信号与系统综合实验箱RZ8663说明书

RZ8663型信号与系统实验讲义0目录第一章信号与系统综合实验概述.......................................................................................1第一节RZ8663信号与系统模块组成介绍....................................................................1第二节各实验模块介绍.................................................................................................3第三节信号源.................................................................................................................7第二章传统教学实验...........................................................................................................9实验1阶跃响应与冲激响应..........................................................................................9实验2连续时间系统的模拟........................................................................................13实验3有源无源滤波器................................................................................................18实验4抽样定理与信号恢复........................................................................................27实验5二阶网络状态轨迹的显示................................................................................35实验6一阶电路的暂态响应........................................................................................40实验7二阶电路的暂态响应........................................................................................43实验8二阶电路传输特性............................................................................................47实验9信号卷积实验....................................................................................................50实验10矩形脉冲信号的分解......................................................................................55实验11矩形脉冲信号的合成......................................................................................60实验12谐波幅度对波形合成的影响..........................................................................63实验13相位对波形合成的影响..................................................................................67实验14任意信号的分解..............................................................................................69实验15数字滤波器......................................................................................................71实验16虚拟仪表..........................................................................................................72实验17信号产生实验..................................................................................................76实验18数字滤波器在线设计......................................................................................80实验19信号频谱分析..................................................................................................86RZ8663型信号与系统实验讲义1第一章信号与系统综合实验概述第一节RZ8663信号与系统模块组成介绍“RZ8663信号与系统实验箱”是在多年开设信号与系统实验的基础上，经过不断改进研制成功的。是专门为《信号与系统》课程而设计的，提供了信号的频域、时域分析的实验手段。利用该实验箱可进行阶跃响应与冲激响应的时域分析；借助于ＤＳＰ技术实现信号卷积、信号频谱的分析与研究、信号的分解与合成的分析与实验；抽样定理与信号恢复的分析与研究；连续时间系统的模拟；一阶、二阶电路的暂态响应；二阶网络状态轨迹显示、各种滤波器设计与实现等内容的学习与实验。实验箱采用了DSP数字信号处理新技术，将模拟电路难以实现或实验结果不理想的“信号分解与合成”、“信号卷积”等实验得以准确地演示，并能生动地验证理论结果；系统地了解并比较无源、有源、数字滤波器的性能及特性，并可学会数字滤波器设计与实现。实验箱配有DSP标准的JTAG插口及DSP同主机PC机的通信接口，可方便学生在我们提供的软件的基础上进行二次开发（可用仿真器或不用仿真器），完成一些数字信号处理、ＤＳＰ应用方面的实验。如：各种数字滤波器设计、频谱分析、卷积、Ａ／Ｄ转换、Ｄ／Ａ转换、ＤＳＰ定时器的使用、ＤＳＰ基本Ｉ／Ｏ口使用等。该实验箱的系统分布图如图1-1所示。图1-1RZ8663实验系统分布示意图频率表毫伏表DDS信号源DSP处理模块程序号A/D模块D/A模块信号选择输出操作区数字信号处理操作区模拟滤波器一阶电路暂态响应二阶电路传输特性阶跃响应与冲激响应信号合成二阶网络状态轨迹抽样定理信号分解基本运算单元与连续系统的模拟USB接口RZ8663型信号与系统实验讲义2它由以下模块组成：1.电源输入模块2.信号源模块3.数字滤波器模块4.主机接口与二次开发区5.数字信号处理器模块6.CPLD编程开放模块7.信号分解与合成模块8.信号卷积实验模块9.一阶电路暂态响应模块10.二阶电路传输特性模块11.二阶网络状态轨迹模块12.阶跃响应与冲激响应模块13.抽样定理模块14.模拟滤波器模块15.基本运算单元与连续系统的模拟模块16.频率表与毫伏表各模块的的具体作用将在第二节中介绍。RZ8663型信号与系统实验讲义3第二节各实验模块介绍在本节中，将分别介绍实验平台上的各个模块单元。在第一节的系统介绍中，已介绍了本实验系统由16个模块组成。1.电源输入模块此模块位于实验平台的右上角部分，分别提供+12v、+5v、-12v、-5v的电源输出。４组电源对应４个发光二极管，电源输出正常时对应的发光二极管亮。2.信号源模块提供的波形种类有：正弦波、三角波、方波、半波、全波信号的频率范围：100Hz—200KHz，可分别通过按钮调节信号的频率、占空比，通过电位器旋钮信号的幅度。有两个测量点：TP702输出的信号波形（正弦波、三角波、方波、扫频信号，全波，半波）；TP701点频信号输出（用于做抽样实验）信号插孔：P702：信号源信号输出插孔，P701：点频信号输出插孔。3.数字滤波器模块完成模拟信号的模数转换（A/D）、运算单元DSP、滤波输出的数模（D/A）转换有两个测量点：TP101A/D前的模拟信号波形；信号插孔：P101：模拟信号输入插孔。4.主机接口与二次开发区此模块由USB接口、CPLD、DSP的JTAG插座等组成。ＤＳＰ程序可以来自固化在U107中的例题程序或来自ＰＣ机的学生开发程序。U107中的例题程序可由SW102来选择,按下SW102按钮选择不同的程序号，在数码管SMG101上将显示程序号。SW101：复位键开关。5.数字信号处理器模块由TMS320C5402和AD、DA等模块组成，完成数字信号处理的各种运算。有两个测量点：RZ8663型信号与系统实验讲义4XF：指示ＤＳＰ通用I/O口ＸＦ的电平TOUT：指示DSP定时器定时输出信号TOUT三个指示灯：分别指示ＤＳＰ是否在运行；ＸＦ状态；ＴＯＵＴ状态通过按钮和数码管指示进行程序选择，可选择九个运行程序，默认显示为零。程序号为1－9。6.CPLD可编程模块完成信号电平转换、主机接口中各控制信号产生、Ａ／Ｄ和Ｄ／Ａ片选信号和控制信号产生等功能。7.信号分解与合成模块此模块位于实验平台的中部，主要完成信号的分解与合成，模块的右上半部分为信号的分解，下半部分为信号的合成。信号的分解部分提供了8个波形输出测量点，TP801、TP802……TP808；TP801—TP807分别为信号的1—7次谐波输出波形，第8个测量点TP808为8次以上谐波的合成输出波形；信号合成的部分中，把分解输出的各次谐波信号连接输入至合成部分，在合成的输出测量点上TP809可观察到合成后的信号波形。此模块上还有四个开关，K801、K802…K804。这四个开关的作用是用于选择是否对分解出的1次、3次、5次、7次谐波幅度进行放大（便于研究谐波幅度对信号合成的影响）：当开关位于1、2位置（左侧）时不放大，当开关位于2、3位置时可通过相应电位器调节谐波分量的幅度。如：对于输出的基波分量，当开关K801位于1、2位置时，电位器W801不起任何作用，直接把分解提取到的基波输出；当开关K801位于2、3位置时，分解提取到的基波分量可通过电位器W801来调节它的输出幅度的大小。信号插孔：P801-P808信号分解时各次谐波的输出插孔。8.信号卷积实验模块此模块在信号分解模块内，结构非常简单，只有三个测量点，分别为两个激励信号的测量点，一个卷积后的信号输出波形测量点。9.一阶电路暂态响应模块此模块可根据自己的需要搭接一阶电路，观测各点的信号波形。有3个测量点：TP902、TP903：一阶RC电路电容上的响应信号测量点；TP907：一阶RL电路电阻上的响应信号测量点。信号插孔：P901、P906：信号输入插孔；P902、P903、P904、P905、P907、P908、P909：电路连接插孔。RZ8663型信号与系统实验讲义5