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用函数信号发生器输出的正弦波用数字万用表测得精密电阻两端测得系统输入端电压信号总功率及各频率分量功率测量使用两台函数信号发生器产生两路信号叠加后进行测试,现列出组典型信号测试结果两路输入电压分别为,。
信号功率测量结果单位信号总功率最大功率次大功率各频率点功率和各频率功率和与总功率误差理论值本系统测得大电路,使在到的测量范围下,单频率功率及总功率测量误差均控制在以内。
方案选择整体方案选择音频分析仪可分为模拟式与数字式两大类。
方案以模拟滤波器为基础的模拟式频谱分析仪。
有并行滤波法扫描滤波法小外差法等。
因为受到模拟滤波器滤性能的限制,此种方法对我们来说实现起来非常困难。
方案二以为基础的的数字式频谱分析仪。
通过信号的频谱图可以很方便的得到输入信号的各种信息,如功率谱频率分量以及周期性等。
外围电路少,实现方便,精度高。
所以我们选用方案二作为本音频分析仪的实现方式。
计算方式选择方案使用硬件实现。
的程序编写难度大,短时内不易实现。
方案二在中嵌入处理器,通过软件实现。
支持语言编程方式,普通的语言版的稍加改正即可应用到本方案中。
用硬件实现的算法太复杂了,因此我们选用方案二。
采样电路与芯片选择本设计中要求分析的信号峰峰值范围为,用位进行采样,不能满足题目的精度要求,采用位的芯片,其分辨率可达到相对于信号,满足了题目要求的误差范围。
同时其的采样频率也满足本设计中的频率要求。
信号调理方案信号输入满偏电压在双极性时为,即峰峰值。
方案将输入信号放大倍,以达到的满偏输入,以提高的精度。
但若输入信号都比较小时,采样精度就会下降。
方案二将前端信号放大调理电路分为几个档,针对不同幅度的信号选择合适的通道进行放大,放大倍数以当前信号中的最大峰值为选择基准。
这样在输入信号比较小时可以选择比较大的放大倍数,以提高采样的精度。
明显方案优于方案。
采样及滤波方案选择方案按照奈奎斯特定律采样,以传统模拟方式滤波。
传统模拟方式或有源滤波芯片难以实现很好的频带外衰减。
从而使运算结果误差增大。
方案二在前进行简单的抗混叠滤波,以比较高的速率采样,然后在中用数字滤波器进行精确滤波。
滤波后进行二次采样以减少运算量。
切比雪夫型低通滤波器有平坦的通带,等波纹的抑制频带适中的过度频带,非常适合于音频滤波。
可以使分析达到很好的精度。
方案二外围电路要电压进行比较以确定信号的峰峰值范围,以作为下次采样时放大通道的选择参考控制器通过模拟开关来选择不同的放大通道。
峰值保持电路部分采用精密二极管与充电电容进行信号峰值保持。
为减小电容漏电流对峰值保持的影响,选择了的电容。
每次采样前对读入峰峰值范围并对电容放电以记录下次的峰峰值。
输入信号放大通路峰值保持电路混叠滤波我们选择简单易用的管脚可编程滤波芯片来实现,该滤波芯片无需外加外围电路,减少了外界环境对其性能的影响。
抗混叠滤波电路图转换转换将输入的模拟电压转换成与之成正比的二进制数字量。
转换分直接转换型和间接转换型。
直接转换型速度快,如并联比较器转换器。
间接转换器型速度慢,如双积分型转换器。
逐次比较型转换器也属于直接转换型,但要注意进行多次反馈比较,所以速度比并联比较型慢,但比间接型转换器快。
转换要经过采样保持和量化与编码两步实现。
采样保持电路对输入模拟信号抽取样值,并展宽保持量化是对样值脉冲进行分级,编码是将分级后的信号转换成二进制代码。
在对模拟信号采样时,必须满足采样定理采样脉冲的频率不小于输入模拟信号最高频率分量的倍,即。
这样才能做到不失真地恢复出原模拟信号。
是美国公司推出的种完整的位并行模数转换单片集成电路。
该芯片内部自带采样保持器伏基准电压源时钟源以及可和微处理器总线直接接口的暂存三态输出缓冲器。
与原有同系列的相比,的内部结构更加紧凑,集成度更高,工作性能尤其是高低温稳定性也更好,而且可以使设计板面积大大减小,因而可降低成本并提高系统的可靠性。
模块电路图数字滤波及核实现方式系列软核处理器是的第二代嵌入式处理器,其性能超过,在中实现仅需美分。
特别是,系列支持使用专用指令。
专用指令是用户增加的硬件模块,它增加了算术逻辑单元。
用户能为系统中使用的每个处理器创建多达个专用指令,这使得设计者能够细致地调整系统硬件以满足性能目标。
在中使用软核处理器如比硬核的优势在于硬核实现没有灵活性,通常无法使用最新的技术。
随着系统日益先进,基于标准处理器的方案会被淘汰,而基于处理器的方案是基于源码构建的,能够修改以满足新的系统需求,避免了被淘汰的命运。
将处理器实现为的核,开发者能够完全定制和外设,获得恰好满足需求的处理器。
另外,在提供的里面,可以轻松实现语言到语言的转换,在硬件上实现程序的功能,据测试,硬件加速可以提高倍的运算速度。
,测试仪器函数信号发生器函数信号发生器计数器模拟函数发生器模拟双踪示波器数字万用表数字万用表支流稳定电源失真度测求少,实现方便,我们采用方案二。
信号功率的计算。
方案通过测真有效值的方式实现,应用普通的真有效值检测芯片可以方便的测出信号在定时间段内的总功率。
但对单个频点处的功率测量无能为力。
方案二在用得到信号的频谱后根据帕斯瓦尔定律可以很方便的得到信号各频率分量的功率及信号的总功率。
因为本设计中我们可以通过得到信号的频谱,因此方案二最适合本设计。
总体方案确定经过以上论证我们确定总体设计方案框图如下图系统整体方案框图设计流程系统具体设计与实现前端可控增益放大电路及增益控制电路针对音频信号的特点以及题目中对精度的要求,我们选用了特别适合音频信号处理的经典运放。
峰值保持部分使用普通运放。
信号进入后首先经过与欧姆精密电阻并联的跟随器,以满足题目中的欧姆输入阻抗的要求,同时增强带后级带负载的能力。
然后经过隔直电容进入后级放大电路。
放大电路同时设置了,个放大通道,分别对信号进行不同放大,这样将可测量信号的动态范围扩展到了电路图见图。
同时通过峰值保持电路记录个运算周期内的信号峰值,通过与设定的参信号毕业设计论文软件编程主要包括三个方面,分别是模块的初始化接收并提取短消息和发射编码信号。
模块初始化模块的初始化就是通过给的寄存器配置合适参数,使它能够正常的工作。
对模块的配置通过串口来进行,这里采用单片机对模块进行初始化。
根据系统要求,需设置模块的串口波特率短消息内存短消息格式等。
本系统中,单片机的波特率设置为,相应的,模块的波特率也应为。
通过单片机的串口写即完成相应的设置。
类似地,设置接收到的短消息存在内存中,设置短消息格式为格式。
需要注意的是,以上发送的指令最后还需加上结束码。
接收并提取短消息单片机通过周期性的向模块发出查询短消息的指令,若识别到有新的短消息到来,则将其读入到单片机内部的缓存中,再将这个缓存中的数据去掉前缀,提取出有用的信息家电名称执行动作等。
系统结构该系统由短信控制器网络用户手机和家电设备构成。
系统结构如所示它具有数据采集控制无线通信功能。
通过网络和用户手机进行双向的信息传输。
将采集到的家电设备数据信息以短信形式传送到用户手机同时接收用户手机的控制命令对家电设备实施相应的控制如对自己家庭安装的电器设备进行开机停机设温等操作。
沈阳建筑大学城市建设学院毕业设计论文家电设备短信控制器网络用户手机图系统结构图短信控制器短信控制器为整个监控系统的核心部分由四部分构成通信模块微处理器模块温度传感器和输出控制器短信控制器的硬件组成通信模块本设计选用的是系列的它是西门子推出的最新无线模块功能上与兼容无线通讯模块性能十分可靠可提供短消息发送验证功能当监控网络中心需要检查远程的无线终端信息采集是否工作正常可以发送检查短信如远程终端出现故障会显示发送不成功本模块设计紧凑有效地缩小了控制器的体积它提供标准的串行接口支持所定义的命令集的指令为数据语音短消息和传真提供快速可靠安全的传输方便用户的应用开发及设计微处理器模块表微处理模块指令功能表指令功能发出条短消息命令沈阳建筑大学城市建设学院毕业设计论文本系统采用单片机它对整个系统起总体控制作用它采用的是工艺功耗低温度传感器采用采用独特总线协议它仅有个引脚只需根口线即实现与单片机的双向通讯具有连接简单高精度高可靠性等特点并且大大减少了对单片机口的占用输出控制器由继电器驱动电路组成单片机的通过继电器驱动电路控制家电设备的电源的开关系统的工作原理微处理器与模块采用串行异步通讯接口用电缆方式连接通过串行接口集成电路和电平转换电路与模块连接微处理器通过串行接口直接向模块下发命令完成对模块的初始化和基于业务的数据收发功能表列出了与删除卡内存的短消息选择短消息信息格式文本列出卡中的短消息未读已读待发已发全部的读短消息发送短消息向内存中写入待发的短消息向内存中写入待发的短消息从内存中发送短消息显示新收到的短消息选择短消息内存短消息中心地址选择蜂窝广播消息设置短消息文本模式参数选择短消息服务沈阳建筑大学城市建设学院毕业设计论文相关的些常用的指令根据的定义短信息的发送和接收模式共有三种模式基于命令的模式和基于命令的模式。
使平时考试仪秒表信号功率测试电路图指标测试结果输入阻抗测量使用分压法测量在系统输入上串联个的精度的电阻,用数字万用表测量精密电阻和系统输入端的电压比值。
用函数信号发生器输出的正弦波用数字万用表测得精密电阻两端测得系统输入端电压信号总功率及各频率分量功率测量使用两台函数信号发生器产生两路信号叠加后进行测试,现列出组典型信号测试结果两路输入电压分别为,。
信号功率测量结果单位信号总功率最大功率次大功率各频率点功率和各频率功率和与总功率误差理论值本系统测得大电路,使在到的测量范围下,单频率功率及总功率测量误差均控制在以内。
方案选择整体方案选择音频分析仪可分为模拟式与数字式两大类。
方案以模拟滤波器为基础的模拟式频谱分析仪。
有并行滤波法扫描滤波法小外差法等。
因为受到模拟滤波器滤性能的限制,此种方法对我们来说实现起来非常困难。
方案二以为基础的的数字式频谱分析仪。
通过信号的频谱图可以很方便的得到输入信号的各种信息,如功率谱频率分量以及周期性等。
外围电路少,实现方便,精度高。
所以我们选用方案二作为本音频分析仪的实现方式。
计算方式选择方案使用硬件实现。
的程序编写难度大,短时内不易实现。
方案二在中嵌入处理器,通过软件实现。
支持语言编程方式,普通的语言版的稍加改正即可应用到本方案中。
用硬件实现的算法太复杂了,因此我们选用方案二。
采样电路与芯片选择本设计中要求分析的信号峰峰值范围为,用位进行采样,不能满足题目的精度要求,采用位的芯片,其分辨率可达到相对于信号,满足了题目要求的误差范围。
同时其的采样频率也满足本设计中的频率要求。
信号调理方案信号输入满偏电压在双极性时为,即峰峰值。
方案将输入信号放大倍,以达到的满偏输入,以提高的精度。
但若输入信号都比较小时,采样精度就会下降。
方案二将前端信号放大调理电路分为几个档,针对不同幅度的信号选择合适的通道进行放大,放大倍数以当前信号中的最大峰值为选择基准。
这样在输入信号比较小时可以选择比较大的放大倍数,以提高采样的精度。
明显方案优于方案。
采样及滤波方案选择方案按照奈奎斯特定律采样,以传统模拟方式滤波。
传统模拟方式或有源滤波芯片难以实现很好的频带外衰减。
从而使运算结果误差增大。
方案二在前进行简单的抗混叠滤波,以比较高的速率采样,然后在中用数字滤波器进行精确滤波。
滤波后进行二次采样以减少运算量。
切比雪夫型低通滤波器有平坦的通带,等波纹的抑制频带适中的过度频带,非常适合于音频滤波。
可以使分析达到很好的精度。
方案二外围电路要电压进行比较以确定信号的峰峰值范围,以作为下次采样时放大通道的选择参考控制器通过模拟开关来选择不同的放大通道。
峰值保持电路部分采用精密二极管与充电电容进行信号峰值保持。
为减小电容漏电流对峰值保持的影响,选择了的电容。
每次采样前对读入峰峰值范围并对电容放电以记录下次的峰峰值。
输入信号放大通路峰值保持电路混叠滤波我们选择简单易用的管脚可编程滤波芯片来实现,该滤波芯片无需外加外围电路,减少了外界环境对其性能的影响。
抗混叠滤波电路图转换转换将输
