基于dsp的水聲應(yīng)答系統(tǒng)數(shù)字平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文(已修改)
2025-07-09 17:16 本頁面
【正文】 大學(xué)本科生畢業(yè)論文基于DSP的水聲應(yīng)答系統(tǒng)數(shù)字平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘 要隨著水聲技術(shù)的深入發(fā)展，作為一種不可缺少的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，水聲應(yīng)答器得到了廣泛的應(yīng)用。水聲應(yīng)答器主要用于實(shí)驗(yàn)?zāi)康模瓤勺鳛槠胀ㄐ盘?hào)源，又可作為應(yīng)答設(shè)備使用，可實(shí)現(xiàn)對待測設(shè)備的測試與校準(zhǔn)。隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的飛速發(fā)展，針對數(shù)字信號(hào)處理的專用處理器也在穩(wěn)步更新，特別是在實(shí)時(shí)處理功能上提高顯著。采用低功耗高性能的DSP芯片,可以從本質(zhì)上提高水聲應(yīng)答器的處理能力，同時(shí)也能相對降低成本。本論文的主要工作是：根據(jù)系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)，完成水下應(yīng)答器數(shù)字系統(tǒng)硬件平臺(tái)的搭建和軟件系統(tǒng)的調(diào)試。硬件方面，系統(tǒng)以數(shù)字信號(hào)處理模塊為核心，輔以語音編解碼模塊、片外SDRAM等。其中，專用處理器采用TI5000系列DSP——TMS20VC5509A。主要實(shí)現(xiàn)對模擬信號(hào)的采集,處理和發(fā)射等功能。另外，本文從PCB制板的角度論述了系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需遵循的原則。軟件方面，主要實(shí)現(xiàn)對脈沖信號(hào)的采樣、信號(hào)前沿的檢測以及信號(hào)頻率的測量。系統(tǒng)可通過軟件的設(shè)定以適應(yīng)不同信號(hào)的應(yīng)答。本系統(tǒng)作為水聲應(yīng)答器的核心部分，為后續(xù)制作完善的水聲應(yīng)答器系統(tǒng)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：水下應(yīng)答器；數(shù)字信號(hào)處理；TMS320VC5509A；印刷電路板；ABSTRACTWith the thorough development of underwater acoustic technique, the acoustic transponder has got widespread application as an indispensable experimental equipment. The acoustic transponder is mainly used in acoustic experiments to test and calibrate the experimental equipment. With the rapid development of digital signal processing technology, the dedicated processor for digital signal processing is steadily updated especially in realtime processing. By using lowpower highperformance DSP chip, we can essentially improve the handling capacity of the underwater acoustic transponders at lower costs.The main work of this thesis is to plete the structures of the underwater transponder digital systems, hardware platforms and software debugging, according to the technical specifications of the system. The hardware has the digital signal processing module as the core, supplemented by the voice codec module and offchip SDRAM. The dedicated processor we use is TI’s 5000 series DSP TMS320VC5509A. The hardware realizes the analog signal acquisition, signal processing and signal transmission function. In addition, this paper discusses the design principles from the point of view of the PCB system board. The software mainly consists of the sampling of pulse signal, the detection of signal forefront and the measurement of signal frequency. The system can be set to adapt to different signal response by software.As a core part of the underwater acoustic transponder, the system provides a solid foundation to produce the plete water acoustic transponder system.Keywords: underwater transponder。 digital signal processing。 TMS320VC5509A。 PCB。目 錄第1章 緒論 1 立題背景及意義 1 應(yīng)答器數(shù)字系統(tǒng)硬件平臺(tái)簡介 1 應(yīng)答器數(shù)字系統(tǒng)硬件平臺(tái)的主要技術(shù)指標(biāo) 2 論文主要研究內(nèi)容 3第2章 應(yīng)答器數(shù)字系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)原理與組成 4 硬件平臺(tái)簡述 4 DSP最小系統(tǒng) 4 供電電路 4 時(shí)鐘振蕩電路 5 復(fù)位電路 6 AD及DA模塊 6 TLV320AIC23B簡介 6 TLV320AIC23B外圍電路 7 SDARM及并行Flash外圍電路 9 SDRAM 9 并行FLASH外圍電路 11 串口模塊電路 13 方案對比分析 13 PCB的繪制與電路板的焊接 14 本章小結(jié) 16第3章 應(yīng)答器數(shù)字處理系統(tǒng)中的軟件設(shè)計(jì) 17 數(shù)字處理系統(tǒng)中的DSP軟件設(shè)計(jì)概述 17 DSP的系統(tǒng)初始化 17 多通道緩沖串口初始化 17 DMA初始化 18 通過IIC對TLV320AIC23B進(jìn)行初始化 20 應(yīng)答工作狀態(tài)軟件設(shè)計(jì) 23 信號(hào)檢測軟件設(shè)計(jì) 24 檢測信號(hào)的頻率 27 記錄和發(fā)射信號(hào) 28 DSP bootloader程序設(shè)計(jì) 30 Bootloader模式 30 生成導(dǎo)引表 32 本章小結(jié) 33第4章 應(yīng)答器數(shù)字處理系統(tǒng)的測試與分析 34 測試簡介 34 信號(hào)類型介紹 34 應(yīng)答過程中的數(shù)據(jù)分析 35 本章小結(jié) 39結(jié)論 40參考文獻(xiàn) 41致謝 42第1章 緒論 立題背景及意義隨著水聲技術(shù)的深入發(fā)展，水聲應(yīng)答器作為一種不可或缺的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，得到了廣泛的應(yīng)用。水聲應(yīng)答器主要應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)，既可作為普通信號(hào)源，又可作應(yīng)答設(shè)備使用，可實(shí)現(xiàn)對待測設(shè)備的測試與校準(zhǔn)。隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的飛速發(fā)展，針對數(shù)字信號(hào)處理的專用處理器也在穩(wěn)步更新，特別是在實(shí)時(shí)處理的功能上提高顯著。采用低功耗高性能的DSP芯片可以從本質(zhì)上提高水聲應(yīng)答器的處理能力，同時(shí)也能相對降低成本。本論文所討論的水聲應(yīng)答器系統(tǒng)數(shù)字平臺(tái)即數(shù)字信號(hào)處理部分。以DSP TMS320VC5509A為核心，輔以SDRAM、語音編解碼芯片等來實(shí)現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換，信號(hào)檢測與測頻，信號(hào)的接收與發(fā)送等功能。該系統(tǒng)可檢測CW脈沖，雙曲調(diào)頻和鐘形脈沖信號(hào)。并能以不同強(qiáng)度反射信號(hào)。延遲時(shí)間可選。由于系統(tǒng)的靈活性很高，因此可用于水聲試驗(yàn)和工程應(yīng)用等多種場合。 應(yīng)答器數(shù)字系統(tǒng)硬件平臺(tái)簡介。信號(hào)從線性輸入進(jìn)入TLV320AIC23B語音編解碼芯片，經(jīng)過AD采樣濾波之后通過多通道緩沖串口進(jìn)入DSP，通過DSP內(nèi)部的DMA通道進(jìn)入片外的SDRAM，同時(shí)，DSP對已達(dá)到SDRAM的采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行信號(hào)檢測，測頻，確定信號(hào)的存在。若確定為有效信號(hào)，即應(yīng)答該信號(hào)。 應(yīng)答器數(shù)字系統(tǒng)硬件平臺(tái)原理框圖 應(yīng)答器數(shù)字系統(tǒng)硬件平臺(tái)的主要技術(shù)指標(biāo)為適應(yīng)多種測量場合，平臺(tái)的技術(shù)指標(biāo)較為豐富，其主要技術(shù)指標(biāo)如下：l 系統(tǒng)可工作在兩種方式下：信標(biāo)方式和應(yīng)答方式l 信號(hào)類型：CW脈沖、鐘形脈沖；l 中心頻率：, , ；l 脈沖寬度：150ms, 600ms, 2400ms；l 信標(biāo)方式下發(fā)射信號(hào)周期：6s, 10s；l 發(fā)射信號(hào)強(qiáng)度范圍：120dB~170dB；l 反射強(qiáng)度：0dB, 6dB, l0dB, 18dB；l 多普勒：0Hz, 50Hz, 110Hz、50Hz、110Hz；l 中心頻率的誤差范圍：10Hz~+10Hz；l 反射信號(hào)強(qiáng)度誤差：1dB~+1dB。以上技術(shù)指標(biāo)可組成多種類型的信號(hào)，作為數(shù)字處理系統(tǒng)的核心，重點(diǎn)關(guān)注信號(hào)的類型。對于多普勒頻移、發(fā)射信號(hào)強(qiáng)度范圍、反射強(qiáng)度等指標(biāo)，要求數(shù)字信號(hào)處理模塊與功放模塊等相配合才能實(shí)現(xiàn)。 論文主要研究內(nèi)容本論文主要研究應(yīng)答器數(shù)字系統(tǒng)硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，本文將對該數(shù)字系統(tǒng)的各個(gè)部分給
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