基于DSP的复合频率计的设计.doc

基于dsp的复合频率计的设计摘要:，本文介绍了一种以tms320f2808 dsp芯片为基的高频信号检测方法，并提出频谱功能比例表查找方法。通过采样两次，与数学技术，以及适当的采样频率的相结合，实验执行高速2048点的fft运算的基础上，实现快速，高分辨率的计算频率和幅度。更重要的是，我们认识到使用的tms320f2808 dsp芯片和模拟开关cd4053芯片以及6带通滤波器电路的功能的高精度混合信号的再生。关键词:频率计;样品;数字信号处理;fft导言 在现实环境中，很多信号复合频率信号（如上午在无线通信信号）2主要或更多单种频率的信号，同时各组之间也有不可避免的干扰，这使得它难以分辨高频的复合信号频率。因此，在实际应用中有一个强大的价值，大大提高了复合的最低频率信号有足够宽的频率分辨率范围的前提下的分辨率程度。复合高频信号频率计dsp（tms320f2808）的基础上，采用了dsp丰富的软件资源，不仅大大简化了硬件电路，而且还完成信号的频率和幅度的措施，以及提高解析复合信号的前提下，确保足够的精度。本文中所描述的复合高频信号频率计，实现综合频率信号通过dsp的adc功能的连接口，它完成主要和次要的信号的频率和幅度的计算使用方法如下：fft运算数学原则的基础上，查表，实现了使用tms320f2808 dsp芯片和四阶有源滤波电路，其混合信号的截止频率为30khz;二。硬件设计这需要使用原理功能设计简单、实用、全面的tms320f2808芯片，。它是由5个模块组成，如下：系统电源模块，dsp处理器模块，pwm信号重建模块，串行通信模块，液晶显示模块.图一。dsp处理器模块这是硬件系统的核心模块，并完成复合高频信号的实时处理，以及分析和协调整个系统使每个模块有序的工作。该系统采用tms320f2808，它具有丰富的片上外设，包括adc，32位cpu定时器，硬件生成pwm，输入捕获，串行通信spi，sci，cpu的时钟高达100mhz。 tms320f2808的所有提供的优势保证了高速信号采集和处理。这篇论文选择一个20mhz晶体和pll时钟乘法器，1个1oomhz系统时钟。b.系统电源模块该模块连接两个+5 v直流电源(提供+5 v电压),系统中的几个运算放大器。更重要的是，它使用asm，一个集成的低压差三端稳压器芯片，切换到3.3 v和1.5v电压.提供f2s0s的i / o和核心+5 v直流电源。c. pwm信号模块重建本文选择a22s建立外部的有源滤波器。为了重建一个更接近原频率的信号，本系统采用了低通滤波器，其截止频率为30khz，然后用四阶巴特沃斯低通无源滤波器使通带频率成分得到足够的衰减3根据这一理论，它减少了重建的信号和原始信号的误差，以0.226左右的平均频率误差，其幅度误差约1.154。d.串行通信模块本文选取的串行通信端口和串行通信模块的电平转换芯片max3232 scia。它与主机进行通信，处理与频率记录，在实时pc显示和保存数据。通讯波特率可以达到高达250kbit /秒。e.液晶显示模块本文使用1602液晶显示结果，同时，为了节省电力，我们加入了背光控制，以备必要。f. adc模块adc模块是dsp连接外部的模拟信号的桥梁。 tms320f2s0s的adc（不计数中断adc的时钟）的工作时钟是最好低于12.5mhz的。否则，结果将是不稳定的adc数据转换。三。软件设计该系统的软件设计已充分利用c2000系列的库，它可以大大提高系统代码的运算速度。系统软件主要由初始化模块，复合信号处理模块和hrpwm。a.初始化模块本模块主要完成系统的初始化，包括初始化数据缓冲区，系统时钟设置，gpio设置，sci的设置，epwm和flash的初始化配置。其中，闪存必须在ram中完成。流水线的设计，在确保必要闪存延迟的前提下，可以提高工作效率。b.综合信号处理模块这是核心的软件系统，完成复合信号处理的采样。其流程图所示减少两种复杂的测量数据之间相互干扰影响。信号的频率是非常接近对方，本系统采用两次采样的想法：第一个采样频率为50khz的统一制定，然后根据数据第一次采样的情况，理性分析后第二次的采样频率和处理第二个采样。同时，完成系统的频率和幅度的计算后，系统将使用fft分析方法做相应的修正，改正自己的错误数据。这是一个获得高精度数据系统。此外，在第一次采样数据处理，本系统采用萨功能比查表的方法，这是该系统的一个特点。基本原则如下：假设输入信号是单频正弦信号s（t），s（t）= acos（1）采样和离散傅里叶变换后，我们获得s（k）其中， m = n（k - fot）。假设频谱isk极端点，主要极值点两侧的频率最大点为k”，这两点之间的实际频率点计算的比例是（k）l / ls（k“）查找每个点除了n从每个主瓣两侧的其他功能比例表，该系统可以快速，高精度得到测的实际信号的频率和振幅信息。萨功能查表方法谱估计与传统方法相比，具有更小的计算比例和更高的精度。c.hrpwm模块tms320f2808有四个的hrpwm方式。当dsp的主频率是100 mhz，该系统可以实现pwm输出为200mhz。计数器的显著位只有9个，其分辨率为0.2，不能满足精度要求。然而，使用hrpwm mep的技术可以大大提高输出的脉冲宽度的分辨率。 hrpwm可以得到14.8位有效分辨率为0.004，这是前者的50倍。在这个设计中，epwm的周期对应的频率设置为312.5khz，这使得系统的分辨率高达14.12位。高性能模拟开关，整形电路，6阶滤波电路，系统生成的高精度信号。四。系统测试和数据分析在系统测试，假设被测信号的信号发生器的输出值是和系统的实际测量值是相等，然后，测量相对误差。可以按公式计算得到。我们修复的主要信号的频率，振幅和的轻微信号的幅度来衡量通过调整轻微信号的频率数据，结果如表l;然后我们修复的轻微信号的频率，振幅和的主要信号的幅度来衡量通过调整主信号的频率数据，结果如表2;最后，我们修复了轻微的信号的频率，振幅和措施的产生主要错误信号通过调整主信号的频率和幅度，其结果是在表五，结论传统的频率计主要用于单信号测量