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基于DSP的气象传真接收机设计与实现

作　者: 张彬
导　师: 刘繁明
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 导航、制导与控制
关键词: 气象传真接收机数字信号处理器数字下变频
分类号: TP368.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

气象传真接收机用于接收海岸台站播发的气象传真图,以获得相关海区的气象趋势和实况预报,保证船舶安全航行。现有的气象传真接收机硬件电路复杂、数字化程度低,制约了接收机工作性能的提高,不利于气象信息的深层次应用。本文针对现有气象传真机的不足,开展了基于DSP的气象传真接收机的设计。接收机包括射频前端处理模块和控制与显示模块两部分。其中,射频前端处理模块以DSP作为控制器和信号处理器,实现传真信号的接收控制和解调,包括射频信号处理电路、中频信号处理电路、处理器电路、时钟电路和电源电路。射频信号处理电路完成信号射频滤波、放大、混频；中频信号处理电路完成信号自动增益放大和数字下变频；处理器用于对模块的控制和数字信号处理；时钟电路为器件的工作提供参考时钟；电源电路提供足够的功率输出保证模块各部分的正常工作。控制与显示模块完成人机交互、图像显示和数据存储等功能,包括控制器电路、存储器扩展电路、键盘接口扩展电路、显示器驱动电路、实时时钟电路、通信扩展接口电路和电源电路。控制器电路用于键盘命令的响应,解调数据的接收、显示和存储；存储器扩展电路包括与射频前端处理模块之间命令、状态以及图像数据传递和图像数据存储两部分;键盘接口扩展电路用于命令输入；显示器驱动电路用于显示人机界面；实时时钟电路提供工作时间,通信接口扩展电路为模块和其它设备之间传递数据提供硬件通道;电源电路保证模块供电。。接收机采用中频数字化方案,对模拟信号只进行一次下变频混频,基带解调由软件实现,简化了系统硬件设计,提高了系统数字化程度,降低了模拟器件的噪声干扰；利用DSP芯片做为信号处理器和控制器,提高了系统信号处理能力和实时性；利用数字下变频电路实现数字下变频,减轻了DSP芯片运算压力；自检通道电路设计实现了系统软、硬件功能的自测试；键盘电路的设计用于用户输入命令；与热敏纸打印输出相比,气象传真图的屏幕显示更加直观。论文提出了系统的参数指标,完成了各电路单元的详细分析和设计,给出了测试实验结果,证明了系统设计方案的可行性。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-14
  1.1 课题研究背景及意义  10-11
  1.2 气象传真机的发展现状  11-13
  1.3 论文主要工作及章节安排  13-14
第2章总体方案设计及分析  14-24
  2.1 常见接收机体系结构  14-16
  2.2 总体方案设计  16-22
    2.2.1 射频前端处理模块基本结构  16-20
    2.2.2 控制与显示模块基本结构  20-22
  2.3 本章小结  22-24
第3章射频前端处理模块设计  24-38
  3.1 射频前端模块结构  24-25
  3.2 射频信号处理电路设计  25-29
    3.2.1 射频滤波电路设计  25-26
    3.2.2 前置放大电路设计  26-27
    3.2.3 本振信号源设计  27
    3.2.4 自检信号源设计  27-28
    3.2.5 混频电路设计  28-29
  3.3 中频信号处理电路设计  29-31
  3.4 处理器电路设计  31-33
  3.5 时钟和电源电路设计  33-35
  3.6 本章小结  35-38
第4章控制与显示模块设计  38-46
  4.1 控制与显示模块结构  38-39
  4.2 控制器及外围电路设计  39-42
    4.2.1 控制器电路设计  39-40
    4.2.2 外围电路  40-42
  4.3 人机接口电路  42-44
    4.3.1 键盘电路  42-43
    4.3.2 显示驱动电路  43-44
  4.4 电源电路  44-45
  4.5 本章小结  45-46
第5章系统分析及软件设计与实现  46-74
  5.1 射频前端处理模块分析及软件设计  46-61
    5.1.1 主程序流程  46-48
    5.1.2 本振源及自检信号输出  48-50
    5.1.3 数字下变频控制  50-53
    5.1.4 镜像抑制处理  53-57
    5.1.5 基带解调及其实现  57-61
  5.2 控制与显示模块软件设计及其结果测试  61-69
    5.2.1 主程序流程  62-63
    5.2.2 CF卡文件管理  63-67
    5.2.3 键盘通信  67
    5.2.4 用户界面设计  67-69
  5.3 整机测试结果  69-72
  5.4 本章小结  72-74
结论  74-76
参考文献  76-80
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  80-82
致谢  82-84
附录A TMS320F2812 CMD文件配置  84-85
附录B TMS320F28335 CMD文件配置  85-88

基于DSP的气象传真接收机设计与实现

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