准周期信号基2同步数据采集系统的设计

单片机论文

准周期信号基2同步数据采集系统的设计
摘要：介绍了一款基于单片机的倍频电路。该电路能够实现对准周期信号的整周期同步
采样，具有倍频精度高、跟踪速度快、能对准周期信号进行预测和补偿等特点；同时介
绍了一种周期预测的方法和原理以及基于PC总线实现准周期信号的同步数据采集系统。

关键词：准周期信号 整周期采样 单片机 预测
数据采集及其傅立叶分析是信号处理的重要环节和基本手段。众所周知，利用FFT技术
对信号进行频谱分析时，其精度受谱泄漏和栅栏效应等因素的制约。理论研究和实验均
表明：对周期或准周期信号实行按基频整周期同步采集2n个数据，即整周期基2同步采样
，可以减小傅立叶分析中的固有误差——谱泄漏和栅栏效应[1]。
对周期信号，通常可采用由锁相环和分频器组成的锁相倍频电路[2]，实现对信号的整
周期基2同步采样。但对周期缓慢变化的准周期信号，要实现整周期基2同步采样，则非
易事。一文提出一款基于单片机周期预测和补偿，从而实现对准周期信号整周期基2号同
步采样的倍频电路。该电路倍频精度高、跟踪速度快，能对准周期信号进行预测和补偿
，在信号处理和数据采集领域有较好的应用前景。最后给出了基于PC总线实现同步要样
的数据采集系统。

1 准周期信号基2倍频电路的实现
1.1 准周期信号基2倍频原理
设待采集的准周期信号的频率为fx，周期Tx。为了实现对输入信号的整周期同步采样
，要求对输入信号N倍频，即产生一个频率为Nfx的A/D采样脉冲。又设某基准时钟脉冲信
号的频率为fo(fo>>fx),周期为To,对fo进行M分频后，使其恰好等于输入待采集周期信号
频率fx的N倍，即：
Nfx=(f0)/M (1)
或
Tx=M·NT0=N·MT0 （2）
为了实现基2同步采样，通常取：
N=2 n (3)
式(3)中n=4