数据采集存储系统实验报告
网络数据实验报告
1. 熟悉网络数据采集的基本原理和方法；2. 掌握网络数据采集工具的使用；3. 学习网络数据解析和存储的方法；4. 了解网络数据在实际应用中的价值。
二、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 网络数据采集工具：Wireshark3. 数据存储：MySQL数据库三、实验内容1. 网络数据采集（1）启动Wireshark，选择合适的网络接口进行抓包；（2）设置抓包过滤器，例如：只抓取HTTP协议的数据包；（3）观察网络数据包的传输过程，了解数据包的结构和内容。
2. 网络数据解析（1）利用Wireshark的解析功能，分析HTTP协议数据包的内容，如URL、请求方法、请求头、响应头等；（2）对捕获到的数据包进行整理，提取有用的信息，如IP地址、端口号、时间戳等；（3）分析数据包传输过程中的异常情况，如数据包丢失、重传等。
3. 网络数据存储（1）在MySQL数据库中创建表结构，用于存储网络数据；（2）编写Python脚本，将解析后的网络数据导入MySQL数据库；（3）验证数据存储的正确性，查询数据库中的数据，进行统计分析。
1. 网络数据采集（1）打开Wireshark，选择网络接口，开始抓包；（2）设置过滤器：http；（3）观察抓包结果，记录下有用的数据包。
2. 网络数据解析（1）打开Wireshark的“详情”面板，分析HTTP协议数据包的内容；（2）提取有用的信息，如IP地址、端口号、时间戳等；（3）整理数据包，编写Python脚本，将解析后的数据存储到MySQL数据库。
3. 网络数据存储（1）在MySQL数据库中创建表结构，如：```CREATE TABLE network_data (id INT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,ip VARCHAR(15),port INT,timestamp DATETIME,url VARCHAR(255),method VARCHAR(10),status_code INT);```（2）编写Python脚本，导入解析后的数据到MySQL数据库：```pythonimport mysql.connectorimport json# 连接MySQL数据库db = mysql.connector.connect(host="localhost",user="root",password="123456",database="network_data")cursor = db.cursor()# 提取数据包信息def extract_packet_info(packet):# 获取IP地址、端口号、时间戳、URL、请求方法、状态码等信息 ip = packet.ip.srcport = packet['TCP'].porttimestamp = packet.timeurl = packet['HTTP'].URLmethod = packet['HTTP'].Request-Line.split()[0]status_code = packet['HTTP'].Status-Line.split()[1]return (ip, port, timestamp, url, method, status_code)# 插入数据到MySQL数据库def insert_data(packet_info):query = "INSERT INTO network_data (ip, port, timestamp, url, method, status_code) VALUES (%s, %s, %s, %s, %s, %s)"cursor.execute(query, packet_info)mit()# 主函数def main():# 遍历所有数据包for packet in packets:# 提取数据包信息packet_info = extract_packet_info(packet)# 插入数据到MySQL数据库insert_data(packet_info)if __name__ == "__main__":main()```（3）验证数据存储的正确性，查询数据库中的数据，进行统计分析。
单片机 数据采集系统 实验报告
单片机数据采集系统实验报告1、被测量温度范围：0-120℃，温度分辨率为0.5℃。
2、被测温度点：2个，每5秒测量一次。
3、显示器要求：通道号2位，温度4位（精度到小数点后一位）。
显示方式为定点显示和轮流显示。
4、键盘要求：（1）定点显示设定；（2）轮流显示设定；（3）其他功能键。
设计内容：1、单片机及电源模块设计：单片机可选用AT89S51及其兼容系列，电源模块可以选用7805等稳压组件，本机输入电压范围9-12v。
2、存储器设计：扩展串行I2C存储器AT24C02。
要求：AT24C02的SCK接P3.2AT24C02的SDA接P3.42、传感器及信号转换电路：温度传感器可以选用PTC热敏电阻，信号转换电路将PTC输出阻值转换为0-5V。
3、A/D转换器设计：A/D选用ADC0832。
要求：ADC0832的CS端接P3.5ADC0832的DI端接P3.6ADC0832的DO端接P3.7ADC0832的CLK端接P2.14、显示器设计：6位共阳极LED显示器，段选（a-h）由P0口控制，位选由P2.2-P2.7控制。
数码管由2N5401驱动。
5、键盘电路设计：6个按键，P2.2-P2.7接6个按键，P3.4接公共端，采用动态扫描方式检测键盘。
6、系统软件设计：系统初始化模块，键盘扫描模块，数据采集模块，标度变换模块、显示模块等。
设计报告要求：设计报告应按以下格式书写：（1）封面；（2）设计任务书；（3）目录；（4）正文；（5）参考文献。
其中正文应包含以下内容：（1）系统总体功能及技术指标描述；（2）各模块电路原理描述；（3）系统各部分电路图及总体电路图（用PROTEL绘制）；（4）软件流程图及软件清单；（5）设计总结及体会。
数据采集实验报告
引言概述数据采集是指收集并记录各种形式的数据以用于进一步分析和决策的过程。
在现代社会，数据采集已经成为了许多领域中不可或缺的一部分，如科学研究、商业分析和市场调研等。
本实验报告旨在介绍一个数据采集实验的过程和结果，以及对实验中遇到的挑战和解决方案的讨论。
正文内容1.实验背景1.1.引言数据采集是科学研究中的重要环节。
本实验旨在通过各种手段和方法采集有关消费者购物行为的数据，以便进一步分析和研究。
1.2.数据采集目的我们的目标是了解消费者的购物习惯和偏好，以及他们在购物过程中面临的问题和需求。
通过收集数据，我们可以得到一些有关市场趋势和消费行为的洞见，帮助企业制定更有效的营销策略。
1.3.数据采集方法我们采用了多种数据采集方法，包括在线调查、观察和采访等。
这些方法相互补充，可以提供更全面和准确的数据。
2.数据采集过程2.1.在线调查我们设计了一个在线调查问卷，针对消费者的购物行为和偏好进行了提问。
通过社交媒体和电子邮件的方式，向目标受众发送了问卷，并鼓励他们分享给其他人。
2.2.观察我们在几家商场和超市进行了观察实验。
观察者注意到消费者在购物过程中的行为，观察并记录了他们的购物车内容、购买决策过程和顾客间的互动。
2.3.采访我们选择了一些消费者进行了面对面的采访，了解他们的购物动机、偏好和体验。
通过这种方式，我们可以更深入地了解消费者的心理需求和感受。
3.实验结果分析3.1.在线调查结果我们收集到了大量的在线调查数据，通过数据分析，我们得出了一些有关消费者购物行为和偏好的结论。
例如，大多数消费者更喜欢在线购物，尤其是年轻人群体。
价格和品质是他们购买产品的最重要考虑因素。
3.2.观察结果通过观察实验，我们发现消费者在购物过程中更倾向于选择促销商品和品牌忠诚度较高的产品。
我们还注意到了一些购物环境对消费者行为的影响，如音乐和展示布局等。
3.3.采访结果通过采访实验，我们得到了一些有关消费者心理需求和感受的见解。
数据采集系统实验报告报告
任务要求1．4路模拟量输入，输入电压范围0~5V，分辨率8位，转换时间100us，具有显示（数码管）测量结果（用10进制显示直流电压值或交流电压峰值）的功能；2．1路模拟量输出，用来分别重现4路被采信号的波形（供示波器观测）摘要本数据采集系统是基于单片机AT89C51来完成的，4路的模拟电压通过通用的8位A/D 转换器ADC0809转换成数字信号后，由单片机进行数据处理，并将处理后的数据送LED显示器显示。
再经过常用的8位D/A转换器DAC0832将数字数据转换成模拟量，供示波器观测。
一、系统的方案选择和论证根据题目基本要求，可将其划为如下几个部分：●4路模拟信号A/D转换●单片机数据处理●LED显示测量结果●D/A转换模拟量输出系统框图如图1所示：图1 单片机数据采集系统框图1、4路模拟信号A/D转换由于被测电压范围为0~5V，分辨率为8位，转换时间为100us，所以A/D转换部分，本系统选择常用的8路8位逐次逼近式A/D转换器ADC0809。
ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装。
下面说明各引脚功能。
IN0～IN7：8路模拟量输入端。
2-1～2-8：8位数字量输出端。
ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路。
ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。
START：A／D转换启动信号，输入，高电平有效。
EOC：A／D转换结束信号，输出，当A／D转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。
OE：数据输出允许信号，输入，高电平有效。
当A／D转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。
CLK：时钟脉冲输入端。
要求时钟频率不高于640KHZ。
REF（+）、REF（-）：基准电压。
Vcc：电源，单一＋5V。
GND：地。
ADC0809的工作过程是：首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存入地址锁存器中。
此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。
数据采集与处理实验报告
数据采集与处理实验报告本次实验主要涉及数据采集和处理领域，旨在通过实验练习，学习并掌握数据采集和处理的基本原理、方法和技巧。
一、实验过程1. 数据采集本次实验使用的是Python编程语言进行数据采集。
首先，我们需要了解一下Python中的一些库和工具。
在本次实验中，我们使用的是requests、BeautifulSoup以及pandas 库。
requests库用于发送网络请求，BeautifulSoup库用于解析网页内容，pandas库用于数据分析和处理。
我们选取的数据源是某网站的文章内容，通过requests库发起网络请求，获取到HTML文件，然后使用BeautifulSoup库解析HTML文件，获取我们需要的信息，最终将数据保存为CSV文件。
2. 数据处理数据处理采用了pandas库。
首先，我们读取CSV文件，并将其转换为DataFrame对象。
然后，根据我们的需求对数据进行处理和统计。
本次实验主要运用了一些常用的数据处理方法，如数据清洗、数据筛选、数据排序等方法。
二、实验结果最终，我们成功地采集了指定网站的文章内容，将其保存为CSV文件，并且使用pandas库对数据进行了处理和分析。
下面是我们得到的一些结果：1. 文章数量统计我们对采集到的数据进行统计，获得了文章的数量和发布时间分布。
通过分析，我们发现文章数量最多的月份是3月，共有89篇文章。
2. 词频统计为了更好地分析文章内容，我们对文章进行词频统计。
我们选取了频率较高的10个词汇，分别为：好看、漂亮、特别、好吃、好评、推荐、喜欢、值得、性价比、优惠。
其中，好看是出现最频繁的词汇，共出现了111次。
3. 价格筛选我们对文章中的价格信息进行筛选，并计算其平均值、最大值和最小值。
结果表明，文章中价格的平均值为105元，最大值为199元，最小值为12元。
通过本次实验，我们对数据采集和处理有了更深入的了解。
在数据采集方面，我们学会了如何使用Python编程语言和相关库进行数据爬取和解析。
采集系统的课程设计
采集系统的课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握采集系统的基本概念和原理，了解其在信息技术领域的应用。
2. 使学生掌握采集系统的数据获取、处理、存储和传输的基本方法。
3. 帮助学生了解采集系统在不同场景下的实际应用和案例分析。
技能目标：1. 培养学生运用所学知识设计简单的采集系统解决方案的能力。
2. 提高学生使用相关软件和工具进行数据采集、处理和分析的技能。
3. 培养学生团队协作、沟通表达和问题解决的能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对信息技术领域的兴趣，培养其探索精神和创新意识。
2. 培养学生严谨、认真、负责的学习态度，养成良好学习习惯。
3. 引导学生关注采集系统在社会生活中的应用，提高其信息素养和社会责任感。
本课程针对年级学生的特点，结合课本内容，注重理论与实践相结合，培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。
通过本课程的学习，使学生能够掌握采集系统的相关知识，具备一定的实际应用能力，为后续学习打下坚实基础。
同时，注重培养学生的情感态度和价值观，使其成为具有创新精神和实践能力的新时代人才。
二、教学内容1. 采集系统概述- 采集系统的基本概念- 采集系统的发展历程- 采集系统的应用领域2. 采集系统的工作原理与组成- 数据获取、处理、存储和传输的基本原理- 采集系统的硬件和软件组成- 常用传感器及其作用3. 数据采集方法与技术- 数据采集的基本方法- 常见数据采集技术及其优缺点- 无线传感器网络技术4. 数据处理与分析- 数据预处理方法- 数据压缩与存储技术- 数据分析与应用5. 采集系统在实际应用中的案例分析- 环境监测领域- 智能家居领域- 健康医疗领域6. 采集系统的设计与应用- 采集系统设计的基本原则- 采集系统设计步骤与方法- 采集系统在实际项目中的应用案例本教学内容依据课程目标，结合课本内容进行选择和组织，注重科学性和系统性。
教学大纲明确教学内容安排和进度，确保学生能够循序渐进地掌握采集系统的相关知识。
大数据分析实验报告(3篇)
第1篇一、实验背景随着互联网技术的飞速发展，数据已经成为现代社会的重要资源。
大数据分析作为一种新兴的技术手段，通过对海量数据的挖掘和分析，为企业、政府和研究机构提供了决策支持。
本实验旨在通过实际操作，掌握大数据分析的基本流程和方法，提高对大数据技术的理解和应用能力。
二、实验目的1. 熟悉大数据分析的基本流程。
2. 掌握常用的数据预处理方法。
3. 熟悉大数据分析工具的使用。
4. 能够对实际数据进行有效的分析和解读。
三、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 数据库：MySQL 5.73. 编程语言：Python 3.74. 大数据分析工具：Pandas、NumPy、Matplotlib、Scikit-learn5. 云计算平台：阿里云四、实验内容（一）数据采集本实验选取某电商平台的用户购买数据作为分析对象，数据包含用户ID、购买时间、商品ID、商品类别、购买金额等字段。
（二）数据预处理1. 数据清洗：去除重复数据、处理缺失值、修正错误数据。
2. 数据转换：将时间戳转换为日期格式，对金额进行归一化处理。
3. 特征工程：提取用户购买行为特征，如购买频率、购买金额等。
（三）数据分析1. 用户画像：分析用户购买偏好、购买频率等特征。
2. 商品分析：分析商品销量、商品类别分布等特征。
3. 购买行为分析：分析用户购买时间分布、购买金额分布等特征。
（四）实验结果与分析1. 用户画像分析根据用户购买数据，我们可以得出以下结论：（1）年轻用户购买频率较高，偏好时尚、电子产品等商品。
（2）中年用户购买金额较高，偏好家居、家电等商品。
（3）老年用户购买频率较低，偏好健康、养生等商品。
2. 商品分析根据商品购买数据，我们可以得出以下结论：（1）电子产品销量最高，其次是家居、家电等商品。
（2）商品类别分布较为均匀，但电子产品、家居、家电等类别占比相对较高。
3. 购买行为分析根据购买时间、购买金额等数据，我们可以得出以下结论：（1）用户购买时间主要集中在上午10点到下午6点。
数据采集_设计实验报告
一、实验目的1. 理解数据采集系统的基本原理和组成；2. 掌握数据采集系统的设计方法和步骤；3. 学会使用数据采集设备进行数据采集；4. 分析和解读采集到的数据。
二、实验原理数据采集系统是指将各种物理量、化学量、生物量等转换成数字信号，并存储、处理和分析的系统。
它由数据采集器、信号调理电路、数据传输线路和数据处理软件等组成。
三、实验器材1. 数据采集器：采用USB接口的数据采集器，可连接计算机；2. 信号调理电路：包括放大器、滤波器等；3. 计算机及数据处理软件；4. 模拟信号源：提供不同的模拟信号；5. 连接线及电源。
四、实验步骤1. 数据采集器与计算机连接，打开数据处理软件；2. 设计信号调理电路，对模拟信号进行放大、滤波等处理；3. 将信号调理电路与数据采集器连接，并连接模拟信号源；4. 设置数据采集器参数，如采样频率、分辨率等；5. 采集模拟信号，并将数据保存到计算机；6. 对采集到的数据进行处理和分析。
五、实验内容1. 采集不同频率的正弦信号，分析频率与幅值的关系；2. 采集不同带宽的滤波信号，分析带宽与滤波效果的关系；3. 采集不同放大倍数的信号，分析放大倍数与信号幅值的关系；4. 采集不同温度下的热电偶信号，分析温度与电势的关系。
六、实验结果与分析1. 频率与幅值的关系：在信号源频率不变的情况下，采集到的正弦信号的幅值随放大倍数的增大而增大，符合正比关系；2. 带宽与滤波效果的关系：在信号源带宽不变的情况下，滤波器的带宽越大，信号中的噪声成分越少，滤波效果越好；3. 放大倍数与信号幅值的关系：在信号源幅值不变的情况下，采集到的信号幅值随放大倍数的增大而增大，符合正比关系；4. 温度与电势的关系：在热电偶温度不变的情况下，采集到的电势随温度的升高而增大，符合线性关系。
七、实验结论1. 数据采集系统是进行科学实验和工程应用的重要工具，具有广泛的应用前景；2. 在数据采集过程中，信号调理电路的设计对采集结果具有重要影响；3. 通过数据处理软件对采集到的数据进行处理和分析，可以得到有价值的实验结果。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
数据采集存储系统陈俣兵任加勒蔡露薇摘要：本系统以C8051F360单片机最小系统为核心，结合FPGA及高速A/D数据采集模块，可靠地实现对一路外部信号进行采集、存储及FFT频谱分析。
系统硬件可以分为模拟部分和数字部分。
模拟电路主要包括信号调理电路、锁相环模块及A/D模块、D/A模块。
调理电路主要调节信号的幅度及直流偏置，以满足A/D对输入信号1~2V的幅度要求。
锁相环模块为A/D模块提供时钟信号，以实现对输入信号的整周期采样，防止频谱泄露。
数字部分主要由FPGA实现，用于数据的存储、传输等。
本系统对锁相环的使用实现了采样频率对输入信号的跟踪，大大增加了输入信号频率变化范围。
测试显示本系统谐波分量测量误差小于1%，系统稳定可靠。
关键字：FFT C8051F360 FPGA 锁相环一、方案选择与论证1.系统整体方案比较与选择方案一：采用扫频外差法。
将输入信号和扫频本振产生的信号混频，使变频后信号不断移入窄带滤波器，进而逐个选出被测频谱分量。
这种方法的优点是扫频范围大，但对硬件电路要求较高，分辨率不高，难以满足题目要求。
方案二：采用单片机来实现。
采用单片机系统控制AD转换器将交流电压电流信号存入缓冲区后，由CPU进行频谱分析以及功率计算。
此方案可以使控制模块的设计较为简单。
但是，频谱分析的计算（如FFT）具有数据量大，乘法运算居多的特点。
此弊端只能通过减少采样点数或外扩运算芯片来解决，前者会降低测量精度，而后者会增加外围硬件设计的复杂程度。
方案三：C8051F360单片机结合FPGA及锁相环模块实现。
利用锁相环模块对输入信号频率进行跟踪，能够实现对信号每个周期采集相同点的数据，保证了单片机进行频谱分析（FFT运算）时，数据的正确性。
利用FPGA设计两个双口RAM，一个用于存储采集的外部信号数据，另一个用于存储单片机进行FFT运算过程中的大量数据。
此方案硬件电路十分简单，且能够按需求方便地改变采集的数据量大小，提高运算结果的精度。
且FPGA的高精度晶振能保证AD均匀采样，为计算精度提供保障。
综上所述，本设计选用方案三。
系统原理框图见图1-1；C8051F360单片机Cyclone IIFPGA高速ADC信号调理LCD模块键盘模块模拟信号锁相环模块时钟信号高速DAC信号调理信号回放图1-1-1 系统原理框图2.采样及信号回放方案选择方案一：C8051F360单片机自身集成了10位A/D 和10位D/A ，可以方便地采集外部信号，且精度较高。
但是本设计要求输入信号频率达到50kHz ，为保证计算结果的精确度，设每个周期采集128点进行频谱分析运算，则采样频率要达到6.4MHz ，而单片机内部A/D 采样速率只有200kHz ，因此无法满足题目要求。
方案二：根据题目要求，A/D 采样频率至少要6.4 MHz ，因此我们选用专用A/D 转换器ADS930。
此A/D 转换器采样速率最高达30M ，完全能够满足题目要求。
信号回放采用高速的专用D/A 芯片AD9708，其速率高达150M ，能满足题目设计要求。
综上，本设计采用方案二进行信号采集及回放。
3.频率测量方案选择利用单片机内部资源的电压比较器，将输入信号转化成方波信号，再利用上升沿触发产生中断，计算相邻两次中断的时间间隔，即为方波信号的周期，进而得到输入信号的频率。
二、理论分析与计算1.利用FFT 进行谐波分析快速傅里叶变换（FFT ）是离散傅里叶变换的快速算法，它是根据傅里叶变换的奇、偶、虚、实特性，对离散傅里叶变化的算法进行改进获得的。
假设进行计算的点数为N ，那么DFT 算法计算量是2N 的量级。
而基—2FFT 的算法计算量是N*M(M N 2=),因此采用快速傅里叶变换算法对信号进行频谱分析能够大大加快运算速度，提高系统整体性能。
在本设计中，要求对输入的周期信号进行频谱分析，根据信号处理原理，需要对信号进行整周期采样，这样才不会发生频谱泄露问题。
比如进行128点FFT 运算，就需要以输入信号频率128倍的采样速率对信号进行采样，即采样速率n s f N f ⨯=（N=128），n f 为输入信号频率。
当然每个周期采样点数N 越大，计算结果也越精确，这也会使得运算量呈指数级上升，因此在实际设计过程中势必综合考虑运算结果精确度和运算时间之间的矛盾关系。
经测试，以C8051F360高速执行速度，对128点数据进行FFT 计算有很高的实时性。
因此本设计采用128点FFT 运算。
根据数字信号处理原理，序列的DFT 就是对有限长非周期信号频谱进行等间隔采样。
要利用FFT 算法求出信号频谱首先要对被测信号进行采样，采样频率即为上文已述的n s f N f ⨯=。
采样以后信号就变为离散的有限长序列()n x 。
然后经过FFT 算法求得()k X ，()k X 代表的相应频率点上的幅值，即()])[(n x FFT k X = 1,...,1,0-=N k幅度谱： ())()(22k X k X k X I R+= 相位谱： )()(a r c t a n )(k X k X k R I =Φ 上式中，()k X R 和()k X I 分别为()k X 的实部和虚部。
通常将两条谱线之间的距离称为频率的分辨率。
对用FFT 进行频谱分析来说，频谱分辨率可表示为Nf f s =∆，式中N 即为采样点数，也可称为FFT 长度。
假设采样频率为128kHz ，则频率分辨率为1kHz 。
根据采样定理，采样频率须大于信号最高频率的2倍，否则会发生频谱混叠现象。
由于本设计中采样频率随着输入信号频率一起变动，且固定为信号频率的128倍，因此不必担心频谱混叠现象。
FFT 运算结果为两个128元素的二维数组()k X R 、()k X I 。
据上述分析，其中第n 个点的频率值为n n s f n Nf N n N f n ⨯=⨯⨯=⨯ 因为n f 为输入信号频率，所以序号为0的点为零频点，即直流分量。
序号为1的点为基波分量。
相应的，序号为n 的点为信号的n 次谐波分量。
上文已述，谐波的幅度谱为()k X ，现假设谐波分量幅值为A,则有()N k X A /2⨯=。
直流分量的幅值为()N X A /00=。
2.波形回放设计要求记录的波形长度至少为8个周期，根据方案设计的采样频率为信号周期的128倍，至少需要采集8*128，即1024个波形数据。
本设计中采用的A/D 转换器为8位的ADS930，每个数据为1个字节，所以需要1K 的存储器来存储采集的数据，FPGA 中有大量的存储空间，因此这点可以很容易做到。
三、系统软硬件设计(1) 系统硬件设计1.单片机最小系统设计根据题意，FFT 运算的计算量比较大，因此需要一个运算速度比较高的单片机系统，基于上述要求，本设计选择了C8051F360单片机，其最高工作频率达到了100M,远优于其他系列的单片机，同时外扩了1KB 的RAM ，能存储大量运算过程中的数据变量。
单片机和键盘、LCD 模块之间的接口在CPLD 中实现，这样大大简化了最小系统外围电路的复杂度。
单片机数据总线和FPGA 直接相连，这样可以和FPGA 内部存储器方便地进行数据传输。
CPLD 内部地址译码电路的地址选择信号CS1、CS2和FPGA 直接相连，作为FPGA 内部存储器的片选信号。
单片机最小系统原理框图如图3-1-1所示。
C8051F3604×4键盘LCD 模块编码式键盘接口LCD 模块接口地址译码电路FPGA 大容量RAMCPLD 单片机最小系统CS1CS2图3-1-1 单片机最小系统原理框图2.信号调理电路设计本设计选用的A/D转换芯片的输入电压范围为1~2V，而信号源产生的信号幅值不一定满足该幅度要求，因此需要设计一个信号调理电路对输入信号的幅值和直流偏置进行调节。
信号调理电路原理图见图3-1-1。
信号调理电路由两级构成，第一级为电压跟随电路，能减小信号源级与A/D转换器之间的干扰。
第二级用于直流偏置和幅值调节。
在信号调理信号输出端加了一个RC低通滤波器，用于滤除输入信号频带范围以外的高频噪声。
图3-2-1 信号调理电路原理图3.锁相环模块设计锁相环模块是本设计的一大难点，也是较为关键的一个模块。
本设计采用CD4046专用锁相环芯片，其主要由相位比较器（PC）、压控振荡器（VCO）、低通滤波器三部分组成。
锁相环模块设计原理图如图3-3-1所示。
信号先经过比较器LM393整形成方波之后，输入到CD4046第14脚。
CD4046第3、4脚之间要接一个128分频器，这样第四脚输出的方波信号频率为输入信号频率的128倍。
此方波信号作为A/D转换器时钟信号。
该电路中核心外围元件为C1、R1，这两个元件决定了锁相环的中心频率。
R1值减小，能锁定的频率范围增加。
同时，PR1和C2构成的低通滤波器也影响锁相环性能，设锁相环能锁定的最小频率的中期为T，则一般要求PR1*C2>10T。
图3-3-1 锁相环模块电路图4.信号回放电路设计信号回放电路主要由D/A转换器AD9708和信号调理电路构成。
信号调理电路原理图和图3-2-1类似，这里不再赘述。
5.数据存储电路的FPGA实现数据存储电路主要在FPGA中实现。
FPGA内部数据存储电路原理框图如图3-5-1所示。
START信号由单片机控制，当START信号为低（即0）时，计数器清零，当START信号恢复为高电平后计数器重新计数。
而EOC则作为单片机外部中断输入信号，当地址计数器计满1024个数时，A/D转换器已经将1024个(8个周期)采集的数据送入双口RAM2中，地址计数器通过EOC产生一个高电平信号，送入单片机外部中断输入引脚，从而产生中断，单片机执行中断程序控制START 信号，使地址计数器清零，并对数据进行读取和显示处理。
采集完数据后双口RAM2便不断地以循环方式对向外部D/A 送数据，实现波形的回放。
FPGA 顶层原理图见附录。
D0~D7ALE /CS2/RDEOCSTART地址锁存双口RAM2地址计数器分频电路CLK0单片机子系统FPGA A10~A8双口RAM1/CS1ADdata DAdata图3-5-1 数据存储电路原理框图 (2) 系统软件设计系统程序设计的核心是FFT 算法。
本设计采用时间抽取基2定点FFT 算法。
算法具体代码见附录。
系统测量程序流程图如图3-6-1所示。
开机显示画面内部资源初始化显示频率测量谐波分析频谱绘制波形绘制LCD 初始化选择菜单返回四、测试方案与测试结果1.测量仪器XJ1780A 直流稳压源DF1641B 函数信号发生器GDM-8135 万用表Tektronix TDS2012 数字示波器2.测量方案及内容对占空比为50%的方波信号进行频谱和频率测量分析，并将系统测试结果和matlab计算结果相比较，比较实测值和理论值直接的误差大小。