基于LM3S9B92控制多路信号源的驱动电路设计

摘要

随着信息时代科学技术的快速发展，在生产实践中人们希望对微波信号不同频带进行更加直观的描述。目前，对微波信号不同频带的检测还没有较好的方法，在科研运用中也存在较大的局限性。针对上述问题，我们提出了对微波信号不同频带检测的一种方式，首先利用频率带宽信号与幅度信号叠加作为脉冲调制信号，其次用调制信号对音频发生器的原始音色文件进行调制处理，然后再对输出调制后的信号进行音频放大，最后通过对音频信号音色信息分析来达到检测的目的。这种方法可以较为直观的把叠加的脉冲信号转换成人们熟悉的音色信号，在运用上更加方便，通过验证该方法具有较好的可行性。
　　本文以不同频率带宽的微波信号与幅度信号作为信号源，设计了基于LM3S9B92控制多路信号源的驱动电路方案。该方案可以分为CPLD脉冲展宽部分、微控服务器和客户端三个部分。CPLD脉冲展宽部分主要用来检测脉冲信号，并将检测到符合条件的脉冲信号展宽到一定的宽度，然后进行输出;微控服务器具备网口通信和串口通信能力，可通过模数转换芯片对音频数据进行采集，对放大的音频信号通过网络进行实时传输，并且可同时对音频放大信号进行录音和存储控制，以及其他可以控制设备的相关命令操作;客户端主要承担用户对驱动电路的远程管理能力，包括对音频放大信号的监控功能控制，对开关、通信方式及信号源的选择;另外在本地，我们利用放大技术对音频调制信号进行放大后通过扬声器播放或者利用耳麦进行侦听。
　　本文主要内容是基于LM3S9B92微控器控制下多路信号源驱动电路设计，实现多路信号源作为调制信号的音频放大，进而达到对不同频率带宽微波信号检测的目的。
　　1.首先介绍了设计中所涉及的技术理论包括IEE802.3局域网协议、音频编码解码技术以及音频放大技术。
　　2.其次设计了系统所涉及的主要硬件电路，包括保幅展宽电路、幅度调制电路、脉冲展宽电路、音频放大电路以及接口电路。
　　3.最后对设计中所涉及的软件进行描述，包括CPLD软件、单片机软件和上位机软件三部分。CPLD软件的第一个用途为检测脉冲信号，第二个用途为将检测到的符合条件的脉冲信号展宽到一定的宽度输出。单片机软件的主要模块有串口和网络通信控制单元，音频数据实时采集与传输单元，音频数据实时存储单元以及本地设备控制单元。上位机软件模块包括串口连接通信单元，网口连接通信单元，设备文件存储管理单元，设备远程控制单元，PC机音频处理接口单元。
　　整个系统在设计上采用模块化设计，首先对硬件电路实现功能设计，一方面是对音频信号进行放大电路设计，另一方面是针对微控处理器芯片的设计;其次在软件设计中采用三部分完成对电路的嵌入;最后利用软件和硬件结合方式来实现对电路控制。在软件语言上不仅运用了单片机C语言而且也运用了VERILOG语言，在硬件开发中运用了KeilμVision，Xilinx ISE Design Suite，Stellaris Development and Evaluation Kits，Fress RTOS工具。每个模块相互依靠作用，提高了整个系统的可靠性和实用性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 立题依据、目的及意义

1．1．1 立题依据

1．1．2 立题目的

1．1．3 立题意义

1．2 国内外发展现状

1．2．1 国外发展现状

1．2．2 国内发展现状

1．3 主要内容

1．4 组织结构

1．5 本章小结

第2章 音频驱动技术

2．1 音频功率放大

2．1．1 功放分类

2．1．2 功放各特点比较

2．2 音频编码解码技术

2．2．1 语音编码分类

2．2．2 在音频编解码的过程中遇到的问题

2．3 IEEE 802．3局域网协议

2．3．1 以太网系统三个基本单元

2．3．2 IEEE802．3局域网协议-协议结构

2．4 本章小结

第3章 驱动电路总体结构设计

3．1 功能性能指标

3．2 驱动电路总体框图

3．3 控制器外围接口设计

3．3．1 I2S接口设计

3．3．2 RJ45以太网接口设计

3．3．3 RS232／485接口设计

3．3．4 JTAG接口

3．3．5 通用串行总线(USB)控制器

3．4 本章小结

第4章 驱动电路硬件设计

4．1 电路参数

4．1．1 电路板外形设计图

4．1．2 视频输入信号

4．1．3 控制输入

4．2 电路原理图设计

4．2．1 保幅展宽电路设计

4．2．2 幅度调制电路

4．2．3 脉冲展宽电路

4．2．4 音频放大电路

4．2．5 电源和接口电路

4．2．6 开关合路电路

4．2．7 LM3S9B92芯片外围电路设计

4．3 印制电路板图

4．4 本章小结

第5章 驱动电路软件实现

5．1 系统概述

5．1．1 各部分软件详细描述

5．1．2 用途

5．2 系统开发

5．2．1 软件开发工具

5．2．2 软件开发平台

5．2．3 软件开发语言

5．3 执行方案

5．3．1 软件设计总体框架

5．3．2 接口设计

5．4 通信协议设计

5．4．1 串口通信协议

5．4．2 网口通信协议

5．5 CPLD模块设计

5．5．1 单片机详细设计

5．5．2 软件流程设计

5．5．3 编程语言

5．6 上位机详细设计

5．6．1 软件接口设计

5．6．2 软件流程设计

5．6．3 编程语言

5．7 设计约束

5．8 需求可追踪性

5．9 本章小结

第6章 实验结果分析

6．1 硬件电路板

6．2 测试分析

6．2．1 测试框图

6．2．2 测试仪器

6．2．3 测试步骤

6．2．4 合格判断

6．2．5 测试结果

结论及建议

致谢

参考文献

攻读学位期间取得学术成果