基于DSP的高性能水声信号采集系统研究

论文摘要

本文对水声信号采集系统的设计和实现进行了详细论述,并提出了一种新颖通用的信号调理电路,满足了系统体积小、功能强的设计要求。本系统中,水声信号采集系统采用非常简洁的DSP+CPLD设计结构,主要包括信号采集模块和信号调理模块。采用TI公司的TMS320VC5416作为系统的核心,它调控整个系统的运行,同时完成相关数据的处理。ALTERA公司的CPLD（复杂可编程逻辑器件）作为系统的外围控制器,实现系统的很多控制功能,包括ADC采集控制、写FIFO时序控制等。信号调理模块可实现对水声信号的程控放大、滤波等调理,为AD采集电路提供高信噪比的模拟信号。论文的主要研究工作包括:系统的硬件设计及调试,包括系统噪声的降低、抗电磁干扰设计;整个系统软件主要包括DSP的程序和CPLD的VHDL程序设计。本系统的实现为实验中的水声信号采集提供了一个比较实用和可靠的实验平台。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景和意义
• 1.2 数据采集系统简介
• 1.2.1 水声数据采集系统的特点
• 1.2.2 水声数据采集系统的技术指标
• 1.3 论文的主要研究内容
• 第2章 采集系统硬件组成及原理
• 2.1 采集系统硬件设计
• 2.2 信号调理系统设计
• 2.2.1 信号调理模块框图
• 2.2.2 前级放大电路设计
• 2.2.3 射随电路设计
• 2.2.4 程控增益调节电路
• 2.2.5 系统滤波电路
• 2.2.6 模数转换电路
• 2.3 数字采集模块设计
• 2.3.1 采集系统硬件结构
• 2.3.2 DSP及外围电路
• 2.3.3 DSP与存储器的接口设计
• 2.3.4 CPLD及外围电路
• 2.4 数字隔离电路设计
• 2.5 电源模块设计
• 2.5.1 模拟电源设计
• 2.5.2 数字电源设计
• 2.6 本章小结
• 第3章 系统软件设计
• 3.1 CPLD的软件设计
• 3.1.1 存储地址及控制信号的产生
• 3.1.2 CPLD与DSP的通信
• 3.2 DSP的软件设计
• 3.2.1 DSP系统的初始化
• 3.2.2 时间增益控制的实现
• 2C总线的实现'>3.2.3 通用I/O扩展与I²C总线的实现
• 3.2.4 滤波器参数的计算
• 3.3 DSP的软件引导模式
• 3.3.1 引导模式简介
• 2PROM简介'>3.3.2 串行E²PROM简介
• 2PROM的烧写'>3.3.3 引导表的建立及E²PROM的烧写
• 3.4 本章小结
• 第4章 低噪声、抗干扰设计
• 4.1 信号调理系统低噪声设计
• 4.1.1 级联增益网络增益的分配
• 4.1.2 低噪声高稳定性电路的设计
• 4.2 系统抗干扰设计
• 4.2.1 电路结构、布局布线的抗干扰设计
• 4.2.2 系统地线的设计
• 4.2.3 系统电源的抗干扰设计
• 4.3 本章小结
• 第5章 实验与数据处理
• 5.1 信号调理电路的测试
• 5.1.1 增益测试
• 5.1.2 频率测试
• 5.1.3 小信号测试
• 5.1.4 噪声测试
• 5.2 实验室仿真实验
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 附录