基于arm刀具磨損聲譜監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文(編輯修改稿)
2025-07-16 13:16 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 再次，利用Durbin遞推算法求取線性預(yù)測系數(shù)（LPC）；最后，利用LPC得到切削聲信號的LPCC。基于LPC分析的倒譜存在一種非常簡單有效的遞推求解方法，就是，如果已知線性預(yù)測系數(shù)，可利用下列遞推公式求得相應(yīng)的倒譜系數(shù)： （2）3 刀具磨損狀態(tài)監(jiān)測硬件電路設(shè)計(jì)根據(jù)切削聲信號的分析方法，進(jìn)行基于切削聲譜LPCC的刀具磨損監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)，硬件部分選用廣州友善之臂的ARM9內(nèi)核的S3C2440的處理器作為系統(tǒng)的核心，通過擴(kuò)展SDRAM、FLASH、RS232串口、LCD顯示屏、音頻芯片等來實(shí)現(xiàn)切削聲信號的采集和處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。本課題采用切削聲信號來檢測刀具的磨損狀態(tài)，因此要求硬件系統(tǒng)具有聲音信號的采集、存儲、分析和顯示等功能，刀具磨損狀態(tài)監(jiān)測的硬件電路框圖如圖31所示：圖31 刀具磨損監(jiān)測系統(tǒng)硬件框圖 硬件電路設(shè)計(jì)本課題選用Samsung S3C2440作為監(jiān)測刀具磨損狀態(tài)的處理器，他完全可以滿足監(jiān)測系統(tǒng)對于處理器的要求，具有良好的可擴(kuò)展性，使用方便，S3C2440處理器是廣州友善之臂計(jì)算機(jī)科技有限公司開發(fā)的32位的嵌入式處理器。支持32位ARM指令和16位Thumb指令集，支持?jǐn)?shù)據(jù)Cache和指令Cache，具有很高的指令和數(shù)據(jù)處理能力。S3C2440有以下組件：處理虛擬存儲器管理的MMU，NAND FLASH的系統(tǒng)引導(dǎo)器，SDRAM控制器，觸摸屏接口，USB接口，PLL時(shí)鐘產(chǎn)生器等。集成在片上的功能包括：[6]，I/；外部存儲器控制器（SDRAM和FLASH控制器和產(chǎn)生片選信號）；8通道的10位ADC；3通道的UART和2通道SPI；SD卡存儲器控制接口；1個(gè)USB主機(jī)接口和1個(gè)USB設(shè)備接口；1通道的I2S總線和1通道的I2C總線；1個(gè)LCD控制器（支持STN和TFT帶有觸摸屏的液晶顯示器）；PLL時(shí)鐘發(fā)生器；16kB的數(shù)據(jù)CACHE、指令CACHE和存儲器管理單元（MMU）；由于UDA1341TS芯片既可以實(shí)現(xiàn)模擬音頻信號的采集（A/D），又可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字音頻信號的模擬輸出（D/A），并且可以通過I2S總線與S3C2440直接相連，實(shí)現(xiàn)音頻信號的數(shù)字化處理。因此，本系統(tǒng)選用UDA1341TS芯片實(shí)現(xiàn)切削聲信號的采集。UDA1341TS內(nèi)部集成了A/D、D/A、可編程增益放大器和數(shù)字自動(dòng)增益控制器等模塊。由于I2S總線只能用于音頻流的傳輸，因此，UDA1341TS需要另外使用L3總線進(jìn)行控制命令的傳送。L3總線包括L3MODE、L3CLOCK和L3DATA三條線，UDA1341TS的L3接口相當(dāng)于一個(gè)混音器控制接口，可以用來控制輸入/輸出音頻信號的的音量大小、低音等。UDA1341TS芯片的引腳如表31所示：本文采用UDA1341TS的ADC通道1作為切削聲信號的輸入接口，利用駐極體麥克風(fēng)采集加工現(xiàn)場的切削聲信號，使用IS總線實(shí)現(xiàn)UDA1341TS和S3C2440之間的音頻信號傳輸。其硬件原理圖如圖32所示：表41 UDA1341TS芯片的引腳功能引腳號引腳名稱網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號功能描述1VSAADC模擬地2VINL1MIC_INADC左邊輸入13VDDAADC模擬電壓4VINR1VADCNMIC_INADC右邊輸入15VADCNADC負(fù)參考電壓6VINL2ADC左邊輸入27VADCPADC正參考電壓8VINR2ADC右邊輸入29OVERFL十進(jìn)制濾波器溢出輸出10VDDD數(shù)字電壓11VSSD數(shù)字地12SYSCLKCDCLK系統(tǒng)時(shí)鐘13L3MODEL3MODEL3總線模式輸入14L3CLOCKL3CLOCKL3總線時(shí)鐘輸入15L3DATAL3DATAL總線數(shù)據(jù)輸入/輸出16BCKI2SSCLK位時(shí)鐘輸入17WSI2SLRCK字選擇輸入18DATA0I2SSDI數(shù)據(jù)輸出19DATA1I2SSDO數(shù)據(jù)輸入20TEST1測試控制121TEST2測試控制222AGCSTAT自動(dòng)增益狀態(tài)23QMUTE快速聲音輸入24VOUTRLINEOUT_RDAC右邊輸出25VDDA(DAC)DAC模擬電壓26VOUTLLINEOUT_LDAC左邊輸出27VSSA(DAC)DAC模擬地28VrefADC和DAC參考電壓圖32 UDA1341TS芯片音頻接口電路（1）Flash存儲器Flash存儲器是嵌入式系統(tǒng)中廣泛使用的主流存儲器，它的主要特點(diǎn)是按塊進(jìn)行擦除和寫入，具有低功耗、高密度、小體積、掉電非易失性等優(yōu)點(diǎn)。Flash芯片分為NorFlash和NandFlash。NorFlash的地址線和數(shù)據(jù)線分開，可以直接與S3C2440的總線相連，讀取速度快，但是存儲容量小，而NandFlash需要使用I/O口與S3C2440相連，傳輸速度慢，由于NorFlash的擦除速度相比于NandFlash要慢得多，因此，寫入速度也慢，另外，NandFlash內(nèi)可能會(huì)有壞塊，可靠性低。鑒于以上二者優(yōu)缺點(diǎn)的比較，可知，NorFlash適用于代碼存儲，NandFlash適用于數(shù)據(jù)存儲。本課題采用型號為AM29LV160D
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