基于dsp的三维led显示器毕业论文(编辑修改稿)

基于dsp的三维led显示器毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

位从最低位开始传输。 数据发送完之后，可以 发送奇偶校验位。 奇偶校验位用于有限差错检测，通信双方在通信时需约定一致的奇偶校验方式。 就数据传送而言，奇偶校验位是冗余位，但它表示数据的一种性质，这种性质用于检错，虽有限但很容易实现。 在奇偶位或数据位之后发送的是停止位，可以是 1 位、 位或 2 位。 停止位是 一帧数据 的结束标志。 在异步 串行通信中，帧 数据以图所示的格式一个一个地传送。 在发送间隙，即空闲时，通信线路总是处于逻辑 “1”状态，每个字符数据的传送均以逻辑 “0”开始。 异步串行通信数据格式示意图如图 所示。 18 图 异步串行通信数据格式示意图 数字信号处理 FIR 数字滤波器  FIR 数字滤波器理论基础 为了与硬件实现相对应，数字滤波器常常用网络结构来表示。 在数字滤波器的网络表示中，基本单元常有加法器、延迟器、乘常数器等。 数字滤波器从实现方式上可分为 FIR 滤波器和 IIR 滤波器；从功能上可分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器等。 数字滤波器的直接形式示意图如图 ，图 所示。 19 1b0b2bMb1z 1z 1z …1a2aLa()xn 1z 1z 1z …()yn 图 数字滤波器直接形式 I 示意图 1b0b2bMb1z1zz… 1z…1a2aMaLa()xn ()yn 图 数字滤波器直接形式 II 示意图 FIR 数字滤波器又称有限冲激响应数字滤波器，其设计实现的主要两种方法是傅里叶级数法和频率采样法。 基于 DSP 的三维 LED 显示器 采用的数字滤波器是基于傅里叶级数法的 20 FIR 滤波器。 频率响应 ()jdHe 给定时，利用傅里叶级数法进行滤波器的设计，其具体实现步骤为： 1. 利用傅里叶变换从 ()jdHe 得到单位采样响应 ()dhn，即 1( ) ( )2 j jnddh n H e e d     公式 2. 以 0n 为中心将 ()dhn截短为长度为 N 的 ()hn，以 ()hn作为 FIR 滤波器的单位采样响应，它的频率响应 ()jHe 应该和 ()jdHe 接近，且当截取长度 N 增大时， ()jHe 逐渐接近 ()jdHe ，因此选取合适的长度 N ； 3. 对于截短的 ()hn，可以在时间上右移 ( 1)/2N 个采样时间间隔； 4. 由于截断会产生吉布斯振荡，从而使通带的波动和阻带的衰减无法减小，为了克服这一缺点 ，通常对 ()hn加上以 ( 1) / 2nN 点为对称的窗函数，又称窗口法。  FIR 数字滤波器软件流程图 开 始设 计 滤 波 器确 定 滤 波 器 类 型、 阶 数 和 系 数读 入 数 据并 进 行 扩 展确 定 滤 波 器初 始 条 件进 行 正 向 滤 波进 行 反 向 滤 波反 转 并 删 除 扩 展输 出 结 果 图 FIR 数字滤波器软件流程图 21 FFT 变换  FFT 变换 编程原理： 在基 2 FFT 中，最基本的运算级是蝶形运算单元。 以基 2 DIT 为例，每一个蝶形运算结构可以完成一次基本的迭代运算， 即 11( ) ( ) ( ) rm m m NX k X k X j W 公式 11( ) ( ) ( ) rm m m NX j X k X j W 公式 式中 ,m表示第 m 列迭代， k, j 为数据所在行数。 其 蝶形运算如图 所示，由一次复乘和两次复加组成。 图 DIT 蝶形运算结构 由图 可以看出，某一列的任何两个节点 k 和 j 的节点变量进行蝶形运算后，得到的结果为下一列 k、 j 两节点的节点变量，而和其他节点变量无关，因而可以采用原位运算，即每个蝶形的两个输出值仍放回这个蝶形的两个输入所在的存储器中。 每列的 N/2 个蝶形运算全部完成后，再开始下一列的蝶形运算。 这样存储数据只 需 N 个存储单元， DIF 亦是如此。  FFT 算法流图 以 N=8 点的 FFT运算为例，做出它的 DIT和 DIF 运算流图，如图 和图 所示。 由此运算流图可以找出存储单元内容的变化流程。 22 图 N=8 DIT 运算流图 图 N=8 DIF 运算流图  FFT 函数软件流程图： 开 始数 据 格 式 转 变生 成 蝶 形 因 子对 每 一 行 作 F F T最 后 一 行。 NY转 置对 每 一 行 作 F F T最 后 一 行。 NY结 束 图 FFT 函数软件流程图 23 系统使用的 ADC 为 ADS828，也可采用 DSP 片内 ADC 做音频数据采集，对所采集的音频信号做 128 点的 FFT 变换，然后对信号做频域 内的分析，并计算获取三维显示数据。 三维图形几何变换 LED 的 三维 图形 显示 在图形做变换时所采用的理论基础为计算机图形学的部分理论，以下是关于三维图形几何变换的数学理论基础介绍。 齐次坐标 三维空间中的点 ( , , )px yz 可用 ( , , )hx hy hz 来表示，称 ( , , )hx hy hz 为三维空间中点 ( , , )px yz 的齐次作标表示。 三维空间的齐次作标表示不是唯一的，齐次 坐标 ( , , , )hx hy hz h 转为 ( , , ,1)xyz 的过程称为齐次坐标表示的正常化，称( , , ,1)p x y z 为 ( , , )px yz 的正常化齐次作标。 以下所讲述的三维图形变换中遇到的坐标系 均规定为右手作标系，其三根坐标轴是三根正交的坐标轴。 伸出右手， 大姆指指向 x 轴的正方向，食指指向 y 轴的正方向，则与手心垂直的中指方向就是 z 轴方向。 设变换前的点 ( , , )px yz ,变换后的点 ( , , ,1)p x y z   ， 则有变换矩阵 T a b c pd e f qTg h i rl m n s 变换公式为： ( , , ,1 ) ( , , ,1 )x y z T x y z   公式 变换矩阵子矩阵的作用： 24 a b cd e fg h i：使三维图形产生局部比例、旋转、错切等变换； []l m n ：使三维图形产生平移变换； pqr：使三维图形产生透视变换； s ：使三维图形产生整体比例变换； 平移变换 把空间点 ( , , )Px yz 沿着 ,xyz 三 个 方向分别平移 ,x y zTT T 的变换 公式 为 ： ( , , ) ( , , ,1)x y z x y z T    公式 其中 平移变换矩阵 T 1 0 0 00 1 0 00 0 1 01X Y ZTT T T 局部比例变换 设沿 ,xyz 三轴的比例系数分别为 ,x y zs s s ，则局部比例变换公式为： ( , , ,1 ) ( , ,。