基于LPC1768信号采集与频谱分析装置研究

发布时间：2021-06-30 13:08

　　为能对磁场干扰进行测试,需要实时的对磁通门传感器检测到的多路磁场信号进行分析,由此设计出一款基于LPC1768单片机的动态信号采集和频谱分析的装置。利用LPC1768单片机的高速数据处理能力以及大容量处理器,结合AD7606搭建信号采集硬件电路,解决多路信号高速采集问题。频谱分析方面采用快速傅里叶变换,信号采用串口传输和网络传输两种方式至上位机,在QT平台采用C++语言中开发界面显示磁场数据动态的时域图和频域图,从而对设备的性能进行跟踪评估,具有较高的实用价值。 

【文章来源】：自动化技术与应用. 2020,39(08)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

信号采集与频谱分析装置设计流程图

通讯模式本系统采用SPI通信方式，初始化AD7606的SPI口线，设置好采样模式，在采样前将AD7606进行复位，RESET端口主要负责来接收初始化信号，将一个时间上不小于50ns的正脉冲给RESET引脚，通过CON-VEST端口来接收模数转换的信号，需要将CONST默认设置为高电平。AD7606在并行模式下工作[3]，读取数据要将AD7606的片选信号置低从而启动AD7606的模数转换，需要将一个大于等于25ns的负脉冲给CONVSTA，接下来按照AD7606的采样结果依次读取并保存，CS和RD端口用来读取接收到的信号，转换完成后由BUSY引脚发出一个下降沿信号，CS和RD引脚在接收到BUSY的下降沿后更新转换数据。接收和储存信号过程中会实时检测并判断每个通道的数据是否有效，并将检测到的有效数据存入FIFO缓冲区，同时对FIFO缓冲区设置够大的缓存深度，避免溢出或者空读现象。AD7606在并行模式下工作的时序图如图2所示。3.2 信号处理与频谱分析

采用串口通信时，将下位机代码配置为串口通信模式，串口通信是指将构成字符的每个二进制数据位，依次固定的顺序进行通信的方法[4]，这里用到的是异步串行通信的接口[5]，该设计中通过线状态控制寄存器使能波特率设置并设置帧格式，设置完成后锁定除数锁存器，将读到的数据写入数组中储存，处理采样后的数据，计算实际电压值之后，接下来将数据打包好进行下一步的频谱分析。采用以太网传输时在下位机配置好TCP数据包的目的IP地址以及端口号、波特率。从而建立单片机与网络服务器之间的通信。由于LPC1768片内RAM空间有限，采用复用的方式从而提高信号处理的效率，达到1024点的高速采集。FFT是离散傅里叶变换（DFT）的快速运算[6]，若按照定义进行傅里叶变换的计算，当采样点数很大时，傅里叶变换的计算量也随之增加到很大，单片机很难完成，所以，可以用旋转因子的周期性，对称性和可约性来简化运算。

【参考文献】：
期刊论文
[1]浅析FFT算法中对称关系[J]. 李艳凤,陈后金,胡健.  电气电子教学学报. 2017(05)
[2]基于AD7606的数字音频采集系统的设计[J]. 陆存波.  中国新通信. 2017(16)
[3]基于AD7606的高精度数据采集系统的实现[J]. 肖李欢,黄元峰,代文泽,张兴.  电脑知识与技术. 2017(20)
[4]基于自适应采样频率与AD7606的振动信号采集方法[J]. 李驰,丛培田,段智敏,刘晓旭.  仪表技术与传感器. 2017(07)
[5]LPC1768的全双工UART的软件模拟实现[J]. 郑志雄,胡爱兰.  单片机与嵌入式系统应用. 2013(06)
[6]基于DSP的FFT算法实现[J]. 艾红,常青青,邓大伟.  制造业自动化. 2012(01)
[7]基于Qt的LAMOST光纤定位软件界面设计及开发[J]. 刘志刚,谢志林,江晖,黄璞.  中国科学技术大学学报. 2011(01)



本文编号：3257801