信号采集与恢复

摘要：信号的采集与恢复是信号与系统分析中的重要概念。下面利用AI8051U单片机以及昨天测试的 CODEC芯片搭建一个信号采集与恢复的电路。用于下学期信号与系统课程现场演示。用于说明信号采样中，欠采样所带来的频率混叠现象。

一、前言

信号的采集与恢复是信号与系统分析中的重要概念。下面利用AI8051U单片机以及昨天测试的 CODEC芯片搭建一个信号采集与恢复的电路。用于下学期信号与系统课程现场演示。用于说明信号采样中，欠采样所带来的频率混叠现象。

二、电路设计

设计实验电路。基于 AI8051U单片机进行控制。外部连接一个低功耗音频CODEC芯片，用于将采集到的信号还原输出。设置一个彩色LCD，用于显示采集到的波形。通过USB接口对单片机进行编程。这个电路中的功能大多数在前几天的实验中都已经验证过了。设计单面PCB，由于引线过多，所以包含有很多跳线。一分钟之后得到测试电路板。电路板中，存在着一些小小的缺陷，主要是引线之间存在着粘连。需要在焊接之前进行修理。

焊接电路板，清洗之后准备进行调试。电路中的所有跳线都是有0欧姆的电阻进行飞线的。

使用弹簧夹子将电路板的调试接口与微机的USB相连，建立USB下载程序调试框架。编写一个测试程序，下载之后，电路板上的LED开始闪烁。这说明电路板AI8051U单片机工作正常了。

将昨天调试的基于 I2S 接口的音频解码器的代码拷贝过来。测试它的线路输出信号，可以看到输出的信号为正弦信号。这个输出的DAC转换频率为 5kHz 。至此实验说明 TLV320AIC23B的芯片功能已经调试成功。

在I2S中断程序中，中断频率为 20kHz，这里，每隔四次中断，进行一次ADC转换，ADC采集频率为 5kHz，将采集的ADC转换成有符号整型数，赋给全局变量 WavePreSamp，通过 I2S发送给 CODEC。这样，便可以在 TLV320AIC输出看到ADC0 端口上的电压波形。下面，使用DG1062产生 200Hz的正弦波，观察一下输入和ADC输出的信号，可以看到他们之间是一致的。至此，对信号的采样与回放的软件就调试完毕了。

下面改变DG1062所产生的信号波形和频率，观察一下采样回放后的信号波形。这里给出了采集信号不同的波形。似乎现在输入输出存在着比较大的干扰信号。下面将输入信号使用屏蔽线进行连接。可以看到此时，输入和输出信号比较干净了。现在逐步增加输入信号的频率。可以看到，随着输入信号的频率超过 2.5kHz 之后，采样输出信号的频率反而降低了。现在是输入频率大约为5.2kHz。采样输出信号是一个频率为 200Hz的低频信号.这个低频信号与高频信号的波形是一样的. 继续升高输入信号的频率, 这种现象会周期出现。下面让我们耐心看一下这个过程。