微弱信号采集电路的驱动及自适应滤波处理设计
发布时间：2022-01-08 20:58
数据采集技术广泛运用在军事、航空、工业测控领域,随着科技的不断发展,各领域对精度提出了更高的需求,弱电、弱光、弱磁等微弱信号的高精度采集逐渐成为了一个重要发展方向。本文依据设计要求,通过对硬件系统的模块划分,完成了针对微伏级（?V）、100KHZ宽频带微弱电压信号（直流信号精度0.002%、交流信号精度0.02%）的传输与处理设计。针对宽频带微弱电压信号,本文依据硬件LRC可调窄带滤波器,基于自适应滤波技术,设计了测频算法,通过对LRC可调窄带滤波器的实时控制完成了宽频带信号的选频滤波处理,实现了基于自适应滤波控制算法的微弱信号采集。本文首先对数据采集技术的发展进行了阐述,随后根据系统的设计需求对数据采集系统进行了模块划分,将硬件采集电路与传输、处理进行解耦,给出了驱动模块硬件与软件的详细设计方案,上位机软件以模块划分的详细设计,本文的主要工作如下:（1）驱动模块硬件与软件设计。设计了以USB为通讯接口、SRAM为中间缓存,ARM为控制核心的驱动模块,实现了对以FPGA为控制核心的采集模块的数据与指令交互,完成了与上位机的通讯程序设计,实现了AD采样数据到上位机的传输流。（2）上位机软...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
STM32供电图
FT232H供电图
第四章自适应滤波处理49的阻带最小衰减均在74dB以下，而凯泽窗的阻带衰减可根据系数可调，能够满足153.98dB衰减的需求，而凯泽窗的系数可利用现有的经验公式求取得：s=0.1102(A-8.7)=16.01(4-7)在窗的长度N为500时，可通过凯泽窗的经验公式求得过渡带w为：(7.95)0.04082.285(1)sAwN==(4-8)进而可求出理想滤波器的截止频率为10.04322cpw=w+w=(4-9)代入凯泽窗的表达式可得：22000022(1(1))(16.011(1))1499()()()()(16.01)NNnnIINwnRnRnII==(4-10)利用求得的截止频率cw代入（4-1）式即可求得理想滤波器的频率响应()dhn，将w(n)与()dhn代入（4-3）式即可求得基于指标要求的滤波器系数。求出其频率响应并检验是否满足前面所计算的指标。若不满足改变截断长度N再次验证，直到满足需求。以上若靠人工计算，计算量太大，实践起来较为复杂。而matlab提供了有力的辅助工具，可简化设计。Matlab提供了一个工具即FDATool，在弹出的设计界面中选择窗函数法设计低通滤波器，将以上计算的FIR滤波器截止频率、采样频率和系数输入至该窗口，其中数字域截止频率需要反归一化求出模拟频率，选择凯泽窗，如下图4-1所示：图4-1参数设置图
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于C语言访问的MySQL数据库[J]. 张丽. 电子技术与软件工程. 2016(22)
[2]基于LabVIEW连接Mysql数据库登录系统设计[J]. 向守超,张国军. 电脑迷. 2016(10)
[3]基于MATLAB的FIR数字滤波器设计[J]. 江楠,李伟. 电子设计工程. 2017(14)
[4]FIR滤波器与IIR滤波器去噪效果对比研究[J]. 洪灿梅,刘爱莲,刘名扬,程航,田素辉. 微型机与应用. 2015(21)
硕士论文
[1]可见光通信系统中自适应滤波器的设计及FPGA实现[D]. 林浩然.北京邮电大学 2019
[2]基于自适应滤波的微弱信号采集模块硬件设计[D]. 王艺璇.电子科技大学 2019
[3]微型化高精度数据采集模块的设计[D]. 吕蒙.电子科技大学 2019
[4]USB2.0接口多通道数据采集系统的设计[D]. 郭艳.西安理工大学 2018
[5]基于ARM Cortex-M4的数据采集系统的设计与研究[D]. 程都.东南大学 2018
[6]基于虚拟仪器的冶金流程数据采集与处理系统[D]. 杨旭.华北水利水电大学 2018
[7]LMS自适应滤波器优化设计与仿真分析[D]. 杨武.吉林大学 2017
[8]PXI测试系统中数据采集与分析子系统的设计与实现[D]. 任露雯.哈尔滨工业大学 2017
[9]基于USB3.0的数据采集模块设计[D]. 金瑜.华南理工大学 2017
[10]基于32位ADC的高精度数据采集系统设计[D]. 徐飞.吉林大学 2017
本文编号：3577271
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
STM32供电图
FT232H供电图
第四章自适应滤波处理49的阻带最小衰减均在74dB以下，而凯泽窗的阻带衰减可根据系数可调，能够满足153.98dB衰减的需求，而凯泽窗的系数可利用现有的经验公式求取得：s=0.1102(A-8.7)=16.01(4-7)在窗的长度N为500时，可通过凯泽窗的经验公式求得过渡带w为：(7.95)0.04082.285(1)sAwN==(4-8)进而可求出理想滤波器的截止频率为10.04322cpw=w+w=(4-9)代入凯泽窗的表达式可得：22000022(1(1))(16.011(1))1499()()()()(16.01)NNnnIINwnRnRnII==(4-10)利用求得的截止频率cw代入（4-1）式即可求得理想滤波器的频率响应()dhn，将w(n)与()dhn代入（4-3）式即可求得基于指标要求的滤波器系数。求出其频率响应并检验是否满足前面所计算的指标。若不满足改变截断长度N再次验证，直到满足需求。以上若靠人工计算，计算量太大，实践起来较为复杂。而matlab提供了有力的辅助工具，可简化设计。Matlab提供了一个工具即FDATool，在弹出的设计界面中选择窗函数法设计低通滤波器，将以上计算的FIR滤波器截止频率、采样频率和系数输入至该窗口，其中数字域截止频率需要反归一化求出模拟频率，选择凯泽窗，如下图4-1所示：图4-1参数设置图
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于C语言访问的MySQL数据库[J]. 张丽. 电子技术与软件工程. 2016(22)
[2]基于LabVIEW连接Mysql数据库登录系统设计[J]. 向守超,张国军. 电脑迷. 2016(10)
[3]基于MATLAB的FIR数字滤波器设计[J]. 江楠,李伟. 电子设计工程. 2017(14)
[4]FIR滤波器与IIR滤波器去噪效果对比研究[J]. 洪灿梅,刘爱莲,刘名扬,程航,田素辉. 微型机与应用. 2015(21)
硕士论文
[1]可见光通信系统中自适应滤波器的设计及FPGA实现[D]. 林浩然.北京邮电大学 2019
[2]基于自适应滤波的微弱信号采集模块硬件设计[D]. 王艺璇.电子科技大学 2019
[3]微型化高精度数据采集模块的设计[D]. 吕蒙.电子科技大学 2019
[4]USB2.0接口多通道数据采集系统的设计[D]. 郭艳.西安理工大学 2018
[5]基于ARM Cortex-M4的数据采集系统的设计与研究[D]. 程都.东南大学 2018
[6]基于虚拟仪器的冶金流程数据采集与处理系统[D]. 杨旭.华北水利水电大学 2018
[7]LMS自适应滤波器优化设计与仿真分析[D]. 杨武.吉林大学 2017
[8]PXI测试系统中数据采集与分析子系统的设计与实现[D]. 任露雯.哈尔滨工业大学 2017
[9]基于USB3.0的数据采集模块设计[D]. 金瑜.华南理工大学 2017
[10]基于32位ADC的高精度数据采集系统设计[D]. 徐飞.吉林大学 2017
本文编号：3577271
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