基于DSP的漏点定位系统硬件电路设计及软件算法研究

论文摘要

漏水一直困扰着每个供水企业,据相关部门统计,我国目前城市公共供水系统管网漏损率远远超过了规定的7.8%的指标。研制先进可靠的漏水点定位检测设备可以帮助管道维护人员快速准确的查找漏点,及时维修管道,因此对于减少水资源浪费具有重要意义。本文采用TI公司的数字信号处理芯片TMS320VC5416-160作为核心处理器,使用单片机作为主机设计硬件电路,采用互相关时延估计方法作为核心定位算法,完成了漏点定位系统设计,实现了对漏水声音信号的采集、相关分析及定位结果显示等功能。文中介绍了漏水声音信号特点及相关定位法的原理,重点介绍了系统软硬件的设计思想及具体实现,分析比较了互相关时延估计算法的两种实现方法,分别在系统硬件平台上实现并在CCS环境下仿真测试,验证了算法的可行性,之后给出并分析了在模拟现场环境下系统的仿真测试结果以及定位显示结果。最后,总结了论文的主要工作及其中存在的问题,并对未来工作提出了建议和展望。实验证明,本文设计的漏点定位系统检测速度快、定位准确、功耗低、操作简单,具有很高的实际应用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 引言
• （一）、课题的提出及研究意义
• （二）、检漏方法选择
• （三）、基于DSP的相关测漏仪的功能特点
• （四）、本文的主要研究内容
• 一、管道泄漏点定位原理
• （一）、管道泄漏点声发射原理及漏水声的传播特点
• （二）、相关检漏原理与漏点定位算法
• 1、相关函数的概念
• 2、相关检漏原理
• 3、漏点定位算法
• 二、系统硬件电路设计
• （一）、系统总体结构
• （二）、各功能块设计
• 1、音量调节电路
• 2、模数转换电路及与DSP的接口设计
• 2.1 DSP的多通道缓冲串口（McBSP）
• 2.2 A/D-D/A转换器TLV320AIC10
• 2.3 接口电路设计
• 3、DSP最小系统
• 3.1 DSP芯片TMS320VC5416-160
• 3.2 Flash存储器SST39VF400
• 3.3 最小系统电源设计
• 3.4 最小系统构成
• 4、控制及显示电路
• 4.1 DSP主机接口HPI
• 4.2 液晶显示模块HG320240
• 4.3 单片机控制及显示电路设计
• 三、系统软件程序设计
• （一）、设计思想
• （二）、DSP部分软件设计
• 1、DSP的BOOTLOADER装载设计
• 2、双路信号采集部分
• 3、相关分析部分
• 3.1 时域直接计算相关
• 3.2 基于FFT的快速相关
• 3.3 两种实现方法比较
• （三）、单片机部分软件设计
• 1、通过HPI口与DSP交换数据
• 2、键盘扫描及液晶显示控制
• 四、相关时延估计方法的设计与实现
• （一）、1024点序列的互相关程序设计及实验仿真结果
• 1、时域直接相关的实现
• 2、快速相关的设计实现
• 2.1 FFT算法分析
• 2.2 2048点实数序列按时间抽取（DIT）基2 FFT的实现
• 2.3 IFFT的实现
• 3、仿真测试结果
• 3.1 信号发生器产生的两路信号的相关分析结果
• 3.2 实际声音信号的相关分析结果
• 3.3 实验结果分析
• （二）、实际工程中相关时延估计的设计实现及测试结果
• 1、软件程序设计
• 2、实验仿真结果及实际测试结果
• 3、实际系统在测试中遇到的问题及原因分析
• 五、结语
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录