实验五 快速傅里叶变换.docx

CENTRALSOUTHUNIVERSITY

数字信号处理实验报告

题目快速傅里叶变换
学生姓名
学院物理与电子学院
专业班级电子信息科学与技术1105班
学号140411072实验五快速傅里叶变换
一、实验仪器
PC机一台、JQ-SOPC开发系统实验箱及辅助软件（DSPBuilder、Matlab/Simulink、QuartusII、Modelsim）。
二、实验目的
1、了解快速傅里叶变换的基本结构组成。
2、学习使用DSPBuilder设计FFT。
三、实验原理
1、FFT的原理：
快速傅里叶变换（FFT）是离散傅里叶变换（DFT）的一种高效运算方法，它大大简化了DFT的运算过程,使运算时间缩短几个数量级。FFT算法可以分为按时间抽取（DIT）和按频率抽取（DIF）两类，输入也可分为实数和复数两种情况。八点时间抽取基-2FFT算法信号流图如图1示：

图18点基-2DIT-FFT信号流图
四、实验步骤
1、将桌面的my_fft_8.mdl拷贝到“D:\ProgramFiles\MATLAB71\work”(MATLAB安装目录下的work文件夹)处，并双击打开。

图5-1快速傅里叶变换系统图

图5-2快速傅里叶变换子系统1图

图5-3快速傅里叶变换子系统2图

图5-3快速傅里叶变换子系统3图
2、点击工具栏即可开始系统级simulink仿真，以验证该模型的正确性。在仿真进行过程中分别将三个输入控制开关打到000、001、010、011、100以选择五组输入数据进行FFT运算。
（1）当开关打到000时选择第一组数据{2.0,2.0,4.0,7.0,3.0,5.0,5.0,8.0}，其运算结果应为36、-2.41+3.84i、-4+8i、0.4219+1.844i、-8、0.4102-1.84i、-4-8i、-2.422-3.844i。
（2）当开关打到001时选择第二组数据{1.1,5.0,10.5,15.3,20.2,25.7,30.6,40.1},其运算结果应该为148.5、-16.1+52.35i、-19.8+24.7i、-22.02+12.25i、-23.7、-22.1-12.15i、-19.8-24.7i、-16.9-52.45i。
（3）当开关打到010时选择第三组数据{5.6,5.0,15.8,20.4,25.2,35.1,40.2,45.0}，其运算结果结果应该为192.3、-23.39+63.19i、-25.2+25.3i、-15.69+14.49i、-18.7、-15.81-14.39i、-25.2-25.3i、-23.51-63.29i。
（4）当开关打到011选择第四组数据{10.2,15.3,18.1,20.3,24.2,30.0,35.2,42.3}，其运算结果应该为195.6、-8.755+43.11i、-18.9+17.3i、-19.19+8.992i、-20.2、-19.25-8.906i、-18.9-17.3i、-8.812-43.2i。
（5）当开关打到100选择第五组数据{4.0,10.5,15.6,20.3,25.2,35.7,40.5,45.0}，其运算结果应该为196.8、-21.45+60.28i、-26.9+19.1i、-20.85+10.58i、-26.2、-20.94-10.48i、-26.9-19.1i、-21.55-60.38i。
3、双击模型图中的Testbench模块弹出类似如图7所示对话框。依次单击GenerateHDL、RunSimulink、RunModelsim三个选项。其中RunModelsim选项后的LaunchGUI前的选项框一定要选，这样可以观看modelsimRTL级仿真结果。
4、双击模型图中的SignalComplier模块弹出类似如图8所示对话框。在parameters栏下的family选项选择cycloneII，device选项选择默认的auto,然后点击simple下的complie，编译完后关闭该页。
5、关闭MATLAB。在位置“D:\ProgramFiles\MATLAB71\work\my_fft_8_dspbuilder”（MATLAB安装目录下的work\my_fft_8_dspbuilder）打开文件my_fft_8.qpf。
6、工具栏中点击Assignments，选中Device，在器件family中选择CycloneⅡ，选择下拉菜单中的EP2C35F672C6.，点击finish。
7、执行Assignmets->AssignmentEditor，将Category设为Pin，并按照下图对Pin进行设置并保存。

图5-1管脚分配图
8、执行Tools->SignalTa