為能對(duì)磁場(chǎng)干擾進(jìn)行測(cè)試,需要實(shí)時(shí)的對(duì)磁通門傳感器檢測(cè)到的多路磁場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行分析,由此設(shè)計(jì)出一款基于LPC1768單片機(jī)的動(dòng)態(tài)信號(hào)采集和頻譜分析的裝置。利用LPC1768單片機(jī)的高速數(shù)據(jù)處理能力以及大容量處理器,結(jié)合AD7606搭建信號(hào)采集硬件電路,解決多路信號(hào)高速采集問題。頻譜分析方面采用快速傅里葉變換,信號(hào)采用串口傳輸和網(wǎng)絡(luò)傳輸兩種方式至上位機(jī),在QT平臺(tái)采用C++語言中開發(fā)界面顯示磁場(chǎng)數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)的時(shí)域圖和頻域圖,從而對(duì)設(shè)備的性能進(jìn)行跟蹤評(píng)估,具有較高的實(shí)用價(jià)值。 

【文章來源】：自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用. 2020,39(08)

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

信號(hào)采集與頻譜分析裝置設(shè)計(jì)流程圖

通訊模式本系統(tǒng)采用SPI通信方式，初始化AD7606的SPI口線，設(shè)置好采樣模式，在采樣前將AD7606進(jìn)行復(fù)位，RESET端口主要負(fù)責(zé)來接收初始化信號(hào)，將一個(gè)時(shí)間上不小于50ns的正脈沖給RESET引腳，通過CON-VEST端口來接收模數(shù)轉(zhuǎn)換的信號(hào)，需要將CONST默認(rèn)設(shè)置為高電平。AD7606在并行模式下工作[3]，讀取數(shù)據(jù)要將AD7606的片選信號(hào)置低從而啟動(dòng)AD7606的模數(shù)轉(zhuǎn)換，需要將一個(gè)大于等于25ns的負(fù)脈沖給CONVSTA，接下來按照AD7606的采樣結(jié)果依次讀取并保存，CS和RD端口用來讀取接收到的信號(hào)，轉(zhuǎn)換完成后由BUSY引腳發(fā)出一個(gè)下降沿信號(hào)，CS和RD引腳在接收到BUSY的下降沿后更新轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。接收和儲(chǔ)存信號(hào)過程中會(huì)實(shí)時(shí)檢測(cè)并判斷每個(gè)通道的數(shù)據(jù)是否有效，并將檢測(cè)到的有效數(shù)據(jù)存入FIFO緩沖區(qū)，同時(shí)對(duì)FIFO緩沖區(qū)設(shè)置夠大的緩存深度，避免溢出或者空讀現(xiàn)象。AD7606在并行模式下工作的時(shí)序圖如圖2所示。3.2 信號(hào)處理與頻譜分析

采用串口通信時(shí)，將下位機(jī)代碼配置為串口通信模式，串口通信是指將構(gòu)成字符的每個(gè)二進(jìn)制數(shù)據(jù)位，依次固定的順序進(jìn)行通信的方法[4]，這里用到的是異步串行通信的接口[5]，該設(shè)計(jì)中通過線狀態(tài)控制寄存器使能波特率設(shè)置并設(shè)置幀格式，設(shè)置完成后鎖定除數(shù)鎖存器，將讀到的數(shù)據(jù)寫入數(shù)組中儲(chǔ)存，處理采樣后的數(shù)據(jù)，計(jì)算實(shí)際電壓值之后，接下來將數(shù)據(jù)打包好進(jìn)行下一步的頻譜分析。采用以太網(wǎng)傳輸時(shí)在下位機(jī)配置好TCP數(shù)據(jù)包的目的IP地址以及端口號(hào)、波特率。從而建立單片機(jī)與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器之間的通信。由于LPC1768片內(nèi)RAM空間有限，采用復(fù)用的方式從而提高信號(hào)處理的效率，達(dá)到1024點(diǎn)的高速采集。FFT是離散傅里葉變換（DFT）的快速運(yùn)算[6]，若按照定義進(jìn)行傅里葉變換的計(jì)算，當(dāng)采樣點(diǎn)數(shù)很大時(shí)，傅里葉變換的計(jì)算量也隨之增加到很大，單片機(jī)很難完成，所以，可以用旋轉(zhuǎn)因子的周期性，對(duì)稱性和可約性來簡化運(yùn)算。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]淺析FFT算法中對(duì)稱關(guān)系[J]. 李艷鳳,陳后金,胡健.  電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào). 2017(05)
[2]基于AD7606的數(shù)字音頻采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]. 陸存波.  中國新通信. 2017(16)
[3]基于AD7606的高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)[J]. 肖李歡,黃元峰,代文澤,張興.  電腦知識(shí)與技術(shù). 2017(20)
[4]基于自適應(yīng)采樣頻率與AD7606的振動(dòng)信號(hào)采集方法[J]. 李馳,叢培田,段智敏,劉曉旭.  儀表技術(shù)與傳感器. 2017(07)
[5]LPC1768的全雙工UART的軟件模擬實(shí)現(xiàn)[J]. 鄭志雄,胡愛蘭.  單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用. 2013(06)
[6]基于DSP的FFT算法實(shí)現(xiàn)[J]. 艾紅,常青青,鄧大偉.  制造業(yè)自動(dòng)化. 2012(01)
[7]基于Qt的LAMOST光纖定位軟件界面設(shè)計(jì)及開發(fā)[J]. 劉志剛,謝志林,江暉,黃璞.  中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào). 2011(01)



本文編號(hào)：3257801