finally,the frequency and spectrum are displayed by TFT LCD screen.The spectrum analyzer realizes the functions of frequency standard setting,sweep width and reference electric equality of practical spectrum analyzer.Key words：STM32; ADF4351; adl5801; mixing引言技术不断发展，信号频率越来越高、精度要求越来越高、工程作业环境越来越复杂等等挑战不断催促着频谱仪更新换代。
基于ARM和DDS的频谱分析仪的设计与实现-科技哲学论文基于ARM和DDS的频谱分析仪的设计与实现-科技哲学论文摘要：提出一种基于ARM平台的频谱分析方案，利用快速傅里叶变换原理，实现信号的频谱分析和显示。
使用DDS电路作为频谱分析中的信号发生器，信号经过幅度调整电路后，由STM32内部的A/D 进行采样，对数字化后的信号做快速傅里叶变换(FFT)运算，将变换后各频率点上的幅度谱显示在LCD上。
实验结果表明，该频谱分析仪完全可以满足0～20 kHz的低频段频谱分析需求，可应用于音频信号的频谱分析处理中，由于成本低，具有一定的应用价值。
关键词：频谱分析; 直接数字频率合成; 幅度调整电路; 快速傅里叶变换引言：过去许多年，频谱分析仪在汽车，工业制造，通信信号处理等行业已成为一种非常有用的工具[1]。
通常可用示波器观察一个信号的波形、幅度、频率等，但对于复杂信号的一些信息无法仅通过波形、幅度、频率获取。
如果由时域分析转至频域分析，就能观察到各个频率点上的功率幅度大小分布情况。
频谱分析仪按照其原理可分为模拟和数字频谱分析仪。
随着时代的发展，工程应用复杂化，产品更新更快，对于频谱分析仪的精度要求更高，处理速度要求更快，传统的模拟频谱分析仪由于体积庞大、功能单一、价格昂贵已不适应时代需求，正逐步向数字频谱分析仪发展[2]。
随着无线通信的发展，对频谱分析要求日益剧增，在通信有限的频带中，频域的谱分析变得非常重要[3]。
各种通信网络的发展以及频谱资料的缺乏使通信频段正在向更高的频段扩展，因此要求频谱分析仪能够满足更高频段测试的需要[4]。
目前，实现信号的频谱分析的方法主要有：采用通用数字信号处理芯片实现、采用专用DFT/FFT芯片与 DSP芯片实现和采用FPGA实现[5]。
虽然DSP，FPGA处理芯片在处理高频信号和大量数据时有很多优点，但是对于低频的音频信号，ARM芯片也可较快且准确地处理并显示频谱分析结果。
单片机课程设计基于STM32F1 的频谱分析仪班级：电子信息工程1111班（学号）：指导老师：题目：基于STM32F1 的频谱分析仪关键词：频谱分析仪，STM32F1，快速傅立叶变换，FFT，双色点阵摘要本设计是基于STM32F1的频谱分析仪。
以STM32F103RBT6为控制核心，双色点阵屏为显示器。
硬件上由电源管理，通信模块，放大电路，以及单片机最小系统组成。
算法上采用简洁稳定的快速傅立叶变换作为主要的核心算法，辅以自动增益控制，实现信号从时域到频域的变换。
通过双色点阵屏显示，具有直观，清晰等特点。
1.引言目前，由于频谱分析仪价格昂贵，学校里只有少数实验室配有频谱仪。
但是电子信息类教学，如果没有频谱仪辅助观察，同学们只能从书本中抽象理解信号的特征，严重影响教学实验效果。
正对这种现状，提出了一种基于STM32F1的简易频谱分析仪的设计方案，其优点是成本低，能够直观的反映信号在频域的特征。
2.系统方案本设计采用STM32F1作为核心处理器，该处理器核架构ARM Cortex-M3，具有高性能、低成本、低功耗等特点。
主控板包括电源模块、红外通信模块、TDA2822放大模块等；信号经过放大电路放大之后，由芯片自带的ADC将模拟信号转换为数字信号，再由主控芯片对数字信号进行快速傅立叶变换，驱动双色点阵屏显示。
软件算法的核心容就是快速傅立叶变换。
如下图为本设计总体框图。
↓↓↓↓↓↓↓↓3.系统硬件设计针对前面提出的整体设计方案，本设计采取模块化策略,将各个功能部分开来设计，最后组合起来。
3.1 电源管理模块系统的核心芯片为STM32F103，常用工作电压为3.3V，同时部的ADC工作的参考电压也是3.3V，一般的外部电源的电压都为5V，要使系统正常工作，需要将5V的电源电压稳压到3.3V。
常用的78系列稳压芯片已不再适用，必须选择性能更好的稳压芯片。
经综合考虑，本电路采用LM1117-3.3作为电源部分的核心芯片。
STM32 音乐频谱分析2011-12-11 03:06:03| 分类：制作类 | 标签： |举报 |字号大中小订阅呵呵，在昨天的基础上，进行了改进。
采样频率为12.3Khz，256点FFT。
视频：其实这玩意不难做，音频信号采集，我的方法是将电脑出来的信号用TDA2822放大，然后给单片机AD口，剩下就是软件上的了。
说起TDA2822，还是挺不错的一款功率放大芯片，本只想用来做信号放大用的，但baidu了下它和看它的数据手册，都多用来做小功率功放。
呵呵，那就也做一个吧。
TDA2822的典型应用电路如下：这电路很普通，没什么特别，参数也不用调整，直接搭出来，就正常的工作。
接下来就是将放大后的信号给单片机，这里问题就来了，电路中C4，C5是干什么，给单片机的话要不要加？于是开始baidu，google，但没找到合适解答，于是翻了翻模电书，里面还真讲到功率放大器，，TDA2822是OTL功放，输出电容起耦合作用，因为OTL功放在在静态时输出端都会有Vcc/2伏的输出，这样会搞坏喇叭，所以需要加个电容，隔离。
单片机处理的话就不用输出电容了。
如果用示波器一看，结果就很明显，如下图，下面的信号是加了电容，上面是没加。
做好电路后理所当然的准备将功放输出端接到单片机上，但突然一想，不对啊，功放我给11.1V供电，那输出不就有5V左右电压？而STM32是3.3V！不烧了才怪！幸好TDA2822工作电压范围在1.8~12V间，所以就给它3.3V行了。
这样一来基本就没问题了。
第二个的输出电容还是保留，作个对比。
好了，接下来就是程序了。
首先就得确定采样率，就是间隔多久采一个点。
刚开始不是很懂，用的40kHz，也成，但要是做音频频谱分析没必要那么高了。
这里有些资料：音频的频率范围及表现力度音频的频率范围、音质的评价标准一般认为20Hz－20kHz是人耳听觉频带，称为“声频”。
这个频段的声音称为“可闻声”，高于20kHz 的称为“超声”，低于20Hz的称为“次声“。
基于STM32DSP库的音乐频谱设计音乐频谱设计是指将音频信号转换为频谱表示，以便可视化和分析音频信号中的频率成分。
在STM32系列微控制器上，可以使用STM32DSP库来实现音乐频谱设计。
STM32DSP库是针对STM32系列微控制器的数字信号处理库，提供了一系列的函数和算法用于实现音频信号的处理和分析。
在使用DSP库进行音乐频谱设计时，主要包括以下几个步骤：1.音频输入：首先需要将音频信号输入到STM32微控制器中，可以通过外部音频输入设备或者内部音频模块将音频信号输入到STM32的ADC模块中。
2.采样和滤波：使用STM32ADC模块对音频信号进行采样，并采用数字滤波器对信号进行去噪和滤波操作，以提高频谱分析的准确度。
3.快速傅里叶变换（FFT）：使用STM32DSP库中的FFT函数对音频信号进行快速傅里叶变换，将时域信号转换为频域信号。
4.频谱显示：将频域信号表示为频谱图形，可以使用LCD显示模块或者LED灯阵列来实现频谱可视化。
可以使用STM32的GPIO和SPI接口来连接LCD模块或者LED灯阵列。
5.频谱分析：对频谱进行分析，可以计算不同频率范围内的能量峰值、频率分布等信息，以实现音乐频谱的可视化效果。
在进行音乐频谱设计时，还可以结合其他音频处理算法，如均衡器、动态压缩等来改善音频效果。
可以使用STM32DSP库中的滤波、压缩等函数来实现这些功能。
总结起来，基于STM32DSP库的音乐频谱设计主要包括音频输入、采样和滤波、FFT变换、频谱显示和分析等步骤。
通过使用STM32系列微控制器和DSP库的优势，可以实现高效、准确的音乐频谱设计，为音频应用提供更好的用户体验。
授课学期2014 学年至2015 学年第一学期学院电子工程学院专业电子信息工程罗春华何振华李智灵吴诗凤凌琼娜任课教师秦兴盛成绩阅读教师签名日期广西师范大学学工部（处）制基于stm32的低频相位测量仪设计摘要：本设计提出了一种基于stm32f103rbt6单片机开发的低频数字相位测量仪的方案。
主要包括相位测量模块、单片机最小系统、显示模块的设计。
可以对低频率范围的信号进行相位等参数的精确测量，测相绝对误差不大于4°。
相位测量模块采用对输入的两路信号（同频率、不同相位）通过比较器整形、鉴相器异或之后得到的相位差，输入到单片机的中断口进行数据采集处理；采用LCD1602显示被测信号的相位差。
硬件结构简单，软件采用汇编语言实现，程序简单可读写性强、效率高。
与传统的电路系统相比，其有处理速度快、稳定性高、性价比高的优点。
关键词相位差单片机低频误差THE DESIGN OF LOW-FREQUENCYPHASE-MEASURING INSTRUMENTHARDWARE CIRCUITABSTRACTThe design of this low-frequency digital phase measurement program based on stm32f103rbt6.It include phase measurement modules, the smallest single-chip systems, display module, power module design. It can make precision measurement of low-frequency range phase of the signal parameters, measurement of absolute error no greater than 1.Phase measurement modules use two input signals(The same frequency and different phase)Through the comparator shaping XOR phase detector of the phase, To the microcontroller interrupt input port for data acquisition and processing. We choose LCD to display the measured phase difference signal. The is shown by assembly language. The program can be read and written simply and strongly and = psc; 时钟分割TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;模式TIM_TimeBaseInit(TIM5, &TIM_TimeBaseStructure);基本初始化}结束语本次课程设计让我们懂得了如何去设计一个电路，如何排解遇到的困难，解决遇到的问题，在老师的带领下，我们一步步走向课程设计的尾声，做出了我们的作品，有很大的收获。
单片机课程设计基于STM32F1 的频谱分析仪班级：电子信息工程1111班姓名（学号）：指导老师：题目：基于STM32F1 的频谱分析仪关键词：频谱分析仪，STM32F1，快速傅立叶变换，FFT，双色点阵摘要本设计是基于STM32F1的频谱分析仪。
以STM32F103RBT6为控制核心，双色点阵屏为显示器。
硬件上由电源管理，通信模块，放大电路，以及单片机最小系统组成。
算法上采用简洁稳定的快速傅立叶变换作为主要的核心算法，辅以自动增益控制，实现信号从时域到频域的变换。
通过双色点阵屏显示，具有直观，清晰等特点。
1.引言目前，由于频谱分析仪价格昂贵，学校里只有少数实验室配有频谱仪。
但是电子信息类教学，如果没有频谱仪辅助观察，同学们只能从书本中抽象理解信号的特征，严重影响教学实验效果。
正对这种现状，提出了一种基于STM32F1的简易频谱分析仪的设计方案，其优点是成本低，能够直观的反映信号在频域的特征。
2.系统方案本设计采用STM32F1作为核心处理器，该处理器内核架构ARM Cortex-M3，具有高性能、低成本、低功耗等特点。
主控板包括电源模块、红外通信模块、TDA2822放大模块等；信号经过放大电路放大之后，由芯片自带的ADC将模拟信号转换为数字信号，再由主控芯片对数字信号进行快速傅立叶变换，驱动双色点阵屏显示。
软件算法的核心内容就是快速傅立叶变换。
如下图为本设计总体框图。
3.系统硬件设计针对前面提出的整体设计方案，本设计采取模块化策略,将各个功能部分开来设计，最后组合起来。
3.1 电源管理模块系统的核心芯片为STM32F103，常用工作电压为3.3V，同时内部的ADC工作的参考电压也是3.3V，一般的外部电源的电压都为5V，要使系统正常工作，需要将5V的电源电压稳压到3.3V。
常用的78系列稳压芯片已不再适用，必须选择性能更好的稳压芯片。
经综合考虑，本电路采用LM1117-3.3作为电源部分的核心芯片。
外部电源5V输入LM1117-3.3稳压为3.3V。
由于点阵屏显示部分的电流较大，但是不在我们主控板上，所以暂不做考虑。
电路图如下。
3.2 信号放大模块TDA2822是OTL功放，输出电容起耦合作用，因为OTL功放在在静态时输出端都会有Vcc/2伏的输出，这样会搞坏扬声器，所以需要加个电容，隔离。
单片机处理的话就不用输出电容了。
STM32的AD模拟口输入的电压不能太大，超过了ADC的参考电压可能就直接烧毁了，还好TDA2822的工作电压范围广，直接给它3.3V供电就行。
输出的1.6V连到单片机的模拟口。
3.3 单片机最小系统该部分主要就是复位电路以及晶体振荡器:3.4 红外遥控电路3.5 PCB设计图4.系统软件设计软件设计上由控制核心STM32F1对采样转换得到的数字信号进行处理，计算出各个频率分量的幅值，驱动点阵屏显示。
下图是软件流程：4.1.快速傅立叶变换以及相关原理数字信号的傅里叶变换,通常采用离散傅里叶变换(DFT)方法。
DFT 存在的不足是计算量太大,很难进行实时处理。
计算一个N 点的DFT ,一般需要2N 次复数乘法和N(N-1)次复数加法运算.因此,当N 较大或要求对信号进行实时处理时,往往难以实现所需的运算速度。
1965年,J.W.Cooly 和J.W.Tukey 发现了DFT 的一种快速算法,经其他学者进一步改进, 很快形成了一套高效运算方法,这就是现在通用的快速傅里叶变换, 简称FFT( The Fast Fourier Transform)。
快速傅里叶变换的实质是利用式(1)中的权函数nk N W 的对称性和周期性,把N 点DFT 进行一系列分解和组合,使整个DFT 的计算过程变成一系列叠代运算过程,使DFT 的运算量大大简化,为DFT 及数字信号的实时处理和应用创造了良好的条件。
快速傅里叶变换算法如下：错误!未找到引用源。
由(1)式可知，对每一个n ，计算X(ｎ)须作N 次复数乘法及N-1次复数加法，要完成这组变换共需错误!未找到引用源。
次乘法及N(N-1)次复数加法。
但以下介绍的快速傅里叶变换的算法，可大大减少运算次数，提高工作效率。
当2r N =时，n 和k 可用二进制数表示：1212012022r r r r r r n n n n n n n ------=+++=错误!未找到引用源。
1212012022r r r r r r k k k k k k k ------=+++=又记 N W eρπ-=,则（1）式可改写为 0011011112001200()()r p r r r r k k k X n n n x k k k W =-=----==∑∑∑ （2）式中：1212120120(22)(22)r r r r r r r r P nk k k k n n n --------==+++⨯+++ 12112212011202(22)2(22)2r r r r r r r r r r r r n n n k n n n k P W W W ------------++++++=120120(22)r r r r K n n n W ----+++ (3) 因为22[]1r r N N W W e πρ===所以（2）可改成0011011112001200()()r r r r r k k k X n n n x k k k =-=----=∑∑∑12112212120112020120(22)2(22)2(22)r r r r r r r r r r r r r r r r n n n k n n n k K n n n W W W ----------------+++++++++ （4） 201201300020()()r r r k x n n k k x n k k -=--=∑102(2)22r n n r k W -+- (5) 120011()()r r r r X n n n x n n n ---= 则式（５）即为式（４）的分解形式。
将初始数据代入式（５）的第一个等式，可得每一组计算数据，一般将痗L-1组计算数据代入式（５）的第L 个等式，计算后可得第L 组计算数据（L ＝１，２，…，γ），计算公式也可表示为 10110200120()()r r r r k x n k k x k k k -=---=∑121200(22)r r r r n n n k W ----+++= 10121201012120(0)(0)P l r r r l r r r x n n n k k k x n n n k k k W --------+ （6） 式中121120222r r r l l P n n n -----=+++ （7）根据式（６），第L 个数组中每个120120()()l l r r r r x k x n n n k k k ----= 的计算只依赖于上一个数组的两个数据这两个数据的标号相差12/2Y l N -=，即/2l j i n =+，而且这两个数据只用于计算第L 个数组中标号的数据（等号右端为二进制数）。
当1l n -分别取０和１时，分别有,/2l k i k j i n ===+。
因此，用上一组的两个数据计算所得的两个新数据仍可储存在原来位置，计算过程中只需要N 个存储器。
将()l x i 与(/2)l l x i n +称为第L 个数组中的对偶结点对。
计算每个对偶结点对只需一次乘法，事实上由式（６）可得11()()[]2p l l lN x i x i i W -=++ 211()()[]22p l l l l l N N x i x i x i W --+=++ 式中：l r l r n P ---++=2...22210n ；02222...22n n P l r l r l r ----+++=别为式（７）中1-l n 取０，１时对应的P 值。
因2/21112N P P P R +=+=-，于是对偶结点的p W 有如下关系：111222][P NP N NP P W e W W -===+-+ρπ,因此式（６）可表示为1111()()[]2()()[]22p l l l lp l l l l l N x i x i x i W N N x i x i x i W ----=+++=++ P 的求法：在)(i x l 中，i 写成二进制数01110......k k n n n l r l ---右移l r -位，就成为 110...0...0-l n n n 颠倒位序得),...,2,1(0...0...011r l n n n p l ==-式（５）吕，前面的γ个等式，每个等式均对应一组数据进行计算，每组数据都有N/２对结点，根据式（９），每对结点只需作１次乘法和２次加法，因此，每组数据只需N/2次乘法和N 次加法，因而完成γ组数据的计算共需N γ/2次乘法和N γ次加法。
音频的频率范围及表现力度：音频的频率范围、音质的评价标准一般认为20Hz －20kHz 是人耳听觉频带，称为“声频”。
这个频段的声音称为“可闻声”，高于20kHz 的称为“超声”，低于20Hz 的称为“次声“。
所谓声音的质量，是指经传输、处理后音频信号的保真度。
目前，业界公认的声音质量标准分为4级，即：数字激光唱盘CD-DA 质量，其信号带宽为10Hz~20kHz ；调频广播FM 质量，其信号带宽为20Hz~15kHz ；调幅广播AM 质量，其信号带宽为50Hz~7kHz ；电话的话音质量，其信号带宽为200Hz~3400Hz 。
可见，数字激光唱盘的声音质量最高，电话的话音质量最低。
除了频率范围外，人们往往还用其它方法和指标来进一步描述不同用途的音质标准。
音频频率范围一般可以分为四个频段，即：低频段（30—150HZ ）；中低频段（30—150HZ ）；中低频（150—500HZ ）；中高频段（500—5000HZ ）；高频段（5000—20kHZ ）。
30—150HZ频段：能够表现音乐的低频成分，使欣赏者感受到强劲有力的动感。
150—500HZ频段：能够表现单个打击乐器在音乐中的表现力，是低频中表达力度的部分。
500—5000HZ频段：主要表达演唱者或语言的清淅度及弦乐的表现力。
5000—20kHZ频段：主要表达音乐的明亮度，但过多会使声音发破。
由于我们主要是对音频信号进行处理，并且一般音频信号的能量一般集中在低频部分，所以我们选择12KHz的采样频率比较合适。
FFT结果的物理意义：一个模拟信号，经过ADC采样之后，就变成了数字信号。
采样定理告诉我们，采样频率要大于信号频率的两倍采样得到的数字信号，就可以做FFT变换了。
