基于DSP的无人值守地面探测系统硬件设计
8]位连接CPLD,对CPLD编程实现寄存器控制高位译码,使得DSP可以访问FLASH的高位存储地址段。
传感器调理及放大电路设计
(1)地震动信号采集电路
考虑到地震动信号的频率均为150Hz以下,在仪器用测量放大器的基础上添加了低通滤波电路,以进一步抑制环境高频噪声对信号产生的不良影响,该低通滤波器将采集到的地震动信号频率限制在340Hz以下。
OPA4336是CMOS型、轨对轨输入输出的运算放大器,提供了4个独立的放大器,具有高输入阻抗、低输入失调电压、低输入偏置电流、低噪声等特点,其电源工作范围为2.3V~5.5V。系统放大电路由两级组成:两个对称的同相放大器U6A和U6C构成第一级,U6B为第二级放大器,U6D是声音放大器,震动信号调理及放大电路如图6所示。
图6 震动信号调理及放大电路图
为了提高电路的抗共模干扰能力和抑制漂移的影响,在电路设计过程中严格保证各级反馈电阻的平衡匹配。严格保证R6=R15,R8=R13,R9=R14,R10=R12。整个放大器的闭环放大倍数为:
该两级放大电路,既满足电路稳定性要求,又可提供一定倍数的增益。对经过放大的信号进行A/D转换后即可送入DSP进行信号的采集与识别。
(2)声信号采集电路
声音放大电路附加了一个一阶低通硬件滤波器(C41=470pF)以消除较高频环境噪声。此外,由于采用单电源模式,供电电压为3.3V,因此需提供一偏置电压将参考电平拉高1.6V,以保证信号的完整性。为了电源去耦,应在电源引脚和印制线路板上与运放参考端之间连接一个旁路电容。同时该电容在元器件布局时应尽量靠近运放电源引脚。VOICE接声音传感器,AIN1接DSP的A/D转换接口ADC1。声音信号调理及放大电路如图7所示。
图7 声音信号调理及放大电路图
便携式接收显示子系统的设计
单片机接收系统电路设计
采用ATMEL公司推出的AT89S52作为单片机接收系统主控芯片。AT89S52除了具有8051的全部功能外,还内置了一些比较实用的功能部件。如AT89S52内部的程序存储器是8KB可擦写的FLASH存储器,支持在线系统编程ISP,调试非常方便。单片机接收系统电路如图8所示。
图8 单片机接收系统电路图
液晶显示电路设计
显示模块有两种选择方案:①用数码管作为显示器;②LCD液晶显示。虽然数码管使用简单,但不能显示汉字、字符等,为了使指挥员能够更加直观并且更加迅速地了解目标的属性,便携式接收显示子系统采用JM12864带中文字库的液晶显示器作为显示模块。
JM12864可显示汉字及图形,内置8192个中文汉字(16×16点阵)、128个字符(8×16点阵)及64×256点阵显示RAM(SDRAM)。液晶显示模块电路如图9所示。
图9 液晶显示模块电路图
无线收发模块设计
无线收发模块选用深圳科易连公司生产的KYL-1020L,它的优点是通信距离远,并且具有休眠控制功能,DSP可以通过软件控制它处于工作或休眠状态,极大地降低了系统功耗。
KYL-1020L具有如下特点:①载波频率为433MHz;②多种可选的通讯接口,如RS-232和TTL;③8个通讯信道;④传输数率为9600bps;⑤数据格式为8N1/8E1/801;⑥提供方波传输功能,方便非标的编码客户使用;⑦收发一体,半双工工作模式;⑧低功耗,并具有休眠功能;⑨工作温度为-35℃~+75℃(工业级)。
KYL-1020L的休眠功能对本系统极为重要。由于休眠电流只有不到20μA,功率不到0.18mW,极大地降低了系统功耗,使得系统能够长时间工作。无线收发模块电路如图10所示。
图10 无线收发模块电路图
结束语
本文完成了基于DSP无人值守地面探测系统的硬件设计。首先介绍了系统总体方案设计以及传感器和电子元件的选型,然后阐述了DSP工作模块、电源模块、外部寄存器接口电路、存储模块和传感器调理及放大电路的设计,最后介绍了便携式接收显示子系统的设计。该地面探测系统性能稳定,原理可行,能实时地为侦察或警戒分队提供战场信息。
系统 硬件 设计 探测 地面 DSP 无人 值守 基于 相关文章:
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