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一种噪声数据采集系统的设计和实现

作　者: 欧磊
导　师: 虞厥邦
学　校: 电子科技大学
专　业: 电路与系统
关键词: 噪声监测 FIR数字滤波器快速傅立叶变换FFT FPGA 硬件描述语言HDL IP-Core
分类号: TP274.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 309次
引　用: 2次
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内容摘要

在中国，核能应用越来越普遍，如核电站，核动力潜艇等等。核能在许多方面给人们带来益处，但是一旦核设施发生事故也会带来极大的危险。因此，对核设备的监测是十分必要和重要的。监测核设备噪声的仪器对核设备的安全运行是十分关键的。这类设备的主要任务是收集和分析核设备运行时的背景噪声，设备松动噪声，机械振动噪声，中子噪声，压力泄漏噪声。我们使用大规模的FPGA来设计上面提到的噪声监测仪器。在应用FPGA完成设计的时候，我们使用了大量的IP core，同时应用自上而下的设计方法。这些IP core包括：Altera 公司提供的FIR数字滤波器，SDRAM Controller，AT96BUS Controller和Xilinx公司的1024点的FFT。我们的这种设计方法不仅减少了产品上市的时间，而且在许多方面提高了系统的性能。此外，我们使用硬件描述语言来仿真系统，代替传统的电路调试，从而减少了开发时间。在设计这套设备的同时，我们还进行了一些相关理论的的分析，如基2的FFT和分裂基的SRFFT。基于分裂基的SRFFT算法实现离散傅立叶变换，较传统基2 FFT算法节省33%的运算量，可提高运算效率。因为进行蝶形运算不需要额外的存储单元，所以SRFFT可以被DSP实现。但是由于对蝶形结组定位比较复杂，可采用查表定位法。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章引言  8-10
  1.1 项目需求、来源及国内外动态  8
  1.2 本文完成的研究工作在国民经济中的实用价值与理论意义  8-9
  1.3 本论文所要解决的问题  9-10
第二章噪声信号数据采集系统方案概述  10-13
  2.1 噪声信号数据采集系统方案设计  10
  2.2 振动信号单元方案设计  10-12
  2.3 振动信号单元技术指标  12-13
第三章前端模拟通道设计  13-24
  3.1 模拟放大器和程控增益控制电路设计  13-17
    3.1.1 信号缓冲电路  13-14
    3.1.2 第一级程控增益衰减电路  14-15
    3.1.3 程控增益放大电路  15-16
    3.1.4 第二级程控增益衰减电路  16-17
  3.2 抗混叠滤波器设计  17-21
    3.2.1 参数分析  17
    3.2.2 滤波器设计  17-21
  3.3 A / D 采样电路  21-24
    3.3.1 信号隔离  22-23
    3.3.2 电源处理  23-24
第四章数字系统设计  24-50
  4.1 FIR 数字滤波器设计  25-44
    4.1.1 基于数字网络的FIR滤波器设计  25-32
    4.1.2 基于FFT的FIR滤波器设计  32-44
  4.2 其他IP core的使用  44-47
    4.2.1 SDRAM Controller IP core  44-46
    4.2.2 AT96 BUS Controller IP core  46-47
  4.3 其他部分  47-49
    4.3.1 单片机  47-49
    4.3.2 SDRAM  49
  4.4 数字系统详细框图  49-50
第五章后端监视通道设计  50-53
  5.1 信号恢复电路  50-51
  5.2 D/A电路及平滑滤波器设计  51-53
第六章地址分配和设备读写与通讯控制  53-59
  6.1 机箱地址分配  53
  6.2 机箱基地址、板基地址分配  53-54
  6.3 数据采集AD板的控制  54-57
    6.3.1 AD板分类  54
    6.3.2 AD板功能定义  54-56
    6.3.3 存储器操作  56-57
  6.4 注意事项  57-58
  6.5 系统数据传输协议  58-59
第七章总结与展望  59-60
参考文献  60-61
致谢  61-62
附录I 地址分配  62-69
附录II 硬件原理图和软件程序设计暨工作量说明  69-70
个人简历  70
研究成果  70

一种噪声数据采集系统的设计和实现

内容摘要

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