基于DDS技术的移动水声遥控信号发射平台的研究

摘要

本课题研究并设计实现了一种具有低功耗、易携带等特点的移动水声遥控信号发射平台。发射平台的信号产生单元采用了直接数字频率合成(DDS)技术，满足了现代水声通信对信号建立时间、输出频率的精确度、分辨率及稳定度的要求，而且使得整个电路软硬件结构十分简单。 本课题主要进行了以下几个方面的工作： 1、分析海洋水声信道的物理特性，根据水声通信的相关原理，结合水声遥控系统的特点选择合适的水声遥控信号编码方式和调制方式； 2、基于DDS芯片AD9833和它提供的3线SPI接口简化信号产生单元的软硬件设计，实现FSK非相干调制方式水声遥控编码信号的产生；另外，AD9833具有较强扩展能力，还可以实现频率的步进控制(扫频)、产生二进制PSK和ASK调制信号等设计功能； 3、搭建基于32位ARM7微控制器的通用硬件开发平台，ARM7微控制器强大的控制处理能力和丰富外设使发射平台的整体性能得到提升，也为今后实现更复杂的应用打下基础； 4、搭建基于内核+底层驱动+应用程序三层软件架构的通用软件开发平台，实现对多任务系统的有效管理，增强系统的实时性能； 5、利用LCD液晶显示器实时显示系统的工作状态和工作参数，并编写操作菜单，更加便于操作人员使用，实现良好的人机交互； 6、与水声遥控信号接收机一起对整个遥控系统进行初步湖试，实际测试移动水声遥控信号发射平台可靠性、稳定性和遥控距离等各项指标，为进一步的改进工作奠定基础。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题背景及意义

1.2水声通信研究现状

1.3本论文的主要任务

第2章水声遥控信号设计

2.1水声信道的基本特性

2.1.1有限通信带宽

2.1.2多途效应

2.1.3多普勒效应

2.1.4强背景噪声

2.2水声通信信号概述

2.2.1相干调制方式

2.2.2非相干调制方式

2.3水声遥控信号的设计

2.3.1调制方式选择

2.3.2信号编码设计

2.4本章小结

第3章系统整体设计与硬件实现

3.1系统整体设计

3.2核心微控制器

3.2.1微控制器的选择

3.2.2 ARM介绍

3.2.3 LPC2148芯片介绍

3.2.4单元电路介绍

3.3信号产生单元

3.3.1 DDS工作原理及特点

3.3.2 AD9833芯片介绍

3.3.3 AD9833硬件电路设计

3.3.4信号调节放大硬件电路设计

3.4人机交互单元

3.4.1 LCD液晶硬件电路设计

3.4.2 LED指示灯硬件电路设计

3.4.3按键硬件电路设计

3.5通信接口

3.5.1 RS232串口硬件电路设计

3.5.2 USB接口硬件电路设计

3.6水声功率放大器和换能器

3.6.1水声功率放大器

3.6.2水声换能器

3.7本章小结

第4章系统软件设计

4.1系统软件结构

4.2内核层

4.2.1消息驱动机制

4.2.2内核文件介绍及移植

4.3驱动程序层

4.3.1 AD9833驱动设计

4.3.2 LCD液晶驱动设计

4.3.3键盘驱动设计

4.4应用程序层

4.4.1菜单设计

4.4.2软件抗干扰

4.5本章小结

第5章系统测试及应用

5.1单独测试

5.1.1编码频率测试

5.1.2编码时间(周期)测试

5.2联合测试

5.2.1实验室测试

5.2.2湖试

5.3系统应用

5.4本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

致谢