信号地采样与保持

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1、实用标准文案实验名称信号的采样与保持实验地点实验室706实验时间2012-3-281.实验目的：a)熟悉信号的采样和保持过程b)学习和掌握香农(采样)定理c)学习用直线插值法和二次曲线插值法还原信号2.实验设备：PC机一台，TD-ACC+实验系统一套，SST51系统板一块3.实验原理及内容：a)实验原理:1)采样与保持香农(采样)定理：若对于一个具有有限频谱(

2、W

3、

4、理。可设计如下的实验线路图，图中画“○”的线需用户在实验中自行接好，其它线系统已连好。上图中，用P1.7来模拟1＃定时器的输出，通过“OUT1”排针引出，方波周期＝定时器时常×2，“IRQ7”表示51的外部中断1，用作采样中断。这里，正弦波单元的“OUT”端输出周期性的正弦波信号，通过模数转换单元的“IN7”端输入,系统用定时器作为基准时钟(初始化为10ms)，定时采集“IN7”端的信号，转换结束产生采样中断，在中断服务程序中读入转换完的数字量，送到数模转换单元，在“OUT1”端输出相应的模拟信号。由于数模转换器有输出锁存能力，所以它具有零阶保持器的作用。采样周期T=TK×10ms

5、，TK的范围为01~FFH，通过修改TK就可以灵活地改变采样周期，后面实验的采样周期设置也是如此。2)信号的还原:精彩文档实用标准文案实验原理:从香农定理可知，对于信号的采集，只要选择恰当的采样周期，就不会失去信号的主要特征。在实际应用中，一般总是取实际采样频率Ws比2Wmax大，如：Ws≥10Wmax。但是如果采用插值法恢复信号，就可以降低对采样频率的要求，香农定理给出了采样频率的下限，但是用不同的插值方法恢复信号需要的采样频率也不相同。Ø直线插值法(取Ws>5Wmax)利用式1.2-1在点(X0,Y0)和(X1,Y1)之间插入点(X,Y)Y=Y0+K(X−X0)式1.2-1X1

6、―X0为采样间隔，Y1―Y0分别为X1和X0采样时刻的AD采样值。Ø二次曲线插值法(取Ws>3Wmax)：Y=Y0+(X−X0)[K1+K2(X−X1)]式1.2-2实验线路图设计:为了验证上面的原理，可以设计如下的实验线路图，图中画“○”的线需在实验中自行接好，其它线系统已连好。a)实验内容:a)编写程序，实现信号通过A/D转换器转换成数字量送到控制计算机，计算机再把数字量送到D/A转换器输出。b)编写程序，分别用直线插值法和二次曲线插值法还原信号。精彩文档实用标准文案1.实验步骤：a)采样与保持(1)按照实验线路图1.2-1接线，用示波器的表笔测量正弦波单元的“OUT”端，调节

7、正弦波单元的调幅、调频电位器及拨动开关，使得“OUT”端输出幅值为3V，周期1S的正弦波。(2)参考流程图1.2-2编写零阶保持程序，汇编、链接，点击“调试”图标，使得系统进入“Start/StopDebugSession”模式。(3)点击“运行”图标，运行程序，用示波器观察数模转换单元的输出，(4)增大采样周期，当采样周期>0.5S时，即Tk>32H时，运行程序并观测数模转换单元的输出波形应该失真，记录此时的采样周期，验证香农定理。b)信号的还原(1)按照线路图1.2-4接线，使正弦波单元输出幅值为3V，周期1S的正弦波。(2)参考流程图1.2-3分别编写直线插值和二次曲线插值程

8、序，并编译、链接。(3)点击“调试”图标，使得系统进入“Start/StopDebugSession”模式。点击“运行”图标，运行程序，用示波器观察数模转换单元的输出，和零阶保持程序的运行效果进行比较。2.实验结果及分析：a)Tk=10时，Ø正弦波的周期为2s：分析：Ø正弦波的周期为500ms：精彩文档实用标准文案分析：Ø正弦波的周期为100ms：分析：a)Tk=1时，Ø正弦波的周期为100ms：精彩文档实用标准文案分析：a)直线插值和二次曲线插值：Ø直线插值：分析：Ø二次曲线插值：精彩文档实用标准文案分析：1.实验总结：思考题：零阶保持器与直线插值保持器的的差异有哪些？实验总结说

9、明：1.实验名称、实验目的、实验设备、实验原理及内容由教师确定，实验前学生填好；2.实验步骤、实验结果及分析由学生记录实验的过程，包括操作过程、实验结果、遇到哪些问题以及如何解决等；3.实验总结由学生在实验后填写，总结本次实验的收获、未解决的问题以及体会和建议等。精彩文档