信號通信論文范文

導語：如何才能寫好一篇信號通信論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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城市軌道交通信號系統的DCS網絡包含有線部分和無線部分。有線網絡部分是指軌旁設備之間的數據通信，為信號系統提供專用有線信息傳輸，為控制中心、車站、場段之間提供有線傳輸通道，建立局域網連接。無線部分主要是列車上的移動無線設備和地面軌旁無線單元之間建立的車地雙向通信。如上所述，在信號系統的DCS網絡中，可以根據不同的組網方式，構建不同的網絡結構，形成連接信號系統相關設備的通信網。而在這樣的網絡中，傳遞的信息就包含大量的管理信息、行車數據信息、ATS信息、維護信息、數據記錄信息等。DCS系統網絡連接設備一般連接方式需要說明的是DCS網絡結構是多樣的，隨著實際地鐵線路情況、所連接的設備情況、以及技術發展和應用情況有不同變化。從圖1中可以看出，信號系統DCS網絡具有連接設備類型多、數量大，信息傳輸種類繁多的特點。如果在DCS網絡中信息沒有合理的傳輸定義，使網絡中任何一個數據幀的傳輸都要遍及整個網絡，導致所有與網絡連接的設備都接收到，這樣就會嚴重的消耗掉網絡整體帶寬。因此，在DCS網絡傳輸信息量較大時（如早、晚運行高峰時等），如不對網絡進行合理設置，就可能產生網絡風暴。網絡風暴發生時，與網絡連接的部分設備也可能會由于無法應對網絡流量的大幅波動導致故障，進而引發故障面擴大的情況發生，對運營產生嚴重影響，這就需要對網絡中的信息傳輸進行合理優化。

2VLAN技術特點及在DCS網絡中的應用

VLAN技術是將局域網設備從邏輯上劃分成一個個網段，從而實現虛擬工作組數據交換。由于VLAN設置是在交換機上按邏輯來劃分，而不是傳統上的只能從物理上劃分，因此VLAN技術的出現，可以滿足根據實際應用情況，將同一物理局域網內不同用戶邏輯地劃分成不同的廣播域需求。在設計VLAN并實現應用時，首先要確定如何劃分VLAN。較為常見的VLAN劃分方式包括：按照端口劃分，按照MAC地址劃分、基于網絡層劃分、以及基于IP廣播和基于規則等方式。其中應用最為廣泛、也是最有效的，是按照端口劃分的方式，這種劃分方式是根據以太網交換機的交換端口來劃分的，將交換機上的物理端口分為若干個組，每個組構成一個虛擬網。由于基于端口劃分VLAN的優點是定義VLAN成員非常簡單，只要在接入交換機上進行相關設置即可，操作相對簡單，適合任何大小的網絡。同時，這種配置方式適用于網絡環境比較固定的情況，與DCS網絡構建后即在運營中不會輕易改變的實際情況較為符合，因此在地鐵信號系統DCS網絡交換機的配置中，一般都可以使用按照端口劃分VLAN的配置方式。以赫斯曼交換機為例，按照端口劃分VLAN，為不同端口賦予不同ID后的界面顯示情況綜上所述，為了有效避免信號系統DCS網絡風暴的發生，可以將交換機端口劃分到不同VLAN中。其原理為：在不同端口發出的所有數據幀上增加一個代表所屬VLAN編號的ID，各個交換機端口只有在接收到所屬VLANID的信息時，才會對該信息進行拆分處理，而在收到標有其他VLANID信息時，只會將該信息按照目的地址進行轉發。這樣就實現了通過在DCS網絡交換機上應用VLAN技術，有效控制網絡流量、降低網絡風暴發生概率的目標。并且通過在交換機上進行VLAN的劃分，可以起到減少項目建設的設備投資成本、簡化DCS網絡管理、提高網絡安全性的作用。這里需要提出的是，有必要找到適合于信號DCS網絡的劃分原則，結合實際應用情況，將不同級別的信息進行合理區分。

3適用于DCS的VLAN劃分原則

由于地鐵信號系統DCS網絡具有連接設備數量、類型較多，信息傳輸種類繁多的特點，在按照端口劃分的VLAN配置方法對信號DCS網絡交換機等進行配置時，需要尋找到合適的原則，將信號系統DCS網絡中不同設備、不同信息類型進行全網的統一配置，既能有效避免網絡風暴，又有利于維護人員進行維修檢查。這就需要根據網絡端口是否有用、該端口在網絡中的作用、所傳輸的信息內容和特點等特征，將網絡端口有序劃分。例如，在網絡的列車自動控制（ATC）信息、列車自動監控（ATS）信息、維護管理信息等帶有不同功能及目地的信息，劃分到不同的VLAN中。在信息有效傳輸的同時，也可以提高網絡的安全性能。建議按照以下原則進行層層劃分。

1）由于信號系統涉及列車行車安全，因此可先將交換機上多余端口統一劃入“無用端口”的VLAN中，這樣即使有其他設備接入到該端口上，也不會對有用端口間的網絡通信造成影響。

2）進一步將有用端口進行分類，如該端口在信號DCS網絡中只做收發，不對信息進行拆分和處理，即可將其劃入“管理類”的VLAN中。

3）在DCS網絡中，與“管理類”信息對應的是“業務類”信息，在此類信息中，建議先將涉及到列車控制安全的ATC信息獨立劃分出來，同時由于此類信息較為重要，需設計兩路，可以劃分至兩個不同的VLAN中。

4）另外，“業務類”信息還包含其他非ATC信息，也就是非安全信息。對這類信息的劃分，首先將其中的ATS信息獨立劃分出來，同樣建議為兩路。

5）同時，非安全類的信息也包含維護管理類信息，如維護支持、電源監控類等信息也需要劃分到單獨一個VLAN中，此類信息可以不進行冗余設置。

6）其他非安全類信息也可以通過實際情況進行VLAN設置，可以獨立VLAN，也可統一劃入一個VLAN，根據實際情況進行設置即可。建議的VLAN劃分原則，以及該原則對應在信號系統中的傳輸內容示意。

4總結

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關鍵詞：鐵路信號測試系統安全

引言

鐵路信號系統，通常是由多種機電設備組成的復雜控制系統，對鐵路運行的安全、高效、快捷起著重要作用。為了更好的發現和診斷故障，保障鐵路安全、高效運行，因此研究開發一種新型鐵路信號測試系統是十分必要的。信號設備是鐵路運輸的耳目，對行車安全關系很大。它分為信號、聯鎖設備和閉塞設備三類。為了保證設備質量，鐵路信號設備所命名用的器材和配件，必須符合部頒標準。當變更設備結構時，須經鐵道部批準。

一、對各類信號設備安全的共同要求

各種信號均須符合下列各項要求：①除與機車車輛發生直接相互作用的設備如車輛減速器、限界檢查器等以外，信號設備的任何部門不得侵入現行國標GB146-59規定的建筑接近限界（包括曲線部分的加寬）。②所有信號設備的安裝，均須符合批準的安裝標準圖和設計圖的要求。③信號設備的聯鎖關系，必須與批準的聯鎖圖表一致，并滿足《鐵路技術管理規程》的要求。④各種基礎或支持物不應有影響強度的裂紋，安裝穩固，其傾斜限度不得超過10mm。信號機柱應垂直安裝，其傾斜限度不應超過36mm。⑤各種信號設備的機械部分和電氣特性，都應符合規定的技術標準。⑥對設有加鎖、加封的信號設備，均應加鎖、加封或裝設計數器。⑦鐵路信號設備及其電路，應保護在發生故障時導向安全，以免出現危及行車安全的后果。⑧凡與交流電源引入、架空線（包括架空線電纜接入）及軌道電路等外線連接的信號設備，必須設置外部防護設施（雷電防護、安全地線等）。⑨在交流電力牽引區段的防護要求：a為了保證人身安全，信號設備外緣距接觸網帶電部分的距離不得少于2m；b距接觸網帶電部分5m范圍內的金屬結構如信號機構、梯子、安全柵網以及繼電器箱箱體、轉轍握柄等均須接地。c同一設備接地時，嚴禁既接向牽引軌條或扼流變壓器中點，又接向專用地線。

二、對各類信號設備的具體安全要求

2.1對信號（裝置或顯示）的安全要求：①對信號的基本要求是顯示明確，有足夠的顯示距離，當發生故障時能給出最大限制的顯示，保證行車安全。②信號機（含表示器，下同）的顯示方向，應使接近的列車或車列容易辯認信號顯示，并不致被誤認為鄰線的信號機。信號機的顯示，均應使其達到最遠。曲線上的信號機，應使接近的列車能盡量不間斷地看到它的顯示。③各種信號機及表示器的顯示距離，在正常情況下應符合下列規定：a.進站、通過、遮斷、防護信號機，不得少于100m；b.出站、進路、預告、駝峰、駝峰輔助信號機，不得少于400m；c.調車、矮型出站、復示信號機，容許、引導信號機及各種表示器，不得少于200m；在地形、地物影響視線的地方，進站、通過、預告、遮斷、防護信號機的顯示距離，最少不得少于200m。④各種信號機開放后，均應按《鐵路技術管理規程》規定的條件，在列車或車列運行的適當時期及時關閉，若恢復定位狀態。⑤進站、出站、進路、通過和防護信號機的燈光熄滅、顯示不明或顯示不正確時，均應視為停車信號。⑥色燈信號機的機構及燈光配列形式，應符合規定的標準。以兩個基本燈光組成一種信號顯示時，應在一條垂直線上，并應有一定的間隔。由兩個同色燈光組成的一種信號顯示時，其顏色一致。⑦同一機柱上有幾塊臂板時，各臂板的顯示方向應一致，動作角度互相偏差不得超過5°。在關閉狀態時，主臂板和通過臂板應水平，上下誤差均不得超過2°角。開放信號時，臂板開放角度為40~70°。2.2對聯鎖設備的安全要求：為保證站內的列車運行、調車作業安全，站內正線、到發線上的道岔，及聯鎖區范圍內的道岔，均須與有關信號機聯鎖。區間內正線上的道岔，也必須與有關信號機或閉塞設備聯鎖。①各種聯鎖設備均須滿足下列安全、要求：a.當進路上的道岔開通位置不正確、或敵對信號機未關閉時，防護該進路的信號機不能開放；信號機開放后，該進路上的有關道岔不能扳動，其敵對信號機不能開放。b.正線上的出站信號機未開放時，進站信號機不能開放為通過信號；主體信號機未開放時，其預告信號機不能開放；色燈復示信號機應保證不間斷地檢查主體信號機的開放條件。c.裝有轉換鎖閉器、電動或電空轉轍機的道岔，當第一連接桿處的尖軌與基本軌間有4mm及其以上間隙時，不能鎖閉或開放信號機。②電氣集中聯鎖設備還應保證下列要求：a.當機車車輛通過道岔時，該道岔不能轉換。b.向有車占用的線路排列列車進路時，有關信號機不能開放。c.能監督道岔是否被擠，并能在擠岔的同時，使防護該進路的信號機自動關閉。d.在控制臺上應能監督線路和道岔區段是否占用、進路的開通與鎖閉狀態，復示有關信號機的顯示等。③電鎖器聯鎖設備應保證：車站值班員能控制與監督接、發車進路的排列、信號機的開放與關閉等。

三、對閉塞設備的安全要求①區間內正線上的道岔必須與閉塞設備聯鎖

當區間道岔未開通正線時，兩端站不得開放有關信號機。②當列車或后部補機需由區間返回原發車站時，自動閉塞或半自動閉塞應設鑰匙路簽。在鑰匙路簽未放入原設備以前，摻有鑰匙路簽的列車或后部補機占用的區間，不得解除閉塞，出站信號機不得開放。③自動閉塞設備應保證：當閉塞分區被占用或軌道電路失效時，防護該分區的信號機自動關閉；當進站及通過信號機紅燈滅燈時，其前一個信號機應自動顯示紅燈；當閉塞設備中任何元件或部件發生故障時，不得出現信號的升級顯示；在站內控制臺上應有相應的區間情況的表示。④繼電半自動閉塞設備應滿足下列要求：①出站（或通過）信號機開放的條件是，單線區間在得到對方站的同意接車信號后，雙線區間在得到對方站的列車到達信號后。②電鎖器聯鎖的車站，操縱發車手柄（或按鈕）后，電氣集中聯鎖的車站，出站信號機開放后，均不能按正常辦法取消閉塞。③列車從發車站進入區間后，出站信號機應自動關閉，并使雙方站閉塞機處于閉塞狀態，在列車到達接車站以前不能解除，有關出站信號機，不能開放。

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1.1電壓監視模塊的硬件設計

電壓監視模塊主要負責顯示以數據挖掘技術為核心的數據分析單元的電壓值，從而便于控制每次與知識庫傳遞數據時電壓的相似穩定性，進而提高實驗數據的可靠性。Fig.1Voltagemonitoringmodulecircuitdiagram

1.2數據挖掘模塊的硬件設計

在本文設計的系統中，數據挖掘技術通過分析移動通信網絡中的有用數據，尋找其中隱含的尋呼接收機微弱信號的特征規律，為專家系統提供推理證據，主要分為5個步驟：確定挖掘對象、收集數據、數據預處理、數據挖掘、處理結果信息的解釋表達與可視化操作。

2軟件設計

2.1知識庫和推理機模塊的軟件設計

專家系統知識庫主要用來存放尋呼接收機診斷專家所有的檢測和診斷尋呼接收機的知識，推理機利用知識庫中的知識推理解決問題，得出合理正確的結論。知識庫中的知識并非提供給系統客戶的信息，而是專家系統自身推理所需要的信息，由尋呼接收機診斷專家和工程師提供，在知識庫中使用統一的數據格式進行存儲，為推理機提供信息支撐。推理機按照一定的策略進行推理得出符合實際情況的結果。微弱信號診斷開始，首先輸入微弱信號任務信息進行基于規則的推理，要是能從知識庫中搜索到相同或相似的規則，輸出診斷結果。否則采用基于數據挖掘技術的推理機制進行精確診斷，將微弱信號任務信息與微弱信號樹知識庫中的微弱信號征兆進行匹配，若兩者存在匹配，輸出診斷結果。若兩者不匹配，采用專家會診后輸出診斷結果。然后利用診斷結果進行微弱信號檢測。當維修人員對診斷結果不滿意后，啟動系統的自學習機制，向系統輸入對診斷結果的評價；當維修人員對評價診斷結果滿意時，由系統管理員聯系工程師依據經驗和專業知識進行人為排查尋呼接收機原因，并將相關知識添加到知識庫中，把這個結果存入知識庫，使系統知識庫不斷完善，作為下一次檢測時的對比規則來使用。Fig.3Reasoningmachinesoftwaredesignflowchart

2.2信號數據挖掘技術的軟件實現

信號數據挖掘技術綜合了抽樣技術和PAM問題分析法的優點，在每一時段內不是局限在某一樣本，而是在搜索的過程中進行隨機性的抽樣。數據挖掘技術嘗試在數據集中選取幾個作為中心點，每個中心點代表一個類，其余的點與距離最近的中心點分配在一個類中，算法的準則就是使非中心點到所屬類的中心點的代價的總和最小，這種代價一般用歐氏距離來衡量。由數據挖掘技術流程圖可以看出，其算法過程相當于一種搜索過程，每次選擇一個鄰居點進行比較，若代價更小，那么將該鄰居結點選為中心點，再次尋找鄰居結點進行比較。隨著數據容量變大，算法運行多次后，最佳相異度的比重越來越小，呈逐漸減小的態勢。數據挖掘技術每次運算只比較一個鄰居節點，效率不高，對大數據集的效果不好。一種改進算法是每次選取多個節點進行運算，使得找到最佳鄰居節點的概率大增，在提高運算效率的同時也改良了聚類效果，數據挖掘技術及其改進算法搜索過程。在每代對數量為N的個體運算，實際上運算了約O(n3)個模式，并行性良好，搜索效率高，這種優點與圖3所示的系統相像，因而可以用數據挖掘技術提高聚類效率。微弱信號檢測系統是在數據挖掘技術搜索時使用遺傳技術，每一代群體只能是該節點的鄰居節點，由于這些鄰居節點之間的相異位不超過2個，可采用絕對變異的系統，不使用交叉算子，以此保持群體的多樣性，保證微弱信號檢測系統兼具遺傳技術和數據挖掘技術的優點。數據挖掘技術首先以各中心點為基因位構造染色體，計算總代價差，選擇其中累積概率符合要求的算子，再對染色體進行絕對變異操作，將對應的中心節點變異，然后計算代價差作為適應值，擇優輸出。

3實驗與分析

采用數據挖掘技術從預測誤差中提取微弱信號能力較梳狀濾波器有明顯的提高。實驗還對其他微弱信號檢測系統進行了相同的實驗，均取得了與上述實驗相近的結果。

4結論

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從這么多年從事通信網絡設計工作的經驗中，筆者了解到傳統的核心網絡架構是相當復雜的，不僅一二級核心網絡層次多，而且大量的網元導致網絡復雜，整網能耗偏高。以筆者設計的機房為例：機房空間有限，服務器的能耗非常高，導致散熱程度差，而且需要加裝空調，再加上每年擴容的需要，交換機走線和設備布局的不合理，使機房無法實施更進一步的節能降耗措施。因此建立綠色核心網絡勢在必行。建立綠色核心網絡首先應該優化核心網絡架構，實行網絡的扁平化管理，減少核心網中網元的數量，使核心設備上移，逐步使用集成度高，電信級別的平臺代替傳統的服務器，同時建立專業的機房散熱管理方案，如采用自下而上的回風流方式提高冷風的利用率，尤其是在北方城市，這樣就可以有效減少機房空調的使用。

筆者還要強調一下，在工程前期調研及初設階段首先考慮選擇擁有綠色基站技術的供應商和運營商，例如華為和Vodafone。他們擁有IP組網、分布式基站、先進功放、智能電源管理、多載頻技術、統一架構等關鍵綠色技術。這樣設計的基站穩定性、可靠性高，功耗能夠得到進一步優化，而且更有利于網絡的平穩升級。

二、充分利用軟件技術降低能耗

除提高設計水平和利用硬件升級等手段降低能耗以外，充分利用軟件技術實現節能降耗也越來越重要。隨著軟件技術的飛速發展，其應用領域也越來越廣泛，大到網絡轉型，小到CPU超頻。以筆者所在單位為例，通信網絡轉型的速度遠遠高于其他單位基礎設施的更新換代，如果頻繁地對網絡轉型，將造成大量在線設備的退網淘汰以及更多的資源消耗，那么利用軟件技術提高現有網絡設備的工作效率，從而降低能耗也是非常重要的手段。通過對上網用戶在線時間的統計分析，全網在忙時和閑時網絡負荷變換最大，那么就可以通過軟件調整核心網絡設備的主頻，讓它隨網絡負荷變化，在閑時自動將設備處理能力降低，減少電能的消耗。

三、提高空間利用率降低設備冗余度

隨著通信產業的蓬勃發展，每年入網用戶日益增多，基站和設備間能夠利用的空間越來越小，設備密度也越來越大，電力消耗明顯提高，因此采用高集成度或分布式設計方案來減少基站和設備間的空間占用，使用體積更小，重量更輕，支持端口更多的設備來有效降低設備冗余度，對于降低能耗也是重要的綠色手段。對于高端網絡設備來講，性能和功能無疑是最重要的，功耗降低會以性能的降低為代價。一般的情況下，為保證功能、性能、業務卡的數量和運行可靠，設備的功耗也會較大。這類設備數量較少，放置位置的環境情況也比較好。因此，在選擇高端設備方面我們只是把功耗指標作為一個輔助的參考指標。

對于低端的網絡產品，如數量巨大的接入層交換機，雖然他們的功能都很強大，但是我們實際應用時只會用到它的部分功能，完全可以通過犧牲一些我們不需要的性能來換取設備的功耗降低。現在有一些接入層交換機因為自身功耗小，已經實現了設備內部無風扇，這類產品就能很好地降低設備的功耗。對于低端網絡設備來說，采購過程中會把功耗作為一個比較重要的指標來考慮

四、推崇綠色環保能源的使用

利用太陽能和風能等混合能源，可更好地保護環境，減少污染物排放。在有條件的地區充分利用太陽能、風能作為輔助能源，降低電能消耗，分解能源問題。在北方城市，利用季節明顯，冬季日夜溫差較大的特點，優化基站、核心機房、設備間的通風設計方案和溫度控制方案，充分利用自然環境溫度實現溫控的目的，減少冷卻系統和大功率空調的使用，降低能耗，建立更多能源使用的綠色通道，使能源利用率更高。

為了使通信產業向著更加綠色的方向發展，節能降耗勢在必行，讓我們共同努力，打造出更多的綠色通道，從技術上提高設備、能源的使用效率，減少不必要的損耗，以實際行動來保護環境，推動通信產業持續健康發展。

參考文獻：

[1]梁文斌.通信機房節能降耗前景廣闊[N].人民郵電,2008,03-06

[2]張炳華.通信局(站)電源系統節能降耗措施探討[J].通信電源技術,2008,(06)

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【關鍵詞】單片機；信號發生器；語音信息；語音信號

引言

由于數字化信息處理和集成電路的不斷進步，各種語音合成芯片應用也不斷擴大。其中有大部分都是采用PC機或微控制器的方法，這種方法的控制手段不但需要硬件的支持，同時也需要對軟件系統和各種指令進行嚴肅處理。伴隨著目前社會技術的不斷發展，語音信息采集與處理措施要求不斷增加，在處理之中，是通過將模擬語音信號通過相應軟件和系統轉變形成數字信號，再由單片機控制儲存在存儲器中，形成一套系統的工作流程。

一、信號發生器概述

1.1　信號發生器的發展

信號發生器廣泛應用于各科學實驗領域。它是一種常用的信號源，是現今各種電子電路實驗設計應用中必不可少的儀器設備之一。六十年代以來，信號發生器有了迅速的發展，出現了函數發生器、掃頻信號發生器、合成信號發生器、程控信號發生器等新種類。各類信號發生器的主要性能指標也都有了大幅度的提高，同時在簡化機械結構、小型化、多功能等各方面也有了顯著的進展。

1.2單片機原理

單片機是一種集成在電路芯片，具有數據處理能力的中央處理器CPU　隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O　口和中斷系統、定時器/計時器等功能集成到一塊硅片上構成的一個小而完善的計算機系統。單片機具有集成度高、系統結構簡單、使用方便、實現模塊化等特點，應用于儀器儀表、家用電器、醫用設備等領域。

二、硬件電路設計與分析

2.1　工作原理

當按鍵按下時，通過程序判斷哪個鍵按下，選好按鍵后，利用D/A轉換器將數字信號轉換成模擬信號，再經過濾波放大，由示波器顯示出所需的波形，此時LED顯示器也會顯示其各自的類型以及頻率。復位電路則是用于單片機的復位，使單片機接口初始化。

2.2　實現功能

（1）所使用的8位LED顯示器，采用共陰極接法，輸入段選碼低電平有效，顯示輸出信號的類型和頻率。

（2）通過P1.0和P1.1口控制信號的輸入類型。當P1.0=0，P1.1=0輸出正弦波；當P1.0=0，P1.1=1　輸出三角波；當P1.0=1，P1.1=0輸出鋸齒波。

（3）輸出信號幅度：0～5V。

（4）信號頻率范圍要求：1—1KHZ。

2.3.硬件電路設計與分析

好的硬件電路既能簡化繁瑣的程序，又能提高實驗的成功率，是設計實驗不可或缺的重要部分，必須高度重視。

2.3.1主控電路

本電路主要采用AT89C52型單片機，它具有如下特點：（1）有可供用戶使用的大量I/O口線。（2）內部存儲器容量有限。（3）應用系統開發具有特殊性。用89C52單片機構成最小應用系統時，只要將單片機接上時鐘電路和復位電路即可。其中，在設計時鐘電路時，采用12MHZ和晶振分別接引腳XTAL1　和XTAL2，電容C1，C2　均選擇為30pF。由于頻率較大時，三角波、正弦波、方波等波中每一點延時時間為幾微秒，故延時時間還要加上指令時間即可得到指定頻率的波形。在設計復位電路時，復位引腳RST通過一個斯密特觸發器與復位電路相連，作用是用來抑制噪聲。在每個機器周期的S5P2，其輸出電平由復位電路采用一次，然后才能得到內部復位操作所需要的信號。

2.3.2鍵盤接口電路

本設計采用一般的鍵盤接口，鍵盤輸出信號。具體為：P1.0、P1.1波形選擇，其中當P1.0=0，P1.1=0　輸出正弦波，當P1.0=0，P1.1=1　輸出三角波，當P1.0=1，P1.1=0輸出鋸齒波；當P1.0=1，P1.1=1　輸出方波。P1.2、P1.3、P1.4　頻率由個位，十位，百位調節；P1.5頻率加減控制；P1.6跳出循環。

2.3.3　DAC0832芯片與單片機硬件接口設計

由于用示波器顯示波形，所以需要一個數/模轉換器，將單片機輸出的數字量轉換成模擬量。此設計采用DAC0832轉換器。由于此芯片是電流輸出，為了變成電壓輸出，我們在其后加上一個運算放大器OP07。

2.3.4　LED顯示電路

設計采用LED共陰極數碼管顯示電路。當某個驅動電路輸出端為低電平時，相應的那位點亮，從而顯示出波形的種類和信號的頻率，在按鍵時顯示出相關信息。添加74LHC573鎖存器是為了增加顯示的準確性。

三、語音信息系統主要芯片介紹

單片機作為一種集成電路芯片，是通過采用各種超大規模的集成電路技術將具有各種數據處理和函數計算能力的中央處理器、隨機處理器以及定時器等終端系統和功能集成到一個完整的硅片之中形成一個完善而又系統化的微型計算機系統措施，這種電路芯片在目前被廣泛的應用在各種工業生產和控制領域之中。伴隨著社會的進步，單片機呈現出其頑強的生命力，以高速發展的優勢迅速的應用在各個信息處理之中。

3.1　ISD4OO4芯片介紹

ISD4OO4語音芯片采用C14OS技術，通過在內部裝置韓警惕的振蕩器和防混疊過濾器等方式來擴大存儲器容量，增加計算效率和準確度，因此只需要很少的器件就可以在其中構成一套完整的聲音錄入系統和回放體系，這在系統設計中不但能夠節約設計消耗時間，同時能夠避免設計中其他元件的增多。

在目前ISD公司的單片機構成中主要是通過信號輸入系統、信號輸出部分、存儲系統、采樣時鐘部分和SPI部分六部分構成。其在構成中信號輸入部分—音頻信號放大器和五極點抗混疊濾波器：而信號輸出部分在控制的過程中是通過平滑過濾器和自動靜噪處理器來實現的。存儲部—非易失性多電平模擬存儲陣列；采樣時鐘部分一內部時鐘振蕩器和調節器：SPI—錄、放、快進等操作的SPI接口；電源接口部分。

3.2　AT89C52芯片介紹

AT89C52是一個低電壓，高性能CMOS　8位單片機，片內含8k　bytes的可反復擦寫的Flash只讀程序存儲器和256　bytes的隨機存取數據存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準MCS-51指令系統，片內置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，AT89C52單片機在電子行業中有著廣泛的應用。芯片內含有8KB快閃可編程/擦除只讀存儲器的8位CMOS微控制器，使用高密度、非易失存儲技術制造，并且與8OC31引腳和指令系統完全兼容。芯片上的FPEROM允許在線編程或采用通用的非易失存儲編程器對程序存儲器重復編程。

四、語音信息系統設計方案

ISD器件在錄音存儲操作之前，要對信號作調整。首先將輸入信號放大到存儲電路動態范圍要求的最佳電平，這主要由內部放大器來完成。放大后的信號進入五級抗混疊濾波器進行調整。模擬信號的存儲采用采樣技術，利用抗混疊濾波器可以去掉采樣頻率I/2以上的輸入頻率分量，使所有采樣數據都滿足奈奎斯特定理，濾波器是一個連接時間五極點的低通濾波器。錄音時，輸入信號通過模擬收發器寫入模擬多電平存儲陣列中。將采樣信號經過電平移位生成非易失性寫入過程所需要的電壓。采樣時鐘同時用于存儲陣列的地址譯碼，以便將采樣信號順序地寫入存儲陣列中。放音時，錄入的模擬電壓在同一采樣時鐘的控制下順序地從存儲陣列中讀出，重構原來的采樣波形，輸出通路上的平滑濾波器去掉采樣頻率分量，并恢復原始波形，ISD器件的采樣頻率通過內部溫度補償的基準振蕩器來控制，這個振蕩器不需要外接元件，采樣頻率取自內部振蕩電路之后的一組分頻器。平滑濾波后的信號經過自動靜噪處理傳送入放大器作為輸出音頻功放的輸入信號，推動揚聲器。

4.1語音輸出電路

LW386是一種集成音頻功放，同時其中具有著自身功能消耗低，電壓的增長穩定，對電源電壓的控制范圍較為合理，單片機在應用的時候失真效率和要求較低。盡管LM386的應用非常簡單，但稍不注意，特別是器件上電、斷電瞬間，甚至工作穩定后，一些操作（如插拔音頻插頭、旋音量調節鈕）都會帶來的瞬態沖擊，在輸出喇叭上會產生噪聲。

4.2錄音電路

ISD器件采用錄音時間為8分鐘的ISD4OO4-8器件，以單片機AT89C52為微控制器，外接語音段錄放控制鍵盤和LED顯示器，外部存儲器24CO2用于保存各語音段首地址及總語音段數，為了改善語音量，要提高輸入端信噪比，因此在ISD語音輸入端采用放大電路單端輸入。

4.3放音電路

此系統分為三部分：單片機的控制部分、放音部分和顯示部分。本文的控制部分主要由單片機89C52構成，包含必要的按鍵電路、復位電路和看門狗電路等電路，放音部分主要由ISD4OO4構成。

4.4程序工作順序

程序工作思想電路上電后，程序首先完成程序的初始化，隨后查詢按鍵狀態，進入系統待機狀態。如果有按鍵按下，則轉去執行按鍵指向的工作程序。按鍵包括放音鍵，程序將首先判斷是去還是回，并點亮相應的指示燈。自動讀出第一段的放音內容。如果不是首次按下，程序則首先判斷當前位置，并以該位置為依據獲得存放該站放音內容的首地址。調用放音子程序，讀入前面獲得的本次放音內容首地址，開始放音。

五、結束語

本文信號發生器只是一種可能實現的方法。此法的頻率控制和幅度控制分辨率高，且硬件集成度高，整機自動化程度高，性能優良，具有很高的實用價值。

在傳統的語音錄放過程中，語音信號要經過設備豹接受后再轉化為模擬電信號，遙過前置放大器把語音信號放大，通過帶通濾波之后。去掉多余的干擾，再經過A/D轉換為數字信號，控制器對其進行處理和存儲。之后再由D/A轉換為模擬信號，達到放音的目的。使用這種方法既復雜又容易使聲音失真。所以，本文介紹了一種單片語音處理芯片ISD4OO4。通過對ISD4OO4語音芯片的簡單介紹，熟悉了ISD4OO4的基本應用。通過對基于單片機控制系統的設計實現了語音的錄入和播放。并闡述了系統工作各部件的性能特性，基于微處理系統的設計實現了錄音和放音。此系統設計靈活，成本低，語音器件抗干擾性強，應用效果良好。

參考文獻

[1]張友德，趙志英.單片微型機原理、應用與實驗[J].上海：復旦大學出版社，1993.

[2]常新等.高頻信號發生器原理，維修與鑒定[M].北京：電子工業出版社，1996.

[3]陳澤宗等.單片精密函數發生器應用[J].電子技術報，1997，20（7）：3～4.

[4]張根選，吳子懷.基于AT89S52單片機的信號發生器設計[M].湖南工程學院學報，2010.

[5]王為青，程國剛.單片機Keil　Cx51　應用開發技術[J].北京：人民郵電大學出版社，2007.

[6]王素珍，呂佩舉.基于ISP器件的ISD系列SPI串口通信接口的設計[M].微電子學與計算機，2005（09）．

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論文關鍵詞：擴頻通信原理特點發展應用

論文摘要：擴頻通信是現代通信系統中新的通信方式，它具有較強的抗干擾、抗衰落和抗多徑性能，頻譜利用率高。本文介紹了擴頻通信的工作原理、特點、及其發展應用。

一、擴頻通信的工作原理

在發端輸人的信息先調制形成數字信號，然后由擴頻碼發生器產生的擴頻碼序列去調制數字信號以展寬信號的頻譜，展寬后的信號再調制到射頻發送出去。在接收端收到的寬帶射頻信號，變頻至中頻，然后由本地產生的與發端相同的擴頻碼序列去相關解擴，再經信息解調，恢復成原始信息輸出?？梢?，一般的擴頻通信系統都要進行3次調制和相應的解調。一次調制為信息調制，二次調制為擴頻調制，三次調制為射頻調制，以及相應的信息解調、解擴和射頻解調。與一般通信系統比較，多了擴頻調制和解擴部分。擴頻通信應具備如下特征：(1)數字傳輸方式；(2)傳輸信號的帶寬遠大于被傳信息帶寬；(3)帶寬的展寬，是利用與被傳信息無關的函數(擴頻函數)對被傳信息的信元重新進行調制實現的；(4)接收端用相同的擴頻函數進行相關解調(解擴)，求解出被傳信息的數據。用擴頻函數(也稱偽隨機碼)調制和對信號相關處理是擴頻通信有別于其他通信的兩大特點。

二、擴頻通信技術的特點

擴頻信號是不可預測的、偽隨機的寬帶信號，其帶寬遠大于要傳輸的數據(信息)帶寬，同時接收機中必須有與寬帶載波同步的副本。擴頻系統具有以下特點。

1．抗干擾性強

擴頻信號的不可預測性，使擴頻系統具有很強的抗干擾能力。干擾者很難通過觀察進行干擾，干擾起不了太大作用。擴頻通信系統在傳輸過程中擴展了信號帶寬，所以即使信噪比很低，甚至在有用信號功率低于干擾信號功率的情況下，仍能不受干擾、高質量地進行通信，擴展的頻譜越寬，其抗干擾性越強。

2.低截獲性

擴頻信號的功率均勻分布在很寬的頻帶上，傳輸信號的功率密度很低，偵察接收機很難監測到，因此擴頻通信系統截獲概率很低。

3.抗多路徑干擾性能好

多路徑干擾是電波傳播過程中因遇到各種非期望反射體(如電離層、高山、建筑物等)引起的反射或散射，在接收端的這些反射或散射信號與直達路徑信號相互干涉而造成的干擾。多路徑干擾會嚴重影響通信。擴頻通信系統中增加了擴頻調制和解擴過程，利用擴頻碼序列間的相關特性，在接收端解擴時，從多徑信號中分離出最強的有用信號，或將多徑信號中的相同碼序列信號疊加，這樣就可有效消除無線通信中因多徑干擾造成的信號衰落現象，使擴頻通信系統具有良好的抗多徑衰落特性。

4.保密性好

在一定的發射功率下，擴頻信號分布在很寬的頻帶內，無線信道中有用信號功率譜密度極低，這樣信號可以在強噪聲背景下，甚至在有用信號被噪聲淹沒的情況下進行可靠通信，使外界很難截獲傳送的信息，要想進一步檢測出信號的特征參數就更難了．所以擴頻系統可實現隱蔽通信。同時，對不同用戶使用不同碼，旁人無法竊聽通信，因而擴頻系統具有高保密性。

5.易于實現碼分多址

在通信系統中，可充分利用在擴頻調制中使用的擴頻碼序列之間良好的自相關特性和互相關特性，接收端利用相關檢測技術進行解擴，在分配給不同用戶不同碼型的情況下，系統可以區分不同用戶的信號，這樣同一頻帶上許多用戶可以同時通話而互不干擾。

三、擴頻技術的發展與應用

在過去由于技術的限制，人們一直在走增加信號功率，減少噪聲，提高信噪比的道路。即使到了70年代，偽碼技術已經出現，但作為相關器的“碼環”的鐘頻只能做到幾千赫茲也無助于事．近幾年，由于大規模集成電路的發展，幾十兆赫茲，甚至幾百兆赫茲的偽碼發生器及其相關部件都已成為現實，擴頻通信獲得極其迅速的發展．通信的發展史又到了一個轉折點，由用信噪比換帶寬的年代進入了用寬帶換信噪比的年代．從最佳通信系統的角度看擴頻通信．最佳通信系統一最佳發射機+最佳接收機．幾十年來，最佳接收理論已經很成熟，但最佳發射問題一直沒有很好解決，偽碼擴頻是一種最佳的信號形式和調制制度，構成了最佳發射機．因此，有了最佳通信系統一偽碼擴頻+相關接收這種認識，人們就不難預測擴頻通信的未來前景．從9O年代無線通信開始步人擴頻通信和自適應通信的年代．擴頻通信的熱浪已經波及短波、超微波、微波通信和衛星通信，碼分多址(CDMA)已開始廣泛用于未來的峰窩通信、無繩通信和個人通信以及各種無線本地環路，發揮越來越大的作用．接入網是由傳統的用戶線、用戶環路和用戶接入系統，逐步發展、演變和升級而形成的．現代電信網絡分為3部分：傳輸網、交換網和接入網．由于接入網發展較晚，往往成為電信發展的“瓶頸”，各國都很重視接入網的發展，因此各類接人技術和系統應運而生．由于ISM(IndustryScientificMedica1)頻段的開放性，經營者和用戶不需申請授權就可以自由地使用這些頻段，而無線擴頻技術所使用的頻段(2．400～2．483)正是全世界通用的ISM頻段，包括IEEE802.11協議架構的無線局域網也大部分選用此頻段．在無線接人系統中，擴頻微波與常規微波相比有著3個顯著的優點：抗干擾性強、頻點問題容易處理、價格比較便宜．而且，擴頻微波接入技術相對有線接入技術來說，有成本低、使用靈活、建設快捷的優勢，在接入網中起著不可替代的作用．

擴頻微波主要應用在以下幾個方面．語音接入(點對點)；數據接入；視頻接入；多媒體接入；因特網(Internet)接入。

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1 總體設計方案   本文由wWW. DyLw.NeT提供，第一 論 文 網專業寫作教育教學論文和畢業論文以及服務，歡迎光臨DyLW.neT

本設計采用CAN總線作為數據采集與系統控制的通信方式，以ATMEL公司生產的AT91SAM9263 ARM芯片為主控單元，結合A/D轉換技術、故障診斷專家系統實現某型火箭炮隨動系統的故障檢測。總體設計框圖如圖1所示。

數據采集單元由信號調理模塊和A/D轉換模塊組成，其中信號調理模塊用于模擬信號的放大、濾波和提高電路負載能力，A/D轉換器完成模擬信號向數字信號的轉換，ARM主控單元實現系統控制與故障診斷，數據采集單元與ARM系統控制與故障診斷模塊之間以CAN 總線的方式進行通信，工作人員通過操作觸摸屏顯示界面完成故障檢測。

2 系統硬件設計

2.1 數據采集單元

數據采集單元由信號調理電路和A/D轉換模塊組成，用于采集某型號火箭炮隨動系統液壓泵、高平機等被測部件的液壓或氣壓的狀態信號，其結構圖如圖2所示。

信號調理電路如圖3所示，采用OP27運算放大器進行設計，它的作用是把傳感器輸入的信號進行放大，同時利用其輸入阻抗高、輸出阻抗小的特點以滿足A/D轉換芯片對驅動源阻抗的要求。

A/D轉換電路將經過信號調理模塊調理后的模擬信號轉換為數字信號，文中選用TLC2543CN和STC89C52分別作為A/D采樣芯片和微控制器[3]，其設計如圖4所示。TLC2543CN是TI公司生產的12位串行模/數轉換器，使用電容開關逐次逼近技術，12位分辨率，10 μs的轉換時間，11路模擬輸入，輸出數據長度可通過編程調整[4]。A/D轉換模塊與51單片機之間以I2C總線的方式進行通信，只需要一條串行數據線SDA（DATA_OUT）和一條串行時鐘線SCL（CLOCK），具有接口線少，控制方式簡單，器件封裝形式小，通信速率較高等優點。　經信號調理后的11路模擬量數據分別通過端口NO0?NO10進入TLC2543CN進行A/D轉換，TLC2543CN通過[CS]，DATA_INPUT，DATA_OUT，MEOC，I/O CLOCK這5個引腳與STC89C52單片機進行通信。為了減小外界環境及器件本身引入的噪聲和擾動，提高系統的穩定性，在這5個信號與單片機之間進行光電耦合隔離處理。由于光信號的傳送不需要共地，所以可將光耦器件兩側的地加以隔離，達到提高系統信噪比的作用，光耦隔離器件選用Avago Technologies 生產的6N137，電路如圖5所示。需要注意的是，電路板中6N137兩端的電源不能共用，否則起不到隔離的作用。

2.2 CAN總線通信模塊

數據采集單元和ARM系統控制與故障診斷模塊之間以CAN總線的方式進行數據通信和控制。CAN總線具有可靠性高、實時性強、較強的抗電磁干擾能力、傳輸距離遠等特點，尤其適用于隨動系統傳感器多、各檢測點信息交換頻繁和干擾源復雜的情況。CAN總線通信模塊的實現有2種解決方案[5]：一類是采用帶有片上CAN的微處理器，如Philips的80C591/592/598、Atmel的AT90CAN128/64/32等；另一類是采用獨立的CAN控制器，如Philips的SJA1000。考慮到應用的靈活性，本文采用獨立的CAN控制器SJA1000。CAN總線通信模塊結構框圖如圖6所示，選用STC89C52單片機作為CAN總線通信模塊的微控制器，CAN總線控制器和收發器分別選用Philips公司生產的SJA1000和PCA82C250[6]。CAN總線規范采用三層結構模型，STC89C52單片機用以實現應用層的功能，SJA1000和PCA82C250則分別對應于數據鏈路層和物理層。為了增強CAN總線通信模塊的抗干擾能力，在CAN控制器與CAN收發器之間進行光電耦合隔離處理，與數據采集單元一樣，本文也選用6N137進行處理。

CAN總線通信模塊接口電路主要由4部分組成：微控制器STC89C52、獨立CAN控制器SJA1000、光電隔離器件6N137和CAN總線收發器PCA82C250。微控制器STC89C52用于數據處理、實現對SJA1000的初始化、通過對SJA1000的控制實現數據接收和發送等通信任務；獨立CAN控制器SJA1000和收發器PCA82C250經過簡單總線連接可實現數據鏈路層和物理層的全部功能。STC89C52通過DATA_INPUT向TLC2543CN發送一定格式的指令，在DATA_OUT引腳可獲取到A/D轉換的數據；由于SJA1000的數據線與地址線是共用的，所以將STC89C52的P0口與AD0?AD7直接連接的同時，還要將地址鎖存信號線ALE進行連接，以便區分在同一時刻AD線上傳遞的是地址還是數據；SJA1000的中斷管腳INT連接單片機的外部中斷INT0；MODE管腳與高電平VCC連接以選擇Intel模式；為了保證上電復位的可靠，復位電路采用IMP708芯片進行智能控制，IMP708芯片集看門狗定時器、掉電檢測電路、電源監控電路等于一體，保證SJA1000芯片的可靠運行；RX0和TX0是數據的收發管腳，經光電耦合器件6N137后連接到CAN收發器上，用以電氣隔離；PCA82C250有3種工作模式：高速、斜率控制和待機，本文選擇斜率控制模式，通過在Rs引腳與地之間接一個100 kΩ的電阻來實現；為了消除在通信電纜中的信號反射，提高網絡節點的拓撲能力，需要在CAN總線兩端接入兩個120 Ω的終端電阻[5]。

2.3 系統控制與故障診斷模塊

數據處理與系統控制模塊采用ATMEL公司生產的AT91SAM9263 ARM芯片作為主控單元，以觸摸屏作為人機交互方式完成系統控制和故障診斷。AT91SAM9263主頻 200 MHz；內置CAN總線控制器，全面支持CAN2.0A和CAN2.0B協議；內置TFT/STN LCD控制器，支持3.5～17英寸TFT?LCD 液晶屏，最高分辨率可達2 048×2 048?？紤]到系統的可擴展性，本文將系統控制與故障診斷模塊單獨成板。技術保障人員可以通過操作觸摸屏上顯示的人機交互界面完成對隨動系統的故障檢測。

3 系統軟件設計

系統軟件設計主要分為A/D轉換模塊、數據 處理模塊、CAN總線通信模塊和系統控制與故障診斷模塊4部分。主流程圖如圖7所示，首先對STC89C52單片機進行初始化，包括CAN總線工作方式的選擇、驗收濾波方式的設置、驗收屏蔽寄存器和驗收代碼寄存器的設置、波特率參數設置、中斷允許寄存器的設置以及A/D轉換模塊的初始化等；當單片機接收到故障檢測命令時，進行A/D采樣，然后由單片機對采集到的數據進行處理，通過量值轉換得到實際的工況數據；最后由CAN總線通信模塊將數據傳輸到系統控制與故障診斷模塊進行故障檢測，診斷結果由觸摸屏顯示以指導維修人員進行現場維修。

3.1 A/D轉換模塊軟件設計

A/D轉換模塊程序設計流程圖如圖8所示。

3.2 數據處理模塊軟件設計

數據采集過程中難免受到噪聲的影響，為了保證采到數據的準確性，可以對其進行一定的算法處理。本文在故障檢測時，對同一采樣點進行5次采樣，然后用快速排序算法對這5個數據進行排序，取中值作為故障檢測的有效數據，以減小誤差帶來的影響。采集到的數據與實際值之間成嚴格的線性關系，將采集到的數據值乘以系數K即可獲得實際的工況數據，其流程圖如圖9所示。

3.3 CAN總線通信模塊軟件設計

CAN總線通信模塊的程序設計主要分為初始化、數據發送和數據接收3個部分：

（1） 初始化。CAN總線初始化主要是對通信參數進行設置，通過對時鐘分頻寄存器、驗收碼寄存器、驗收屏蔽寄存器、總線定時寄存器和輸出控制寄存器的配置實現對CAN總線工作模式、接收報文的驗收碼、驗收屏蔽碼、波特率和輸出模式的配置和定義[7]。值得注意的是，這些寄存器的配置需要在復位模式下進行，因此在初始化前應確保系統已進入復位狀態?！。?） 數據發送。本文采用查詢方式，進行CAN總線的數據發送，首先應將CAN總線的發送中斷禁能。發送數據前，主控制器輪詢SJA1000狀態寄存器的發送緩沖器狀態位TBS以檢查發送緩沖器是否被鎖定，若發送緩沖器被鎖定，則CPU等待，直到發送緩沖器被釋放，然后將從現場采集到的數據發送到發送緩沖區并置位命令寄存器的發送請求位TR，此時SJA1000將向總線發送數據。數據發送流程圖如圖10所示。

（3） 數據接收。同數據發送一樣，本文采用查詢方式進行數據的接收，也應將CAN總線的發送中斷禁能。主控制器輪詢SJA1000狀態寄存器接收緩沖狀態標志RBS以檢查接收緩沖器是否已滿，若未滿則主控制器繼續當前的任務直到檢查到接收緩沖器已滿，讀出緩沖區中的報文，然后通過置位命令寄存器的RRB位釋放接收緩沖器內存空間。數據接收流程圖如圖11所示。

3.4 系統控制與故障診斷模塊軟件設計

系統控制與故障診斷模塊是在Linux平臺下利用Qt SDK開發完成的，數據庫采用嵌入式系統中廣泛采用關系型數據庫SQLite[8]。軟件采用模塊化設計思想，包括顯示界面、系統控制、檢測數據庫和故障診斷等4部分。系統界面基于QT/GUI開發，用于故障檢測結果顯示、調取數據庫輔助人工診斷等人機交互；系統控制模塊用于系統啟動與關閉、初始化及多線程處理；檢測數據庫用于對專家系統中經驗知識、故障診斷規則集進行組織、檢索和維護，及用于存儲系統采集的工況參數；故障診斷模塊是該檢測裝置核心，本文利用故障診斷專家系統對隨動系統進行故障診斷，給出診斷結果。考慮到故障診斷的實時性要求，程序采用多線程編程來實現。

圖10 CAN總線數據發送程序設計流程圖

圖11 CAN總線數據接收程序設計流程圖

4 結 語

為了測試隨動系統故障檢測裝置在各種情況下的故障檢測能力， 本文通過人為制造故障的方式對該系統進行了大量實驗。在反復的實驗中，該系統均能正確定位故障，充分驗證系統的可靠性和穩定性。本文研制的以AT91SAM9263 ARM芯片為核心基于CAN總線隨動系統故障檢測裝置，可實現對隨動系統液壓、氣壓、電壓等工況參數的測量，經故障診斷專家系統的推理，實現以自動故障診斷為主、人工診斷為輔的故障檢測。文中采用的CAN總線通信方式使整個系統簡潔緊湊、具有較強的抗干擾能力和實時性，這種CAN總線通信方案不但可用于隨動系統故障檢測裝置的研發，還可推廣至其他模擬量信號的機電設備故障檢測，尤其是多機組的分布式狀態監測與故障診斷中，具有非常實用的應用前景。

參考文獻   本文由wWW. DyLw.NeT提供，第一 論 文 網專業寫作教育教學論文和畢業論文以及服務，歡迎光臨DyLW.neT

. Industrial Electronics， 2000， 47（4） ： 951? 963.

[2] 張立云，宋愛國，錢夔，等.基于CAN總線的偵察機器人控制系統設計[J].測控技術，2013，32（1）：65?68.

[3] 姚遠，王賽，凌毓濤.TLC2543在89C51單片機數據采集系統中的應用[J].電子技術應用，2003，29（9）：37?38.

. Texas： Texas Instruments Incorporated， 1997.

篇8

關鍵詞：虛擬儀器，地磁場監測，分布式測量，電子郵件

 

1、前言

地磁場的異常波動是發生地震的重要征兆，對地磁場異常的監測可以為地震預報研究提供重要的數據資料 [1]。

虛擬儀器技術是利用編程軟件，按照測量原理,采用適當的信號分析與處理技術,編制具有測量功能的程序就可以構成相應的測試儀器[2],降低了儀器的開發和維護費用,縮短了技術更新周期，顯著提高了儀器的柔性和性價比[3]。

2、硬件結構

分布式地磁場異常監測系統總體結構如圖1所示。磁場傳感器通過RS232串口將計算出的地磁場方位值前期數據發送給電腦1，電腦1上的虛擬儀器軟件完成對信號的讀取、計算、分析、顯示、存儲等并通過電子郵件將相關數據傳送給遠端的電腦2。

3、軟件設計

3.1、軟件的總體功能

如圖2所示，監測系統主要有數據采集模塊、顯示模塊、磁場異常報警模塊、數據處理模塊、數據保存模塊、電子郵件發送模塊等組成。

3.2、軟件前面板

前面板如圖3所示,主要分為3個模塊:通信參數設置模塊、監測結果顯示及保存模塊、異常報警模塊等。論文參考，電子郵件。論文參考，電子郵件。設置的通信參數主要有與傳感器通信時的波特率、數據位、數據文件保存的位置、軟件異常及地磁異常時發送電郵的收發件人電子信箱地址等。論文參考，電子郵件。論文參考，電子郵件。

圖2 軟件總體功能框圖

圖3 軟件前面板

3.3、地磁場方位值的計算

地磁場方位值計算模塊如圖4所示，將VISA讀取控件緩沖區中的字符串數組讀出，截取其中第9和第10個元素，進行數制、進制轉換得到地磁場方位值，接到前面板進行顯示。論文參考，電子郵件。論文參考，電子郵件。

圖4 方位值計算模塊

3.4異常報警

將當前時刻的方位值與正常方位值相比較，如果相差5度，即認為是地磁場的異常波動，報警指示燈亮，發出報警音，同時啟動郵件發送模塊。

3.5 數據保存模塊

調用日期/時間字符串控件，讀取windows日期時間，和地磁場方位值一起寫入指定目錄的txt文件中。當地磁場異常時，觸發磁場異常邏輯為真，寫入文件控件將從此時刻開始5秒內的時間值、地磁場方位值寫入txt文件中。

圖5 郵件發送第一幀

圖6 郵件發送第二幀

3.6 郵件發送

4.實驗

如圖7所示，實驗方法為:將傳感器與電腦1串口相連，通過虛擬儀器軟件監測地磁場的異常情況，當地磁發生異?；蚪邮諅鞲衅鲾祿惓r，電腦1上的監測軟件報警，并把異常數據記錄到數據文件中，同時通過電子郵件模塊向指定信箱發送指定格式郵件，監測者在電腦2上查看相關異常郵件。做法是轉動傳感器使其與地磁場磁北指向夾角為200°，用一塊磁鐵沿著與傳感器指向垂直的方向自遠及近靠近后又自近及遠離開傳感器，記錄下整個過程磁鐵與傳感器距離、地磁場方位值、異常情況及郵件接收情況。實驗結果如表1所示。

反復實驗表明，監測軟件準確地記錄下了磁鐵靠近傳感器的過程中該處磁場的變化情況，且當地磁異常時電腦2及時地接收到了相關異常數據郵件。

表 1模擬干擾地磁場實驗

篇9

Abstract: The article measures the time using three timing circuit of the three time/counters of the single chip 89C52,communicates using the serial interface standard RS-232 and CMOS chip MAX232,and transmits the time to PC through the serial device of single chip . It inaugurates new area to exploiture the system source of single chip. Especially it establishes the foundation for the agility usage of time/counters of single chip 89C52.At the same time, it will promote the application of the single chip system in the military affairs area.

關鍵詞:89C52;定時/計數器;串行通信

Key words: 89C52; time/counter; serial communication

中圖分類號:TP302.1 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)17-0100-02

0引言

根據紅外密集度立靶測試系統原理,要準確的測量彈丸通過不同光幕的時間間隔,可以用多種方法實現,如CPLD器件,單片機等。在本論文中選用的是用單片機89c52來實現計時功能。89c52一般有可靠性高,易擴展,控制能力強,體積小,開發周期短,成本低等優點。在許多領域中,單片機以其體積小,指令豐富,控制技術成熟,修改方便,適應性強等特點,在現場得到廣泛的應用。鑒于這些優點,本文的測時電路系統的實現,以89c52為主[1]。

1紅外密集度立靶測試系統原理

紅外密集度立靶測試系統是利用四光幕交匯原理研制而成。紅外密集度立靶測試系統測量原理圖如圖1所示:當彈丸依次通過1,2,3,4光幕時,系統中的計時部分分別記錄相應的飛行時間,再加上光幕1和4之間的靶距、光幕2與光幕3的夾角、光幕3與光幕4的夾角等已知量,根據速度V即可以求出彈丸的著靶坐標。

2系統方案

本論文的測時電路系統的控制方案如圖2所示。系統前續電路把四個脈沖信號送入單片機,第一個脈沖信號將成為三路測時電路的啟動信號;第二個脈沖信號將終止第一路測時電路;第三個脈沖信號來到時,第二路測時電路停止工作;同樣的,第四個脈沖信號將停止第三路測時電路。這三路測時電路即測得了時間,單片機通過串行接口把時間發送給PC機,完成與PC機的通信。根據設計要求,此測時電路系統需要三路計時功能。

3測時電路硬件設計

測時電路硬件原理圖如圖2所示。時鐘電路由一個12MHZ的石英晶振和兩個30pf的電容組成;復位電路由一個30uf的電解電容、兩個電阻、一個復位鍵接至5v電壓組成。設彈丸通過第一光幕,第二光幕,第三光幕,第四光幕所得到的脈沖信號分別為第一脈沖,第二脈沖,第三脈沖,第四脈沖。把第一脈沖連接一個非門74ls04后送入89c52的T0(P3.4)引腳,此時對于定時/計數器T0來說,上升沿有效。把第二,三,四脈沖分別接至P2.0,P2.1,P2.2引腳。[2]

4通信電路硬件設計

在本文中,測時電路得到的時間要傳送給PC機,必須有單片機與PC機之間的通信電路。本文中采用串行接口標準RS-232來實現單片機與PC機間的通信;用MAX232芯片實現單片機與PC機的RS-232標準接口通信電路。

5測時電路軟件設計

設置T0以計數方式工作在模式2,賦初值TL0,TH0都為0XFF,啟動T0,用查詢方式查詢,當第一脈沖到來時,其上升沿將使T0產生溢出中斷,TF0將置1,同時用軟件清TF0位為0,停止T0,同時再設置T0以定時方式工作在模式3,賦初值TL0,TH0都為0X00,啟動T0;設置T2作為一個16位二進制的定時器工作,啟動T2。三路計時電路開始工作后等待第二,三,四脈沖的到來就會停止工作。在脈沖還沒有到來時,由于TL0,TH0是8位的定時器,在定時達到256us時會溢出,所以我們定義兩個靜態無符號長整型變量overflow-count1和overflow-count2,定時器一旦溢出,即TFX(X=0,1)為1時相應的變量就加1。用查詢方式查詢,當P2.0引腳的由0變為1時,說明第二脈沖到來,此時終止TL0;當P2.1引腳的由0變為1時,說明第三脈沖到來,此時終止TH0;當P2.2引腳的由0變為1時,說明第四脈沖到來,此時終止T2。測時電路的流程圖,如圖3所示。

6通信電路軟件設計

通信協議約定:①PC機與單片機都可以發送和接收數據;②設置PC機與單片機通信的波特率,為9600bit/s③設定幀格式:因為串行通信,單片機的串行口方式1真正用于串行發送和接收,所以幀格式為:一位起始位,8位數據位,1位停止位。④數據校驗:采用累加和校驗,每傳送10個數據就進行一次累加和校驗。⑤通信方式:查詢方式⑥為了保證數據可靠、有效,單片機開始發送時,先送一個AA信號,PC機收到后,回答一個BB信號,表示同意接收。當單片機收到BB信號后,開始發送數據,每發送一次便求校驗和。假定數據塊長度為16字節,數據緩沖區為buf,數據塊發送完后馬上發送校驗和。其中f=12MHZ,SMOD=0,波特率=9600bit/s,據此可以推出X=0FDH,TH1=TL1=0FDH。然后,初始化串行控制寄存器SCON,根據通信協議約定,幀格式為10位,串行口工作方式為1,允許接收,所以SCON寄存器初始值應該設為01010000B=050H。因為采用的是查詢方式發送和接收數據,所以發送一幀數據,應該在TI位為低電平時,將數據寫入發送緩沖器SBUF,即自動開始發送,當檢測到TI位由0變為1時,說明此幀數據已經發送完畢,此時軟件清零TI,為發送下一幀數據做好準備。在接收一幀數據時,先置REN=1,RI=0,當檢測到RI由0變到1時,說明可以從接收緩沖器SBUF中讀取數據了,此時軟件應清0RI,為下一次接收做好準備。在本次設計中,測時電路測得時間后,將與PC機進行通信,把時間傳送給PC機。因為測時部分得到的時間為整型十進制,我們把時間統一都化為二進制,把這個過程稱為二進制轉化過程。在把十進制轉化為二進制后,單片機串行口初始化,然后開始進入通信流程,通信流程圖如圖4。

7結論

本論文給出了紅外密集度立靶系統測時電路設計的具體設計過程,通過理論與實踐的結合,我們得出結論:利用單片機89c52實現測時電路系統的設計是完全可行。

參考文獻:

[1]李朝青編著.單片機原理及接口技術[M].北京:北京航空航天大學出版社,1999.

篇10

在發端輸人的信息先調制形成數字信號，然后由擴頻碼發生器產生的擴頻碼序列去調制數字信號以展寬信號的頻譜，展寬后的信號再調制到射頻發送出去。在接收端收到的寬帶射頻信號，變頻至中頻，然后由本地產生的與發端相同的擴頻碼序列去相關解擴，再經信息解調，恢復成原始信息輸出?？梢?，一般的擴頻通信系統都要進行3次調制和相應的解調。一次調制為信息調制，二次調制為擴頻調制，三次調制為射頻調制，以及相應的信息解調、解擴和射頻解調。與一般通信系統比較，多了擴頻調制和解擴部分。擴頻通信應具備如下特征：(1)數字傳輸方式；(2)傳輸信號的帶寬遠大于被傳信息帶寬；(3)帶寬的展寬，是利用與被傳信息無關的函數(擴頻函數)對被傳信息的信元重新進行調制實現的；(4)接收端用相同的擴頻函數進行相關解調(解擴)，求解出被傳信息的數據。用擴頻函數(也稱偽隨機碼)調制和對信號相關處理是擴頻通信有別于其他通信的兩大特點。

二、擴頻通信技術的特點

擴頻信號是不可預測的、偽隨機的寬帶信號，其帶寬遠大于要傳輸的數據(信息)帶寬，同時接收機中必須有與寬帶載波同步的副本。擴頻系統具有以下特點。

1．抗干擾性強

擴頻信號的不可預測性，使擴頻系統具有很強的抗干擾能力。干擾者很難通過觀察進行干擾，干擾起不了太大作用。擴頻通信系統在傳輸過程中擴展了信號帶寬，所以即使信噪比很低，甚至在有用信號功率低于干擾信號功率的情況下，仍能不受干擾、高質量地進行通信，擴展的頻譜越寬，其抗干擾性越強。

2.低截獲性

擴頻信號的功率均勻分布在很寬的頻帶上，傳輸信號的功率密度很低，偵察接收機很難監測到，因此擴頻通信系統截獲概率很低。

3.抗多路徑干擾性能好

多路徑干擾是電波傳播過程中因遇到各種非期望反射體(如電離層、高山、建筑物等)引起的反射或散射，在接收端的這些反射或散射信號與直達路徑信號相互干涉而造成的干擾。多路徑干擾會嚴重影響通信。擴頻通信系統中增加了擴頻調制和解擴過程，利用擴頻碼序列間的相關特性，在接收端解擴時，從多徑信號中分離出最強的有用信號，或將多徑信號中的相同碼序列信號疊加，這樣就可有效消除無線通信中因多徑干擾造成的信號衰落現象，使擴頻通信系統具有良好的抗多徑衰落特性。

4.保密性好

在一定的發射功率下，擴頻信號分布在很寬的頻帶內，無線信道中有用信號功率譜密度極低，這樣信號可以在強噪聲背景下，甚至在有用信號被噪聲淹沒的情況下進行可靠通信，使外界很難截獲傳送的信息，要想進一步檢測出信號的特征參數就更難了．所以擴頻系統可實現隱蔽通信。同時，對不同用戶使用不同碼，旁人無法竊聽通信，因而擴頻系統具有高保密性。

5.易于實現碼分多址

在通信系統中，可充分利用在擴頻調制中使用的擴頻碼序列之間良好的自相關特性和互相關特性，接收端利用相關檢測技術進行解擴，在分配給不同用戶不同碼型的情況下，系統可以區分不同用戶的信號，這樣同一頻帶上許多用戶可以同時通話而互不干擾。

三、擴頻技術的發展與應用

在過去由于技術的限制，人們一直在走增加信號功率，減少噪聲，提高信噪比的道路。即使到了70年代，偽碼技術已經出現，但作為相關器的“碼環”的鐘頻只能做到幾千赫茲也無助于事．近幾年，由于大規模集成電路的發展，幾十兆赫茲，甚至幾百兆赫茲的偽碼發生器及其相關部件都已成為現實，擴頻通信獲得極其迅速的發展．通信的發展史又到了一個轉折點，由用信噪比換帶寬的年代進入了用寬帶換信噪比的年代．從最佳通信系統的角度看擴頻通信．最佳通信系統一最佳發射機+最佳接收機．幾十年來，最佳接收理論已經很成熟，但最佳發射問題一直沒有很好解決，偽碼擴頻是一種最佳的信號形式和調制制度，構成了最佳發射機．因此，有了最佳通信系統一偽碼擴頻+相關接收這種認識，人們就不難預測擴頻通信的未來前景．從9O年代無線通信開始步人擴頻通信和自適應通信的年代．擴頻通信的熱浪已經波及短波、超微波、微波通信和衛星通信，碼分多址(CDMA)已開始廣泛用于未來的峰窩通信、無繩通信和個人通信以及各種無線本地環路，發揮越來越大的作用．接入網是由傳統的用戶線、用戶環路和用戶接入系統，逐步發展、演變和升級而形成的．現代電信網絡分為3部分：傳輸網、交換網和接入網．由于接入網發展較晚，往往成為電信發展的“瓶頸”，各國都很重視接入網的發展，因此各類接人技術和系統應運而生．由于ISM(IndustryScientificMedica1)頻段的開放性，經營者和用戶不需申請授權就可以自由地使用這些頻段，而無線擴頻技術所使用的頻段(2．400～2．483)正是全世界通用的ISM頻段，包括IEEE802.11協議架構的無線局域網也大部分選用此頻段．在無線接人系統中，擴頻微波與常規微波相比有著3個顯著的優點：抗干擾性強、頻點問題容易處理、價格比較便宜．而且，擴頻微波接入技術相對有線接入技術來說，有成本低、使用靈活、建設快捷的優勢，在接入網中起著不可替代的作用．

擴頻微波主要應用在以下幾個方面．語音接入(點對點)；數據接入；視頻接入；多媒體接入；因特網(Internet)接入。

四、結語

擴頻通信是通信的一個重要分支和發展方向，是擴頻技術與通信相結合的產物。本文主要論述了擴頻通信的特點、理論可行性及典型的工作方式。擴頻通信的強抗干擾性、低截獲性、良好的抗多路徑干擾性和安全性等特點，使它的應用迅速從軍用擴展到民用通信中，它的易于實現碼分多址的特點，使它能與第三代移動通信系統完美結合，發展前景極為廣闊。

參考文獻：

[1]曾興雯等.擴展頻譜通信及其多址技術[M].西安:西安電子科技大學出版社,2004.

[2]查光明,熊賢祚.擴頻通信[M].西安:西安電子科技大學出版社,2004.

[3]吳慎山,萬霞,吳東芳.擴頻通信的發展與應用研究[J].河南師范大學學報(自然科學版),2008(5).