基于DSP的信号采集与处理系统的设计与实现

摘要

随着信息科学的迅猛发展，数字信号处理已成为一门关键技术，而数字信号处理器(DSP)芯片的出现为实现数字信号处理算法提供了可能。DSP芯片存储系统采用了哈佛结构，并使用多级流水线技术，以其强大的数据处理功能在通信和信号处理等领域得到了广泛应用，成为研究的热点。 本文论述了一种基于数字信号处理器(DSP)的数据采集与处理系统的设计方案，并给出了具体的软硬件实现。系统使用TI公司的TMS320LF2407A型号的DSP芯片作为核心处理器，实现了控制A/D采样、处理采样数据、显示处理结果并响应按键等功能。论文主要从以下几个方面论述整个系统的设计方案： (1)分析了系统进行可行性，包括简要的理论基础，处理器和开发板的选型，系统性能参数的设定等。 (2)详细研究了系统理论基础，包括谱分析原理，误差分析，以及2048点实序列FFT变换在DSP上高效实现(节省时间和空间)。 (3)设计了系统硬件电路，包括前端输入信号调理电路和抗混叠滤波电路的设计及实现，开发板硬件资源分配(包括存储器分配，ADC模块配置等)，和液晶接口、键盘接口的实现。 (4)实现了系统软件设计，包括整个系统程序流程的设计，各个模块应用程序的实现，.cmd文件的配置，FLASH下载以及系统指标参数、频率分辨率和采样频率的设定。 (5)论证了系统算法的正确性和系统性能的精确性，从理论、实验数据分析、以及Matlab仿真等多角度分析了实验结果，并给出了改进的方案和可行性分析。 从整体上看，所设计的系统，合理地实现了信号采集和处理系统的功能。其设计方法简便可行，可作为廉价的信号采集平台，或者稍加改进作为简易数字示波器或频谱分析仪器。

目录

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声明

第1章 绪论

1.1 DSP的发展历程和应用现状

1.2信号采集系统的现状和发展趋势

1.2.1信号采集系统的现状

1.2.2信号采集系统的发展趋势

1.3本课题的内容和研究意义

1.3.1本文主要的研究工作

1.3.2体系结构

1.4本章小结

第2章信号采集与处理系统的总体设计

2.1信号采集与处理系统总体设计方案

2.2 TMS320LF2407A系列DSP概述

2.2.1本课题DSP处理器的选型

2.2.2本课题硬件试验版的相关技术指标

2.3调理电路

2.3.1加法器电路

2.3.2电平移位和电压跟随电路

2.3.3触发电路

2.4滤波采样电路

2.4.1奈奎斯特采样定理

2.4.2滤波器的选取原则

2.4.3滤波电路设计

2.5抗干扰设计

2.6显示系统接口电路设计

2.6.1液晶屏LCD12864介绍

2.6.2液晶屏LCD12864系统硬件设计

2.7本章小结

第3章 连续时间信号谱分析原理

3.1连续时间信号频谱分析

3.1.1谱分析的原理

3.1.2误差分析原理

3.2 2048点实序列FFT的实现方法

3.2.1程序流程

3.2.2函数功能介绍

3.3频率分辨率

3.4系统指标参数预定

3.5本章小结

第4章 系统软件的设计与实现

4.1软件丌发平台CCS2000集成开发环境介绍

4.1.1 CCS2000开发环境介绍

4.1.2 CCS2000的开发流程

4.2信号采集系统程序总体设计

4.2.1信号采集系统程序结构设计

4.2.2 DSP软件编程步骤

4.3系统监控及接口处理程序设计与实现

4.3.1信号采集程序

4.3.2 DSP主控制程序

4.4 A/D转换模块的实现

4.5 FLASH程序烧写

4.5.1安装CCS烧写插件

4.5.2仿真器ICETEK-5100

4.5.3烧写FLASH

4.6本章小结

第5章 系统调试与实验结果分析

5.1 TMS320LF2407A系统调试

5.1.1调理电路调试

5.1.2 CCS调试

5.1.3仿真调试

5.1.4脱机运行调试

5.2系统性能评估实验

5.2.1方波信号的频谱分析

5.2.2两路正弦波叠加频谱分析

5.2.3 MATLAB仿真

5.3本章小结

第6章 总结与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表论文和参加科研情况