声光信号处理测试系统硬件的设计与实现

发布时间：2017-04-15 03:15

  本文关键词：声光信号处理测试系统硬件的设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文研究了声光信号处理技术,设计和实现了声光信号处理测试系统的硬件电路,编写了相关测试软件,完成了系统硬件的功能调试。针对声光布喇格器件设计了为其提供驱动信号的声光频率合成源。通过对比四种频率合成技术,选择了DDS+PLL混合式频率合成技术。频率合成源电路主要包括DDS、PLL、射频开关、混频器、带通滤波器、可变增益放大器、功率放大器等部分。在搭建频率源原理电路时,采用ADS对锁相环相位噪声进行了仿真以供设计参考。在设计频率源PCB时,对电路的电磁兼容性、信号完整性和电源完整性进行了考虑。针对声光频谱分析、声光相关处理以及课题组提出的声光信号处理系统,设计了声光信号后处理系统,包括以FPGA为核心的数字信号预处理模块,以DSP为核心的数字信号精处理模块及通信模块,以FPGA为核心的数据显示模块。使用Verilog硬件语言设计了CCD、A/D转换器和LCD的时序驱动以及SDRAM的读写控制等程序。使用C语言设计了DSP的初始化程序、以太网控制器的数据收发程序和USB控制器的初始化程序等。进行了声光布喇格衍射实验,实现对声光频率合成源和声光信号后处理系统的联合调试。通过分析不同频率下衍射光位置的分布趋势,结合声光器件进行布喇格衍射时的特性,证实了本文设计的声光信号处理测试系统是可行的。
【关键词】：声光 频率合成 FPGA DSP
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN911.7
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-25
• 1.1 引言11-13
• 1.2 声光信号处理技术的应用及发展13-16
• 1.2.1 声光信号处理技术的应用13-14
• 1.2.2 声光信号处理技术的国内外发展情况14-16
• 1.3 声光器件及声光驱动源简介16-20
• 1.3.1 声光器件原理及衍射模型16-18
• 1.3.2 声光器件的发展18
• 1.3.3 声光驱动源的介绍18-20
• 1.4 声光信号后处理系统20-23
• 1.4.1 FPGA+DSP结构的介绍20-21
• 1.4.2 FPGA+DSP构架的声光信号后处理系统21-23
• 1.5 本文研究内容及章节安排23-25
• 第二章 声光频率合成源的硬件设计25-49
• 2.1 声光频率合成源的总体结构设计25-28
• 2.1.1 频率合成技术25-26
• 2.1.2 声光频率源电路的总体设计26-28
• 2.2 温度补偿晶振（TCXO）28-29
• 2.3 直接数字频率合成器（DDS）29-31
• 2.3.1 DDS的结构29
• 2.3.2 AD9850的结构及其外围电路设计29-30
• 2.3.3 DDS后端低通滤波器设计30-31
• 2.4 锁相环路设计31-37
• 2.4.1 锁相环路的结构31-32
• 2.4.2 ADF4351的结构及外围电路设计32-33
• 2.4.3 环路滤波器的设计33-34
• 2.4.4 锁相环相位噪声的仿真34-37
• 2.5 调频电路设计37-39
• 2.6 ASK调制电路的设计39-40
• 2.7 调幅电路的设计40-41
• 2.8 混频器后端带通滤波器及放大电路设计41-42
• 2.9 巴伦变换器电路设计42-43
• 2.10可变增益放大器、功放电路设计43-44
• 2.11频率源供电模块设计44-45
• 2.12 频率源PCB的设计45-48
• 2.12.1 频率源PCB的总体规划45-46
• 2.12.2 PCB基材的选取和布线宽度设计46-47
• 2.12.3 电源的滤波和去耦47
• 2.12.4 频率源PCB设计时的注意事项47-48
• 2.13 本章小结48-49
• 第三章 声光信号后处理系统的硬件设计49-65
• 3.1 声光信号后处理系统的总体结构设计49-50
• 3.2 数字信号预处理模块的硬件设计50-55
• 3.2.1 声光信号采集模块的设计50-51
• 3.2.2 模数转换模块的设计51-53
• 3.2.3 FPGA至DSP数据传输模块的设计53-54
• 3.2.4 FPGA配置电路的设计54-55
• 3.3 系统通信模块的硬件设计55-58
• 3.3.1 DSP的外部存储器空间分配55-56
• 3.3.2 以太网的硬件电路设计56-57
• 3.3.3 USB2.0 的硬件电路设计57-58
• 3.3.4 UART串.通信模块的硬件电路设计58
• 3.4 数据显示模块的硬件电路设计58-62
• 3.4.1 数据显示模块的总体规划59-60
• 3.4.2 SDRAM的硬件电路设计60
• 3.4.3 LCD驱动电路设计60-62
• 3.4.4 LCD显示控制电路的硬件设计62
• 3.5 声光信号后处理系统电源模块的设计62-63
• 3.6 声光信号后处理系统电路PCB的设计63-64
• 3.7 本章小结64-65
• 第四章 声光信号处理测试系统的软件设计65-85
• 4.1 声光频率源的控制程序设计65-68
• 4.1.1 AD9850的控制程序设计65
• 4.1.2 ADF4351的控制程序设计65-66
• 4.1.3 ADL5592的控制程序设计66
• 4.1.4 频率源的扫频程序设计66-68
• 4.2 数字信号预处理模块的程序设计68-72
• 4.2.1 CCD时序驱动程序的设计68-70
• 4.2.2 AD9826驱动时钟的程序设计70-71
• 4.2.3 数据组合模块的程序设计71-72
• 4.3 DSP及系统通信模块程序设计72-77
• 4.3.1 DSP程序的总体设计72-73
• 4.3.2 DSP系统初始化程序设计73-74
• 4.3.3 以太网控制器的程序设计74-76
• 4.3.4 USB控制器的程序设计76-77
• 4.4 数据显示模块的程序设计77-84
• 4.4.1 输入SRAM的程序设计77
• 4.4.2 图像转换模块的程序设计77-80
• 4.4.3 SDRAM的控制程序设计80-82
• 4.4.4 输出SRAM控制程序的设计82-83
• 4.4.5 LCD时序驱动程序的设计83-84
• 4.5 本章小结84-85
• 第五章 系统硬件调试及结果85-108
• 5.1 声光频率源的调试及结果85-94
• 5.1.1 DDS电路的调试结果85-86
• 5.1.2 PLL电路的调试结果及分析86-88
• 5.1.2.1 PLL电路的调试及输出频谱86-87
• 5.1.2.2 PLL的相位噪声及分析87-88
• 5.1.3 频率调制的调试结果88-91
• 5.1.3.1 窄带调频的调试结果88-89
• 5.1.3.2 宽带调频的调试结果89-91
• 5.1.4 幅度调制的调试结果91-92
• 5.1.5 ASK调制的结果92-93
• 5.1.6 可变增益放大器ADL5592的调试结果93
• 5.1.7 功放模块BGY888的调试结果93-94
• 5.2 声光信号后处理系统的调试及结果94-102
• 5.2.1 信号采集及传输功能调试94-95
• 5.2.2 系统通信功能调试95-99
• 5.2.2.1 以太网调试95-97
• 5.2.2.2 USB调试97-99
• 5.2.3 数据显示模块的调试及结果99-102
• 5.2.3.1 输入SRAM的调试结果99-100
• 5.2.3.2 SDRAM的调试结果100-101
• 5.2.3.3 LCD显示功能调试101-102
• 5.2.3.4 系统数据显示功能调试102
• 5.3 声光布喇格衍射实验102-107
• 5.3.1 实验方案103-104
• 5.3.2 布喇格衍射光位置分布实验104-107
• 5.4 本章小结107-108
• 第六章 总结与展望108-110
• 6.1 课题总结108
• 6.2 课题展望108-110
• 致谢110-111
• 参考文献111-114
• 攻硕期间取得成果114-115
• 附录115-117

【参考文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 刘荣旺;基于FPGA实时DVI视频信号融合技术[D];电子科技大学;2013年

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本文编号：307497