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基于DSP的水声信号采集系统研究
作 者: 李智
导 师: 苏龙滨
学 校: 哈尔滨工程大学
专 业: 电子与通信工程
关键词: 数据采集 DSP芯片 低噪声放大 抗干扰设计
分类号: TP274.2
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 31次
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内容摘要
现阶段水声实验室中用到的信号采集系统多采用分立仪器搭建,它的缺点是系统的整体可靠性差,抗干扰能力差,成本高。针对这些缺点,本论文主要为实验室设计一套噪声性能好、动态范围宽、可靠性高水声信号采集系统。本论文详细论述了频率范围在500Hz~10kHz,输入信号动态范围在30μV~300mV的水声信号采集系统的设计和实现,主要包括信号调理部分和信号处理部分的电路设计以及相应的软件设计,并给出了主要功能模块的测试结果。其中,系统的硬件设计是本论文的重点,系统的低噪声设计是本论文的难点。考虑到后续系统开发的可能性,信号处理部分采用TI公司的TMS320VC5509A芯片作为系统的核心,控制整个系统的运行;信号调理部分主要包括放大模块、滤波模块和数据转换模块等,信号处理部分的重点则是DSP与ADC的接口设计以及之间的通信。论文的主要工作有四方面:一方面是水声信号采集系统的硬件设计,包括系统的整体设计、元器件的选择、系统原理图的设计、PCB设计;另一方面是系统相应的软件设计,包括DSP的Bootloader、多通道缓冲串口(McBSP)的配置以及DSP与ADC的通信;再一方面是系统的低噪声与抗干扰设计,包括系统电路的噪声来源分析,PCB的布线布局与系统抗干扰性能分析等;最后一方面是系统的测试与分析,模块测试主要包括放大模块的增益测试、滤波模块的频率测试、系统的噪声测试以及DSP与ADC的通信模块测试等,在针对这些结果给出分析后,文章的最后进行的是系统整体测试,并给出结果。在本论文最后,给出了系统设计中的不足,并对后续系统的开发提出了一些指导性的建议。
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全文目录
摘要 5-6ABSTRACT 6-9第1章 绪论 9-13 1.1 论文的背景和研究意义 9-10 1.2 水声信号采集系统的总体设计 10-11 1.2.1 系统的技术指标 10-11 1.2.2 系统整体方案设计 11 1.3 论文的主要工作 11-13第2章 信号采集系统的硬件设计 13-32 2.1 系统总体硬件结构设计 13 2.2 信号调理部分设计 13-23 2.2.1 放大模块设计 13-18 2.2.2 模拟滤波器模块设计 18-21 2.2.3 数据转换模块设计 21-23 2.3 信号处理部分设计 23-28 2.3.1 TMS320C55x的基本结构 24-25 2.3.2 TMS320VC5509A简介 25-26 2.3.3 DSP最小系统 26-27 2.3.4 存储器模块 27-28 2.4 USB通信部分设计 28-30 2.4.1 USB简介 28-29 2.4.2 5509A的USB接口设计 29-30 2.5 电源部分设计 30-31 2.6 本章小结 31-32第3章 系统的低噪声与抗干扰设计 32-40 3.1 系统的低噪声设计 32-36 3.1.1 系统噪声来源的分析 32-34 3.1.2 低噪声运算放大器的选择 34-35 3.1.3 单电源供电运放的偏置电路设计 35-36 3.2 系统的抗干扰设计 36-39 3.2.2 PCB的总体布局、布线设计 36-37 3.2.3 电源的抗干扰设计 37-38 3.2.4 地线的抗干扰设计 38-39 3.3 本章小结 39-40第4章 信号采集系统的软件设计 40-47 4.1 系统软件实现的总体设计 40 4.2 DSP的Bootloader过程 40-44 4.2.1 5509A的Bootloader方式 41 4.2.2 Bootloader执行流程 41-42 4.2.3 SPI EEPROM模式的Bootloader过程 42-43 4.2.4 Bootloader引导表的建立 43-44 4.3 DSP的软件设计 44-46 4.3.1 CCS软件简介 44 4.3.2 多通道缓冲串口McBSP的配置 44-46 4.3.3 DSP与ADC之间的通信 46 4.4 本章小结 46-47第5章 系统电路的测试与分析 47-54 5.1 信号调理部分的测试 47-51 5.1.1 放大模块的增益测试 47-49 5.1.2 滤波模块的频率测试 49-50 5.1.3 信号调理部分的噪声测试 50-51 5.2 DSP与ADC之间的通信测试 51-52 5.3 系统整体的仿真测试 52-53 5.4 本章小结 53-54结论 54-55参考文献 55-58攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 58-59致谢 59-60附录 60
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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统 > 数据收集和处理系统
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