声强探头与声强数字信号处理模块的研制

摘要

随着声学理论的快速发展和声强测量方法的日益成熟,使得开发一种专用快速的实时数据采集与处理系统显得尤为必要.该论文对国内外现有声强测量设备的构造进行了较为深入的了解,并针对其中的声强探头和声强数字信号处理模块进行了细致的研究.对于声强探头部分,提出了以p-p算法为理论基础设计双传声器声强探头的方案.并在设计过程中仔细分析了双传声器声强探头的特点和要求,研究了它的前置放大电路和机械结构的设计方法.对于声强数字信号处理模块部分,采用互谱声强技术作为其理论基础进行设计.设计过程中主要做了两方面的工作:一是系统硬件模块的开发,包括DSP与USB总线的连接、DSP与A/D接口电路的设计,声强数字信号的缓冲方法和DSP外围电路的设计等;二是系统软件的开发,主要包括各种接口程序和基于DSP的快速傅立叶(FFT)程序的设计.最终通过软硬件配合,数字信号处理模块实现了对两路声强信号的实时采集和实时FFT变换.该文在一开始分析了国内外现有声强测试设备的结构和发展趋势,并对该课题的意义做了阐述.之后分声强探头和声强数字信号处理模块两部份,对它们的总体设计、软硬件实现方法和机械结构等几个方面展开了详细的讨论与分析.

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第一章绪论

1.1课题来源

1.2声强测量技术与声强探头的发展

1.3数字信号处理技术和数字信号处理系统

1.4本文主要讨论的问题

第二章声强测量原理及声强探头的设计

2.1声强定义

2.2声强测量的方法

2.2.1 p-u法

2.2.1 p-p法

2.3声强探头前置放大电路的设计

2.4声强探头机械结构的设计

2.4.1传声器的配置形式

2.4.2声强探头支架的机械结构

2.5小结

第三章声强数据信号处理系统方案探讨和DSP的开发

3.1声强数据处理方案的探讨

3.1.1基于直接法原理的声强信号处理系统的原理和结构

3.1.2基于FFT间接计算法(互谱声强技术)的声强信号处理系统

3.2数字信号处理器DSP特点和开发过程

3.2.1 DSP芯片的出现和发展

3.2.2 DSP芯片的特点

3.2.3 DSP芯片的分类

3.2.4 DSP的系统的设计过程

3.3小结

第四章基于DSP的声强数字信号处理模块的硬件电路设计

4.1声强数字信号处理模块的整体设计

4.1.1声强数字信号处理系统设计所涉及的问题

4.1.2声强数字信号处理模块的概述

4.2 VC5409的特点

4.2.1概述

4.2.2内部结构概述

4.2.3 VC5409内部硬件结构

4.2.4存储器的特点及分配

4.2.5 VC5409的片内外设

4.3 VC5409与A/D芯片MAX125的连接

4.3.1 MAX125的简介

4.3.2 MAX125与VC5409的接口

4.4 VC5409与USB接口芯片接口电路的设计

4.4.1 HPI特点与开发

4.4.2 VC5409与USB接口芯片的硬件连接

4.5 VC5409程序自举加载方案的设计

4.5.1自举引导方式

4.5.2并行自举引导方式的应用

4.5.3 VC5409和FLASH芯片SST39VF512的连接

4.6电路设计中需要解决其它的问题

4.6.1电平兼容性问题

4.6.2扩展电路的时序问题

4.6.3 VC5409多余引脚的处理

4.7小结

第五章数据采集系统的软件设计

5.1 VC5409的软件开发概述

5.1.1开发语言

5.1.2开发环境

5.1.3系统软件框架设计

5.2 MAX125与VC5409接口程序的设计

5.3自举引导程序设计

5.4声强信号FFT算法的实现

5.3.1 FFT的基本原理

5.3.2实数序列的FFT

5.3.3实数序列的FFT在VC5409上的实现

5.5小结

第六章全文总结与展望

参考文献

附图