序論：好文章的創(chuàng)作是一個不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇信號與通信論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。

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2實驗教育改革

2.1基于軟硬件結(jié)合的“雙平臺實驗教學(xué)”實驗教學(xué)作為理論教學(xué)的主要補充，在整個教學(xué)環(huán)節(jié)中具有重要地位。我們“信號與系統(tǒng)”課程采用基于軟硬件結(jié)合的雙平臺教學(xué)，開設(shè)24個學(xué)時實驗，其中保留了原來的8學(xué)時硬件電路實驗，增加了16學(xué)時MATLAB軟件實驗，對于實驗內(nèi)容的取舍和編排二者盡可能取長補短。硬件電路實驗中對于儀器的操作、硬件電路的調(diào)試等充分鍛煉了學(xué)生的動手能力；對于MATLAB軟件實驗，我們編寫了與理論教材配套的實驗教材，與理論教學(xué)同步，實驗教材全面系統(tǒng)的介紹應(yīng)用MATLAB對信號與系統(tǒng)進(jìn)行分析與實現(xiàn)的具體方法，并提供程序?qū)嵗?、基本實驗?nèi)容和擴(kuò)展實驗內(nèi)容。在實驗過程中，學(xué)生根據(jù)程序?qū)嵗毩⑼瓿尚盘柵c系統(tǒng)分析的可視化建模及仿真調(diào)試等實驗內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生主動獲取知識和獨立解決問題的能力。通過軟硬件結(jié)合的實驗，讓學(xué)生的動手能力與理論水平同時提高，也更有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.2開放性實驗教學(xué)

我們的硬件電路實驗全部采用開放性實驗的教學(xué)方式。以學(xué)生預(yù)習(xí)﹑自選時間和自主做實驗為主，教師講解示范為輔。為此，我們進(jìn)一步完善了實驗指導(dǎo)書，并且將示波器等重點儀器的使用方法印成卡片，每個實驗位置放一份。學(xué)生做好預(yù)習(xí)才能準(zhǔn)許進(jìn)實驗室，老師不講解只輔導(dǎo)答疑和檢查結(jié)果，學(xué)生基本都能完成實驗內(nèi)容。如果有學(xué)生完成規(guī)定的實驗內(nèi)容，則可以充分利用開放實驗進(jìn)行學(xué)習(xí)，這期間學(xué)生可以在老師的指導(dǎo)下，對相關(guān)課外內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)，例如電子制作或進(jìn)行其它科研項目等。通過推出一系列的實驗自主學(xué)習(xí)模式后，近年來，我們指導(dǎo)的學(xué)生在全國大學(xué)生電子制作競賽中獲得了較好的成績，學(xué)生動手能力和創(chuàng)新能力有較大提高。

3信號與系統(tǒng)課程網(wǎng)站建設(shè)

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，為構(gòu)建主動學(xué)習(xí)環(huán)境提供了充分條件，課程網(wǎng)站建設(shè)將傳統(tǒng)的以教師為中心的被動學(xué)習(xí)模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐詫W(xué)生為中心的主動學(xué)習(xí)模式，可以激發(fā)學(xué)生主動探索、主動發(fā)現(xiàn)和解決問題，有利于培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。我們信號與系統(tǒng)課程網(wǎng)站的建設(shè)參考國家精品課程網(wǎng)站的建設(shè)思路，采用模塊化的設(shè)計思想。網(wǎng)站共分為課程介紹、課程特色、師資隊伍、課程資源、實踐教學(xué)、仿真園地、互動交流（BBS）七大板塊。課程資源板塊為學(xué)生提供了豐富的學(xué)習(xí)資源，包括課程的教學(xué)大綱、授課計劃表、電子教案、補充習(xí)題、學(xué)習(xí)指導(dǎo)、教學(xué)錄像等部分，學(xué)生用自己的學(xué)號、姓名注冊通過管理員審核后，可以下載課程資源，給學(xué)生的課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)帶來了極大的方便。實踐教學(xué)板塊包括實驗大綱、實驗項目、實驗指導(dǎo)書等部分，通過實踐教學(xué)板塊，學(xué)生可充分的利用教學(xué)資源掌握試驗內(nèi)容，同時也為信號與系統(tǒng)課程的教學(xué)改革中開放性實驗教學(xué)提供了有力的保證。仿真園地板塊結(jié)合教學(xué)內(nèi)容，利用MATLAB對關(guān)鍵知識點進(jìn)行建模仿真,并給出了MATLAB仿真的源代碼，這樣可以將信號與系統(tǒng)課程中較難掌握和理解的內(nèi)容形象生動地展現(xiàn)出來，提高了教學(xué)效率，增強了直觀教學(xué)和教學(xué)效果,從而使學(xué)生對所學(xué)知識的理解更加透徹。學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到的問題可以通過討論版（BBS）提出，尋求老師或者同學(xué)們的幫助，實現(xiàn)師生互動交流。

篇（2）

第一，對信道的抗干擾能力進(jìn)行有效的提高。在信號傳輸?shù)倪^程中，增加多個基站，是讓信號在傳輸過程中信號增強的有效手段；在廣播電視信號傳輸系統(tǒng)中，信道的抗干擾能力是系統(tǒng)本身的配置問題，由于信號強度從初始發(fā)射端發(fā)出后會有所衰減，如果不能對信道進(jìn)行有效的抗干擾，那么無線信號的傳輸將會變成無用信號傳輸通道。在信道中傳輸信號，多采用高頻高壓發(fā)射器，這樣的信號發(fā)射器發(fā)出的信號傳輸距離遠(yuǎn)，抗干擾能力也是比較強的。同時配合多個基站的中轉(zhuǎn)傳輸，有效信號的傳輸距離將會大大增加，這也是為什么距離廣播電視信號塔較近的用戶，信號接收效果較好，而距離廣播電視信號塔較遠(yuǎn)的用戶信號較弱的原因所在。如果可以增加信號基站，或信號中轉(zhuǎn)站，那么就相當(dāng)于增加了廣播電視信號塔，而周邊的用戶就會受益良多。

第二，做到定期維護(hù)傳輸系統(tǒng)設(shè)備。對信號傳輸過程中的信號傳輸設(shè)備，例如對光纖等傳輸設(shè)備做到定期維護(hù)。眾所周知，光纖是埋在地下進(jìn)行工作的，而對于光纖的維護(hù)最重要的一點就是不要讓光纖受到損壞。通常我們都會在地下埋一個管道，在管道里面布上光纜，這樣即可以保證光纖不被人為破壞，也可以保證光纖不會被外界的客觀因素破壞掉，尤其是陰雨天氣對光纖的腐蝕。信號傳輸系統(tǒng)中傳輸設(shè)備不僅僅是有光纖，還有無線信道，對于無線信道的維護(hù)，可以選擇高頻信道進(jìn)行傳輸信號。

第三，要注意信號傳輸過程中的信息安全性。信號傳輸過程中會出現(xiàn)多個接受信號的端點，電視廣播信號的安全性要求高，在信號傳輸過程中需要進(jìn)行加密處理。尤其是當(dāng)前這個信息通訊十分發(fā)達(dá)的時代，對于任何信號都會有一定的信息價值在其中，如果信號在傳輸過程中不能夠保證信息傳輸?shù)陌踩?，無論是對于國家還是個人都是嚴(yán)重的損失。所以對于廣播電視信號傳輸系統(tǒng)來說，首先傳輸?shù)男盘栆M(jìn)行信源加密處理，信號傳輸過程中的信道或者傳輸設(shè)備也需要進(jìn)行信道加密。這樣才能保證信息安全，保證信息傳輸?shù)倪^程中不被人為干擾破壞。

第四，關(guān)于維護(hù)維修人員的管理需要制定詳細(xì)的管理制度，定期對技術(shù)人員進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)。對于廣播電視信號傳輸系統(tǒng)的維護(hù)來說，做好技術(shù)支持是必要的，而有人工的維護(hù)也是必須的。對于技術(shù)人員來說，定期對信號傳輸系統(tǒng)進(jìn)行巡查，排除任何有關(guān)于信號傳輸系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障，是非常重要的，如果可以從日常的巡查當(dāng)中找到一些關(guān)于信號傳輸系統(tǒng)損壞或可能出現(xiàn)故障的跡象，就可以說是未雨綢繆了。對于日常維護(hù)人員來說，巡查回來后，要按照規(guī)定填寫好巡查表格，巡查時應(yīng)該對每一個細(xì)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)的觀察，這樣才會找到可能出現(xiàn)故障的隱患，對于技術(shù)維護(hù)人員的培訓(xùn)也需要廣播電視信號傳播系統(tǒng)的管理部門定期舉行。這主要是由于技術(shù)不斷地進(jìn)步，而故障也在不斷的出新，很多技術(shù)如果不能進(jìn)行革新，那么就不能及時的解決故障問題，也就無法做到真正的維護(hù)廣播電視信號傳輸系統(tǒng)了。

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引言

由于數(shù)字化信息處理和集成電路的不斷進(jìn)步，各種語音合成芯片應(yīng)用也不斷擴(kuò)大。其中有大部分都是采用PC機(jī)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(tǒng)和各種指令進(jìn)行嚴(yán)肅處理。伴隨著目前社會技術(shù)的不斷發(fā)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(yīng)軟件和系統(tǒng)轉(zhuǎn)變形成數(shù)字信號，再由單片機(jī)控制儲存在存儲器中，形成一套系統(tǒng)的工作流程。

一、信號發(fā)生器概述

1.1　信號發(fā)生器的發(fā)展

信號發(fā)生器廣泛應(yīng)用于各科學(xué)實驗領(lǐng)域。它是一種常用的信號源，是現(xiàn)今各種電子電路實驗設(shè)計應(yīng)用中必不可少的儀器設(shè)備之一。六十年代以來，信號發(fā)生器有了迅速的發(fā)展，出現(xiàn)了函數(shù)發(fā)生器、掃頻信號發(fā)生器、合成信號發(fā)生器、程控信號發(fā)生器等新種類。各類信號發(fā)生器的主要性能指標(biāo)也都有了大幅度的提高，同時在簡化機(jī)械結(jié)構(gòu)、小型化、多功能等各方面也有了顯著的進(jìn)展。

1.2單片機(jī)原理

單片機(jī)是一種集成在電路芯片，具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU　隨機(jī)存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O　口和中斷系統(tǒng)、定時器/計時器等功能集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的計算機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)具有集成度高、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、實現(xiàn)模塊化等特點，應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備等領(lǐng)域。

二、硬件電路設(shè)計與分析

2.1　工作原理

當(dāng)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(zhuǎn)換器將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，再經(jīng)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(fù)位電路則是用于單片機(jī)的復(fù)位，使單片機(jī)接口初始化。

2.2　實現(xiàn)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(dāng)P1.0=0，P1.1=0輸出正弦波；當(dāng)P1.0=0，P1.1=1　輸出三角波；當(dāng)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(shè)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(shè)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(jī)，它具有如下特點：（1）有可供用戶使用的大量I/O口線。（2）內(nèi)部存儲器容量有限。（3）應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性。用89C52單片機(jī)構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時，只要將單片機(jī)接上時鐘電路和復(fù)位電路即可。其中，在設(shè)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(shè)計復(fù)位電路時，復(fù)位引腳RST通過一個斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，作用是用來抑制噪聲。在每個機(jī)器周期的S5P2，其輸出電平由復(fù)位電路采用一次，然后才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號。

2.3.2鍵盤接口電路

本設(shè)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(dāng)P1.0=0，P1.1=0　輸出正弦波，當(dāng)P1.0=0，P1.1=1　輸出三角波，當(dāng)P1.0=1，P1.1=0輸出鋸齒波；當(dāng)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(diào)節(jié)；P1.5頻率加減控制；P1.6跳出循環(huán)。

2.3.3　DAC0832芯片與單片機(jī)硬件接口設(shè)計

由于用示波器顯示波形，所以需要一個數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，將單片機(jī)輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量。此設(shè)計采用DAC0832轉(zhuǎn)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(shè)計采用LED共陰極數(shù)碼管顯示電路。當(dāng)某個驅(qū)動電路輸出端為低電平時，相應(yīng)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(guān)信息。添加74LHC573鎖存器是為了增加顯示的準(zhǔn)確性。

三、語音信息系統(tǒng)主要芯片介紹

單片機(jī)作為一種集成電路芯片，是通過采用各種超大規(guī)模的集成電路技術(shù)將具有各種數(shù)據(jù)處理和函數(shù)計算能力的中央處理器、隨機(jī)處理器以及定時器等終端系統(tǒng)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(tǒng)化的微型計算機(jī)系統(tǒng)措施，這種電路芯片在目前被廣泛的應(yīng)用在各種工業(yè)生產(chǎn)和控制領(lǐng)域之中。伴隨著社會的進(jìn)步，單片機(jī)呈現(xiàn)出其頑強的生命力，以高速發(fā)展的優(yōu)勢迅速的應(yīng)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(shù)，通過在內(nèi)部裝置韓警惕的振蕩器和防混疊過濾器等方式來擴(kuò)大存儲器容量，增加計算效率和準(zhǔn)確度，因此只需要很少的器件就可以在其中構(gòu)成一套完整的聲音錄入系統(tǒng)和回放體系，這在系統(tǒng)設(shè)計中不但能夠節(jié)約設(shè)計消耗時間，同時能夠避免設(shè)計中其他元件的增多。

在目前ISD公司的單片機(jī)構(gòu)成中主要是通過信號輸入系統(tǒng)、信號輸出部分、存儲系統(tǒng)、采樣時鐘部分和SPI部分六部分構(gòu)成。其在構(gòu)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(xiàn)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(nèi)部時鐘振蕩器和調(diào)節(jié)器：SPI—錄、放、快進(jìn)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(jī)，片內(nèi)含8k　bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和256　bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元，AT89C52單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。芯片內(nèi)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(shù)制造，并且與8OC31引腳和指令系統(tǒng)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(fù)編程。

四、語音信息系統(tǒng)設(shè)計方案

ISD器件在錄音存儲操作之前，要對信號作調(diào)整。首先將輸入信號放大到存儲電路動態(tài)范圍要求的最佳電平，這主要由內(nèi)部放大器來完成。放大后的信號進(jìn)入五級抗混疊濾波器進(jìn)行調(diào)整。模擬信號的存儲采用采樣技術(shù)，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(shù)據(jù)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(fā)器寫入模擬多電平存儲陣列中。將采樣信號經(jīng)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(gòu)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(fù)原始波形，ISD器件的采樣頻率通過內(nèi)部溫度補償?shù)幕鶞?zhǔn)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(nèi)部振蕩電路之后的一組分頻器。平滑濾波后的信號經(jīng)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(wěn)定，對電源電壓的控制范圍較為合理，單片機(jī)在應(yīng)用的時候失真效率和要求較低。盡管LM386的應(yīng)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(wěn)定后，一些操作（如插拔音頻插頭、旋音量調(diào)節(jié)鈕）都會帶來的瞬態(tài)沖擊，在輸出喇叭上會產(chǎn)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(jī)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(shù)，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(tǒng)分為三部分：單片機(jī)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(jī)89C52構(gòu)成，包含必要的按鍵電路、復(fù)位電路和看門狗電路等電路，放音部分主要由ISD4OO4構(gòu)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(tài)，進(jìn)入系統(tǒng)待機(jī)狀態(tài)。如果有按鍵按下，則轉(zhuǎn)去執(zhí)行按鍵指向的工作程序。按鍵包括放音鍵，程序?qū)⑹紫扰袛嗍侨ミ€是回，并點亮相應(yīng)的指示燈。自動讀出第一段的放音內(nèi)容。如果不是首次按下，程序則首先判斷當(dāng)前位置，并以該位置為依據(jù)獲得存放該站放音內(nèi)容的首地址。調(diào)用放音子程序，讀入前面獲得的本次放音內(nèi)容首地址，開始放音。

五、結(jié)束語

本文信號發(fā)生器只是一種可能實現(xiàn)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(jī)自動化程度高，性能優(yōu)良，具有很高的實用價值。

在傳統(tǒng)的語音錄放過程中，語音信號要經(jīng)過設(shè)備豹接受后再轉(zhuǎn)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(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，控制器對其進(jìn)行處理和存儲。之后再由D/A轉(zhuǎn)換為模擬信號，達(dá)到放音的目的。使用這種方法既復(fù)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(yīng)用。通過對基于單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)了語音的錄入和播放。并闡述了系統(tǒng)工作各部件的性能特性，基于微處理系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)了錄音和放音。此系統(tǒng)設(shè)計靈活，成本低，語音器件抗干擾性強，應(yīng)用效果良好。

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一、MATLAB完成一個簡單通信系統(tǒng)仿真所需的基本工作

1.1、信道調(diào)制

首先完成的是信道調(diào)制的工作，其調(diào)制結(jié)果如下圖所示：

從上圖圖中我們可以看出，經(jīng)過BPSK調(diào)制的系統(tǒng)性能較直接發(fā)送數(shù)據(jù)有了很大的提高。其原因是經(jīng)過BPSK調(diào)制之后，在接受端的判決電平就由原來的0.5變?yōu)?，其判決電平的變化直接使得系統(tǒng)的抗噪聲性能有了大大的提高通信系統(tǒng)，所以其誤碼率跟沒有調(diào)制之前比較，下降了很多。

ber =（沒有經(jīng)過調(diào)制直接發(fā)送數(shù)據(jù)的誤碼率）

Columns 1 through 7

0.1967 0.14500.1733 0.1400 0.09500.0771 0.0567

Columns 8 through 10

0.03640.0189 0.0147

ber =（經(jīng)過BPSK調(diào)制再發(fā)送數(shù)據(jù)的誤碼率）

Columns 1 through 7

0.06880.0340 0.0179 0.01250.0056 0.0024 0.0009

Columns 8 through 10

0.00020.0000 0.0000

1.2、不同信道比較

上面進(jìn)行的是在相同的信道下，未經(jīng)過調(diào)制直接發(fā)送與經(jīng)過BPSK調(diào)制后再發(fā)送兩種情況下系統(tǒng)的性能比較。接下來要進(jìn)行的是經(jīng)過BPSK調(diào)制以后，不同信道下系統(tǒng)性能比較。比較結(jié)果如下圖所示：

上圖中的兩條曲線分別是在BPSK調(diào)制下，信號在AWGN信道模型和瑞利衰落模型條件下產(chǎn)生的，從圖中可以看出，瑞利信道要比AWGN信道惡劣的多，在SNR提高到30dB下，系統(tǒng)性能還比AWGN信道下差了好幾個數(shù)量級論文格式模板。

ber =（GAUSS信道下的誤碼率）

Columns 1 through 7

0.06000.0385 0.0196 0.01040.0069 0.0026 0.0007

Columns 8 through 10

0.00020.0000 0.0000

ber =（瑞利信道下的誤碼率）

Columns 1 through 7

0.12330.1420 0.1425 0.05000.1667 0.0967 0.0340

Columns 8 through 14

0.03930.0286 0.0134 0.03840.0125 0.0178 0.0098

Columns 15 through 21

0.00590.0043 0.0090 0.00430.0030 0.0015 0.0016

Columns 22 through 28

0.00590.0047 0.0011 0.00090.0005 0.0005 0.0002

Columns 29 through 30

0.00020.0001

二、CDMA多用戶傳輸系統(tǒng)

2.1、實現(xiàn)多用戶抗多址干擾傳輸，研究擴(kuò)頻序列互相關(guān)性與系統(tǒng)性能的關(guān)系

從圖中可以看出通信系統(tǒng)，多用戶傳輸系統(tǒng)的性能會比單用戶的性能差，表現(xiàn)為在同等SNR條件下，誤碼率較單用戶高。同時系統(tǒng)的性能也跟擴(kuò)頻碼的相關(guān)性有關(guān)，當(dāng)擴(kuò)頻碼相關(guān)性提高時，誤碼率卻隨之下降。這是因為在接收端解調(diào)時是利用擴(kuò)頻碼的自相關(guān)性。在接收端利用每一個用戶唯一的擴(kuò)頻碼進(jìn)行接收解調(diào)，由于該擴(kuò)頻碼與其他用戶的擴(kuò)頻碼為近似正交，所以其他用戶的信號會被當(dāng)作噪聲而去除?？梢?，系統(tǒng)的性能和擴(kuò)頻碼的相關(guān)性是成正比關(guān)系的。

ber =（單信源）

Columns 1 through 7

0.05100.0301 0.0237 0.01480.0063 0.0023 0.0007Columns 8 through 10

0.00020.0000 0.0000

ber =（正交擴(kuò)頻碼雙信源）

Columns 1 through 7

0.08450.0773 0.0478 0.02290.0106 0.0053 0.0013

Columns 8 through 10

0.00030.0001 0.0000

ber =（相關(guān)系數(shù)為0.5的擴(kuò)頻碼雙信源）

Columns 1 through 7

0.21650.1672 0.1730 0.15580.1099 0.0871 0.0656

Columns 8 through 10

0.04780.0211 0.0108

2.2、研究擴(kuò)頻序列自相關(guān)性抗多徑干擾的能力

從圖中和下面的ber數(shù)據(jù)可以看出，在抗多徑干擾方面，擴(kuò)頻碼的自相關(guān)性是很重要的通信系統(tǒng)，隨著自相關(guān)性的提高，系統(tǒng)的性能也越接近單徑傳輸?shù)男阅?。因為寬帶信號的傳輸中是受到頻率選擇性衰落的，而進(jìn)行擴(kuò)頻后的信號在很寬的頻譜上有著相同的能量，任意給定時間只有一小部分頻譜受衰落的影響。在時域上分析，多徑干擾是因為在不同的信道中傳輸，到達(dá)接收端的時間有延遲，不同時間到達(dá)的信號相互疊加而造成影響。而對于擴(kuò)頻后的信號而言，由于經(jīng)過延遲到達(dá)的信號其自相關(guān)性變差，將會被當(dāng)成不相關(guān)的別的用戶信號而被濾除。而當(dāng)擴(kuò)頻碼的自相關(guān)性不好的時候，就會造成系統(tǒng)性能的下降論文格式模板。

ber =（單徑）

Columns 1 through 7

0.13230.0958 0.0903 0.06980.0497 0.0491 0.0317

Columns 8 through 14

0.04310.0345 0.0257 0.02130.0222 0.0129 0.0086

Columns 15 through 21

0.00740.0062 0.0057 0.00390.0032 0.0025 0.0019

Columns 22 through 28

0.00150.0015 0.0009 0.00090.0006 0.0005 0.0003

Columns 29 through 30

0.00040.0002

ber =（雙徑相關(guān)系數(shù)為1.0）

Columns 1 through 7

0.14370.1131 0.1344 0.09360.0832 0.0725 0.0497

Columns 8 through 14

0.03690.0302 0.0300 0.02900.0197 0.0155 0.0113

Columns 15 through 21

0.00860.0062 0.0061 0.00360.0045 0.0033 0.0024

Columns22 through 28

0.00150.0017 0.0011 0.00070.0007 0.0005 0.0004

Columns 29 through 30

0.00040.0002

ber =（雙徑相關(guān)系數(shù)為0.6）

Columns 1 through 7

0.19840.2165 0.1818 0.17860.1312 0.1244 0.0787

Columns 8 through 14

0.06800.0540 0.0620 0.04010.0358 0.0258 0.0282

Columns 15 through 21

0.02000.0138 0.0148 0.01280.0082 0.0089 0.0050

Columns 22 through 28

0.00460.0031 0.0029 0.00210.0017 0.0016 0.0013

Columns 29 through 30

0.0009 0.0006

2.3、實際系統(tǒng)的模擬

在實際的CDMA系統(tǒng)中通信系統(tǒng)，目前采用的是用M序列作為擴(kuò)頻碼。因此在實驗中我們用32位的M序列和GOLD序列作為對實際系統(tǒng)的模擬，按照M序列的性質(zhì)，該模擬系統(tǒng)總共可以容納32個用戶同時傳輸。

三、結(jié)論

1.經(jīng)過調(diào)制后的信號在信道中傳輸比直接將信號進(jìn)行傳輸?shù)南到y(tǒng)性能要好的多。

2.CDMA系統(tǒng)的抗多址干擾性能很好，并且跟擴(kuò)頻碼的正交性呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，即擴(kuò)頻碼的正交性能越好，系統(tǒng)的抗多址性能也越好。

3.CDMA系統(tǒng)的抗多徑干擾性能也很好，同樣地，系統(tǒng)的抗多徑性能也跟系統(tǒng)的擴(kuò)頻碼的正相關(guān)性有關(guān) 。

參考文獻(xiàn)

[1]Theodore S.Rappaport 著 無線通信原理及應(yīng)用（第二版）北京 電子工業(yè)出版社.2004 :96 – 108.

[2]樊昌信著通信原理教程（第二版）北京電子工業(yè)出版社.2008:53–76.

[3]（美）莫利斯著田斌等.譯無線通信北京電子工業(yè)出版社.2008:325–341.

[4]JhongSamLeeLeon 著 CDMA系統(tǒng)工程與手冊 北京人民郵電出版社.2001 :3 – 27.

篇（5）

新的移動通信實驗教學(xué)體系，將先修課學(xué)習(xí)、工業(yè)實習(xí)、理論課學(xué)習(xí)、實驗課開展、畢業(yè)論文等多個教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行整合，形成從基礎(chǔ)理論仿真到專業(yè)實驗操作、工程技術(shù)實訓(xùn)、創(chuàng)新實驗等一個開放的實驗教學(xué)體系通過通信類先修課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生準(zhǔn)備好相關(guān)的基礎(chǔ)知識，同時也對移動通信在課程體系中的地位有明確的定位[14，15]。相應(yīng)編程語言類課程的學(xué)習(xí)更為實驗仿真提供了良好的基礎(chǔ)。

移動通信理論課程的講授為實驗課程的開設(shè)提供了直接的理論平臺。工業(yè)實習(xí)安排在移動通信實驗課開設(shè)前一學(xué)期開展，實習(xí)內(nèi)容是到各通信運營商公司和設(shè)備廠家進(jìn)行跟崗實習(xí)，涉及到的內(nèi)容有：移動通信系統(tǒng)基站的建設(shè)與維護(hù)；交換與傳輸系統(tǒng)管理和維護(hù)；光纖傳輸設(shè)施維護(hù)；移動終端制造與維修；3G應(yīng)用等多個方面。通過工業(yè)實習(xí)使學(xué)生對當(dāng)前移動通信所涉及到具體問題有了充分的感性認(rèn)識，這對之后實驗教學(xué)的開展，特別是移動網(wǎng)絡(luò)方面實訓(xùn)的進(jìn)行有很好的促進(jìn)作用。移動通信實驗教學(xué)的開展涵蓋以下幾個方面：基礎(chǔ)理論仿真、專業(yè)實驗操作、工程技術(shù)實訓(xùn)、創(chuàng)新實驗、畢業(yè)設(shè)計?；A(chǔ)理論仿真是利用MATLAB軟件實現(xiàn)：QPSK調(diào)制及解調(diào)；MSK、GMSK調(diào)制及相干解調(diào)；QAM調(diào)制及解調(diào)；OFDM調(diào)制解調(diào)；m序列產(chǎn)生及特性分析；Gold序列產(chǎn)生及特性分析；數(shù)字鎖相環(huán)載波恢復(fù)；Rake接收機(jī)仿真實驗。例如，OFDM調(diào)制解調(diào)實驗，按照圖2OFDM仿真結(jié)構(gòu)圖，利用MATLAB程序?qū)崿F(xiàn)圖2中不同測試點處的信號波形。專業(yè)實驗操作則是在南京潤眾RZ6001實驗平臺基礎(chǔ)之上，利用TMS320和GSM模塊實現(xiàn)：直接序列擴(kuò)頻編解碼；跳頻通信；DS/CDMA碼分多址；利用AT命令實現(xiàn)GSM/GPRS移動臺短信收發(fā)、語音呼叫；CDMA數(shù)據(jù)傳輸實驗。例如，直接序列擴(kuò)頻實驗，利用DSP編程實現(xiàn)圖3結(jié)構(gòu)功能，并用示波器測量比較各測試點的信號波形。

篇（6）

新的移動通信實驗教學(xué)體系，將先修課學(xué)習(xí)、工業(yè)實習(xí)、理論課學(xué)習(xí)、實驗課開展、畢業(yè)論文等多個教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行整合，形成從基礎(chǔ)理論仿真到專業(yè)實驗操作、工程技術(shù)實訓(xùn)、創(chuàng)新實驗等一個開放的實驗教學(xué)體系。

通過通信類先修課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生準(zhǔn)備好相關(guān)的基礎(chǔ)知識，同時也對移動通信在課程體系中的地位有明確的定位[14，15]。相應(yīng)編程語言類課程的學(xué)習(xí)更為實驗仿真提供了良好的基礎(chǔ)。移動通信理論課程的講授為實驗課程的開設(shè)提供了直接的理論平臺。工業(yè)實習(xí)安排在移動通信實驗課開設(shè)前一學(xué)期開展，實習(xí)內(nèi)容是到各通信運營商公司和設(shè)備廠家進(jìn)行跟崗實習(xí)，涉及到的內(nèi)容有：移動通信系統(tǒng)基站的建設(shè)與維護(hù)；交換與傳輸系統(tǒng)管理和維護(hù)；光纖傳輸設(shè)施維護(hù)；移動終端制造與維修；3G應(yīng)用等多個方面。通過工業(yè)實習(xí)使學(xué)生對當(dāng)前移動通信所涉及到具體問題有了充分的感性認(rèn)識，這對之后實驗教學(xué)的開展，特別是移動網(wǎng)絡(luò)方面實訓(xùn)的進(jìn)行有很好的促進(jìn)作用。移動通信實驗教學(xué)的開展涵蓋以下幾個方面：基礎(chǔ)理論仿真、專業(yè)實驗操作、工程技術(shù)實訓(xùn)、創(chuàng)新實驗、畢業(yè)設(shè)計?；A(chǔ)理論仿真是利用MATLAB軟件實現(xiàn)：QPSK調(diào)制及解調(diào)；MSK、GMSK調(diào)制及相干解調(diào)；QAM調(diào)制及解調(diào)；OFDM調(diào)制解調(diào)；m序列產(chǎn)生及特性分析；Gold序列產(chǎn)生及特性分析；數(shù)字鎖相環(huán)載波恢復(fù)；Rake接收機(jī)仿真實驗。例如，OFDM調(diào)制解調(diào)實驗，按照圖2OFDM仿真結(jié)構(gòu)圖，利用MATLAB程序?qū)崿F(xiàn)圖2中不同測試點處的信號波形。

工程技術(shù)實訓(xùn)階段則是利用3G天線獲取實際信號，利用頻譜分析儀等儀器實現(xiàn)CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA信號的分析。同時實現(xiàn)基站放大器、塔頂放大器性能指標(biāo)的測試。例如，圖4中給出利用頻譜分析儀所測得實際CDMA2000和WCDMA信號的頻譜特性。

創(chuàng)新實驗階段主要是針對有興趣參加各類設(shè)計競賽的學(xué)生開展，將全國及各省、校級電子設(shè)計大賽題目進(jìn)行改造，從中選取與移動或無線通信有關(guān)，且具有創(chuàng)新性、前瞻性、實用性的方案，經(jīng)過適當(dāng)修改作為創(chuàng)新實驗階段的實驗案例。學(xué)生可以通過這樣的實驗案例了解各級大賽的要求及特點，教師則也可以在實驗教學(xué)過程中，選拔優(yōu)秀學(xué)生參加各級大賽，進(jìn)而提高學(xué)生的能力和水平。畢業(yè)設(shè)計階段主要是利用實驗室實驗條件，從學(xué)院承擔(dān)的科研項目中，將某些項目進(jìn)行簡化、修改、重組，轉(zhuǎn)化成通信專業(yè)類論文題目，或從本專業(yè)最新的科技論文中選擇其中合適的內(nèi)容進(jìn)行改進(jìn)，作為通信專業(yè)類綜合性畢業(yè)設(shè)計案例，從而將先進(jìn)的科研成果打造為優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，實現(xiàn)基礎(chǔ)與前沿、經(jīng)典與現(xiàn)代的結(jié)合。為通信類專業(yè)學(xué)生提供了廣闊的選擇空間和開放的培養(yǎng)環(huán)境?？傊?，移動通信實驗教學(xué)體系中基礎(chǔ)理論仿真、專業(yè)實驗操作和工程技術(shù)實訓(xùn)是必修課程教學(xué)內(nèi)容，是實驗教學(xué)的基礎(chǔ)與根本[16]。創(chuàng)新實驗、畢業(yè)設(shè)計則是移動通信實驗向之后教學(xué)、實踐環(huán)節(jié)的擴(kuò)展與延伸。這樣由必修和擴(kuò)展環(huán)節(jié)共同構(gòu)建起移動通信實驗教學(xué)開放體系。

本文作者：馮敏羅清龍作者單位：聊城大學(xué)

篇（7）

0 引言

MIMO技術(shù)對于傳統(tǒng)的單天線系統(tǒng)來說，能夠大大提高頻譜利用率，使得系統(tǒng)能在有限的無線頻帶下傳輸更高速率的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。目前，各國已開始或者計劃進(jìn)行新一代移動通信技術(shù)（4G或者5G）的研究，爭取在未來移動通信領(lǐng)域內(nèi)占有一席之地。隨著技術(shù)的發(fā)展，未來移動通信寬帶和無線接入融合系統(tǒng)成為當(dāng)前熱門的研究課題，而MIMO系統(tǒng)是人們研究較多的方向之一，而且隨著MIMO系統(tǒng)均衡技術(shù)的出現(xiàn)使得這一領(lǐng)域出現(xiàn)了極大的突破。

盡管如此，在MIMO系統(tǒng)中，對于接收信號的處理仍然存在很大的問題。主要表現(xiàn)為：信號檢測算法難度大、參數(shù)繁雜。同時由于碼間干擾和多徑衰落的影響，使得均衡器在功能與性能上的要求提高了一個臺階。因此，隨著均衡技術(shù)的不斷進(jìn)步，對于高復(fù)雜度信號檢測也成了必需攻克的問題。因此，本文的主要研究內(nèi)容便是如何在MIMO系統(tǒng)中進(jìn)行信號檢測，從而實現(xiàn)均衡技術(shù)。

1 MIMO 系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

1.1 MIMO系統(tǒng)概述

自20世紀(jì)70年代以來，在一代代科學(xué)家們的不懈努力下，奠定了MIMO無線通信系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)和可行性。從20世紀(jì)的90年代后頁起，在Foschini、Rayleigh等人的研究基礎(chǔ)上，世界上許許多多的科研機(jī)構(gòu)與高等院校都開始投入巨大的人力物力對MIMO系統(tǒng)進(jìn)行了深入研究。畢業(yè)論文

在MIMO技術(shù)日益成熟與先進(jìn)的今天，MIMO技術(shù)的研究領(lǐng)域[1]主要涵蓋了下列幾點：MIMO信道容量和建模的分析；MIMO系統(tǒng)的空時編碼和空時解碼；MIMO系統(tǒng)收發(fā)數(shù)據(jù)方案設(shè)計；MIMO系統(tǒng)在網(wǎng)絡(luò)方面的研究與探究。這四個方面的研究內(nèi)容雖然各有側(cè)重，但都面對著一個相同的核心問題，即針對各種復(fù)雜的無線衰落信道環(huán)境，如何更有效地利用 MIMO系統(tǒng)的通信結(jié)構(gòu)抑制多徑衰落、增加數(shù)據(jù)速率和提高系統(tǒng)容量。

篇（8）

本設(shè)計采用CAN總線作為數(shù)據(jù)采集與系統(tǒng)控制的通信方式，以ATMEL公司生產(chǎn)的AT91SAM9263 ARM芯片為主控單元，結(jié)合A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)、故障診斷專家系統(tǒng)實現(xiàn)某型火箭炮隨動系統(tǒng)的故障檢測。總體設(shè)計框圖如圖1所示。

數(shù)據(jù)采集單元由信號調(diào)理模塊和A/D轉(zhuǎn)換模塊組成，其中信號調(diào)理模塊用于模擬信號的放大、濾波和提高電路負(fù)載能力，A/D轉(zhuǎn)換器完成模擬信號向數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，ARM主控單元實現(xiàn)系統(tǒng)控制與故障診斷，數(shù)據(jù)采集單元與ARM系統(tǒng)控制與故障診斷模塊之間以CAN 總線的方式進(jìn)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(tǒng)硬件設(shè)計

2.1 數(shù)據(jù)采集單元

數(shù)據(jù)采集單元由信號調(diào)理電路和A/D轉(zhuǎn)換模塊組成，用于采集某型號火箭炮隨動系統(tǒng)液壓泵、高平機(jī)等被測部件的液壓或氣壓的狀態(tài)信號，其結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

信號調(diào)理電路如圖3所示，采用OP27運算放大器進(jìn)行設(shè)計，它的作用是把傳感器輸入的信號進(jìn)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(zhuǎn)換芯片對驅(qū)動源阻抗的要求。

A/D轉(zhuǎn)換電路將經(jīng)過信號調(diào)理模塊調(diào)理后的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)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(shè)計如圖4所示。TLC2543CN是TI公司生產(chǎn)的12位串行模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，使用電容開關(guān)逐次逼近技術(shù)，12位分辨率，10 μs的轉(zhuǎn)換時間，11路模擬輸入，輸出數(shù)據(jù)長度可通過編程調(diào)整[4]。A/D轉(zhuǎn)換模塊與51單片機(jī)之間以I2C總線的方式進(jìn)行通信，只需要一條串行數(shù)據(jù)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(yōu)點。　經(jīng)信號調(diào)理后的11路模擬量數(shù)據(jù)分別通過端口NO0?NO10進(jìn)入TLC2543CN進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，TLC2543CN通過[CS]，DATA_INPUT，DATA_OUT，MEOC，I/O CLOCK這5個引腳與STC89C52單片機(jī)進(jìn)行通信。為了減小外界環(huán)境及器件本身引入的噪聲和擾動，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在這5個信號與單片機(jī)之間進(jìn)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(cè)的地加以隔離，達(dá)到提高系統(tǒng)信噪比的作用，光耦隔離器件選用Avago Technologies 生產(chǎn)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(shù)據(jù)采集單元和ARM系統(tǒng)控制與故障診斷模塊之間以CAN總線的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)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(yuǎn)等特點，尤其適用于隨動系統(tǒng)傳感器多、各檢測點信息交換頻繁和干擾源復(fù)雜的情況。CAN總線通信模塊的實現(xiàn)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?？紤]到應(yīng)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(jié)構(gòu)框圖如圖6所示，選用STC89C52單片機(jī)作為CAN總線通信模塊的微控制器，CAN總線控制器和收發(fā)器分別選用Philips公司生產(chǎn)的SJA1000和PCA82C250[6]。CAN總線規(guī)范采用三層結(jié)構(gòu)模型，STC89C52單片機(jī)用以實現(xiàn)應(yīng)用層的功能，SJA1000和PCA82C250則分別對應(yīng)于數(shù)據(jù)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(fā)器之間進(jìn)行光電耦合隔離處理，與數(shù)據(jù)采集單元一樣，本文也選用6N137進(jìn)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(fā)器PCA82C250。微控制器STC89C52用于數(shù)據(jù)處理、實現(xiàn)對SJA1000的初始化、通過對SJA1000的控制實現(xiàn)數(shù)據(jù)接收和發(fā)送等通信任務(wù)；獨立CAN控制器SJA1000和收發(fā)器PCA82C250經(jīng)過簡單總線連接可實現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路層和物理層的全部功能。STC89C52通過DATA_INPUT向TLC2543CN發(fā)送一定格式的指令，在DATA_OUT引腳可獲取到A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)；由于SJA1000的數(shù)據(jù)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(jìn)行連接，以便區(qū)分在同一時刻AD線上傳遞的是地址還是數(shù)據(jù)；SJA1000的中斷管腳INT連接單片機(jī)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(fù)位的可靠，復(fù)位電路采用IMP708芯片進(jìn)行智能控制，IMP708芯片集看門狗定時器、掉電檢測電路、電源監(jiān)控電路等于一體，保證SJA1000芯片的可靠運行；RX0和TX0是數(shù)據(jù)的收發(fā)管腳，經(jīng)光電耦合器件6N137后連接到CAN收發(fā)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(jī)，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(xiàn)；為了消除在通信電纜中的信號反射，提高網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的拓?fù)淠芰?，需要在CAN總線兩端接入兩個120 Ω的終端電阻[5]。

2.3 系統(tǒng)控制與故障診斷模塊

數(shù)據(jù)處理與系統(tǒng)控制模塊采用ATMEL公司生產(chǎn)的AT91SAM9263 ARM芯片作為主控單元，以觸摸屏作為人機(jī)交互方式完成系統(tǒng)控制和故障診斷。AT91SAM9263主頻 200 MHz；內(nèi)置CAN總線控制器，全面支持CAN2.0A和CAN2.0B協(xié)議；內(nèi)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(dá)2 048×2 048?？紤]到系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，本文將系統(tǒng)控制與故障診斷模塊單獨成板。技術(shù)保障人員可以通過操作觸摸屏上顯示的人機(jī)交互界面完成對隨動系統(tǒng)的故障檢測。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)軟件設(shè)計主要分為A/D轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù) 處理模塊、CAN總線通信模塊和系統(tǒng)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(jī)進(jìn)行初始化，包括CAN總線工作方式的選擇、驗收濾波方式的設(shè)置、驗收屏蔽寄存器和驗收代碼寄存器的設(shè)置、波特率參數(shù)設(shè)置、中斷允許寄存器的設(shè)置以及A/D轉(zhuǎn)換模塊的初始化等；當(dāng)單片機(jī)接收到故障檢測命令時，進(jìn)行A/D采樣，然后由單片機(jī)對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過量值轉(zhuǎn)換得到實際的工況數(shù)據(jù)；最后由CAN總線通信模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)较到y(tǒng)控制與故障診斷模塊進(jìn)行故障檢測，診斷結(jié)果由觸摸屏顯示以指導(dǎo)維修人員進(jìn)行現(xiàn)場維修。

3.1 A/D轉(zhuǎn)換模塊軟件設(shè)計

A/D轉(zhuǎn)換模塊程序設(shè)計流程圖如圖8所示。

3.2 數(shù)據(jù)處理模塊軟件設(shè)計

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

3.3 CAN總線通信模塊軟件設(shè)計

CAN總線通信模塊的程序設(shè)計主要分為初始化、數(shù)據(jù)發(fā)送和數(shù)據(jù)接收3個部分：

（1） 初始化。CAN總線初始化主要是對通信參數(shù)進(jìn)行設(shè)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(xiàn)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(fù)位模式下進(jìn)行，因此在初始化前應(yīng)確保系統(tǒng)已進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)?！。?） 數(shù)據(jù)發(fā)送。本文采用查詢方式，進(jìn)行CAN總線的數(shù)據(jù)發(fā)送，首先應(yīng)將CAN總線的發(fā)送中斷禁能。發(fā)送數(shù)據(jù)前，主控制器輪詢SJA1000狀態(tài)寄存器的發(fā)送緩沖器狀態(tài)位TBS以檢查發(fā)送緩沖器是否被鎖定，若發(fā)送緩沖器被鎖定，則CPU等待，直到發(fā)送緩沖器被釋放，然后將從現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送到發(fā)送緩沖區(qū)并置位命令寄存器的發(fā)送請求位TR，此時SJA1000將向總線發(fā)送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)發(fā)送流程圖如圖10所示。

（3） 數(shù)據(jù)接收。同數(shù)據(jù)發(fā)送一樣，本文采用查詢方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收，也應(yīng)將CAN總線的發(fā)送中斷禁能。主控制器輪詢SJA1000狀態(tài)寄存器接收緩沖狀態(tài)標(biāo)志RBS以檢查接收緩沖器是否已滿，若未滿則主控制器繼續(xù)當(dāng)前的任務(wù)直到檢查到接收緩沖器已滿，讀出緩沖區(qū)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(nèi)存空間。數(shù)據(jù)接收流程圖如圖11所示。

3.4 系統(tǒng)控制與故障診斷模塊軟件設(shè)計

系統(tǒng)控制與故障診斷模塊是在Linux平臺下利用Qt SDK開發(fā)完成的，數(shù)據(jù)庫采用嵌入式系統(tǒng)中廣泛采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫SQLite[8]。軟件采用模塊化設(shè)計思想，包括顯示界面、系統(tǒng)控制、檢測數(shù)據(jù)庫和故障診斷等4部分。系統(tǒng)界面基于QT/GUI開發(fā)，用于故障檢測結(jié)果顯示、調(diào)取數(shù)據(jù)庫輔助人工診斷等人機(jī)交互；系統(tǒng)控制模塊用于系統(tǒng)啟動與關(guān)閉、初始化及多線程處理；檢測數(shù)據(jù)庫用于對專家系統(tǒng)中經(jīng)驗知識、故障診斷規(guī)則集進(jìn)行組織、檢索和維護(hù)，及用于存儲系統(tǒng)采集的工況參數(shù)；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(tǒng)對隨動系統(tǒng)進(jìn)行故障診斷，給出診斷結(jié)果?？紤]到故障診斷的實時性要求，程序采用多線程編程來實現(xiàn)。

圖10 CAN總線數(shù)據(jù)發(fā)送程序設(shè)計流程圖

圖11 CAN總線數(shù)據(jù)接收程序設(shè)計流程圖

4 結(jié) 語

為了測試隨動系統(tǒng)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(tǒng)進(jìn)行了大量實驗。在反復(fù)的實驗中，該系統(tǒng)均能正確定位故障，充分驗證系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。本文研制的以AT91SAM9263 ARM芯片為核心基于CAN總線隨動系統(tǒng)故障檢測裝置，可實現(xiàn)對隨動系統(tǒng)液壓、氣壓、電壓等工況參數(shù)的測量，經(jīng)故障診斷專家系統(tǒng)的推理，實現(xiàn)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(tǒng)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(tǒng)故障檢測裝置的研發(fā)，還可推廣至其他模擬量信號的機(jī)電設(shè)備故障檢測，尤其是多機(jī)組的分布式狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷中，具有非常實用的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)   本文由wWW. DyLw.NeT提供，第一 論 文 網(wǎng)專業(yè)寫作教育教學(xué)論文和畢業(yè)論文以及服務(wù)，歡迎光臨DyLW.neT

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[3] 姚遠(yuǎn)，王賽，凌毓?jié)?TLC2543在89C51單片機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2003，29（9）：37?38.

篇（9）

Abstract: in this paper the author introduces the technical scheme of low pressure test device, focuses on the instructions of the principle of two detection methods.

Keywords: low voltage set copy; Detection device

中圖分類號：TU71文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：

0 引 言

由于缺乏相應(yīng)的軟、硬件測試手段，無法模擬現(xiàn)場的各種工況，難以發(fā)現(xiàn)低壓集抄系統(tǒng)的產(chǎn)品質(zhì)量隱患，亟需研制一種面向低壓集抄系統(tǒng)的檢測裝置，對低壓集抄系統(tǒng)各組件的功能和性能進(jìn)行一體化測試。

1 技術(shù)方案

1．1 檢測裝置的結(jié)構(gòu)

采用一柜一掛表架的分體式結(jié)構(gòu)，數(shù)字信號源、功率放大器、標(biāo)準(zhǔn)電能表裝在柜中，其余部分不在掛表架中。掛表架采用兩排結(jié)構(gòu)，上排設(shè)置12個單相電能表表位，下排設(shè)置2個集中器位、2個采集器位、3個三相電能表表位。電流接線采用壓接式，其余采用插座接線的方式。三相平衡設(shè)計?？傮w框圖如圖l所示。每個電能表位置提供1個電能表校驗脈沖輸入接

圖1檢測裝置總體框圖

口，1個時鐘信號輸入接口，2~RS485通信接口。配置各類專用的虛擬電能表，支持通過RS485和電力線載波接口與集中器和采集器的通訊，并且可根據(jù)用戶需要，擴(kuò)充支持微功耗無線和藍(lán)牙方式。配置測試各種集中器所需的以太網(wǎng)、RS232接口、GPRS／CDMA調(diào)制解調(diào)器、PSTN調(diào)制解調(diào)器和PSTN換機(jī)。

1．2 檢測裝置具備的功能

檢測裝置不僅可按照集中器上行通信規(guī)約和電能表通信規(guī)約進(jìn)行系統(tǒng)通信規(guī)約的檢測，而且可以對集中器、采集器、用戶電能表等設(shè)備實時走字，測試集抄系統(tǒng)運行工況。能對集中器、采集器、用戶電能表進(jìn)行時鐘準(zhǔn)確度測試。能依據(jù)GPS時鐘對集中器、采集器、用戶電能表進(jìn)行授時。

采用數(shù)字化程控信號源，模擬出集抄系統(tǒng)運行環(huán)境，通過加快時鐘節(jié)拍，利用虛擬電能表產(chǎn)生測試所需的電能表數(shù)據(jù)，配合可設(shè)置的測試策略，使得系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)的測試時間大為縮短，提高測試效率。

2 硬件單元

檢測系統(tǒng)主要由數(shù)字信號源、功率放大器、標(biāo)準(zhǔn)電能表、誤差處理系統(tǒng)、虛擬多功能電能表、GPS時鐘頻率源、功耗測試儀、運行環(huán)境模擬電路、通信線路、IDE測試環(huán)境和PC機(jī)等組成。

2．1 分布式MCU控制系統(tǒng)

整個檢測裝置屬于一個分布式控制系統(tǒng)，是多個MCU系統(tǒng)的集成，核心主控CPU由PC機(jī)承擔(dān)，裝置控制部分MCU的通信關(guān)系如圖2所示。

圖2 控制部分CPU通信關(guān)系圖

DSP信號源的MCU為TMS320F2407A；控制及通信部分的MCU為P89LV51RB2，通過外擴(kuò)四路UART接口分別連接輸入脈沖切換電路、表位485接線切換電路、誤差處理電路和標(biāo)準(zhǔn)表。電表485通信板的MCU為AT89S52。

以上各功能模塊之間通過RS232C和CAN總線進(jìn)行通信。

2．2 高精度數(shù)字信號源

采用高速DSP和高速D／A轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)直接波形輸出，波形輸出的工作過程完全由DSP程序和算法控制，當(dāng)DSP收到需要調(diào)節(jié)輸出量的指令后，重新計算和刷新該量的輸出量波形表，采用AD587來保證參考電壓的穩(wěn)定。并根據(jù)l6位A／D轉(zhuǎn)換器的高精度輸入采樣值進(jìn)行分析調(diào)整，以實現(xiàn)閉環(huán)控制。利用DSP強大的實時運算能力，實現(xiàn)數(shù)字信號源的各種功能，包括諧波、升降控制、相控波形和波群控制、電壓跌落和中斷等功能。

2．3 功率放大器

采用成熟穩(wěn)定的工頻精密AB類功率放大器，它是專門為放大校驗用電壓、電流信號設(shè)計的電路，具有較窄的通頻帶(40Hz-lkHz)，輸大的時間常數(shù)和輸深的反饋量，適合放大穩(wěn)態(tài)信號，具有很高的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確度。

功放管采用的是10對安森美公司的MJ15024和MJ15025，主要通過精確設(shè)計和升流器(升壓器)的匹配、繼電器動作時序、末級輸出管的過流保護(hù)、反電勢吸收等來保證可靠性。若發(fā)生電壓短路和電流開路，則輸入波形和輸出波形有較大的差值，反映在差值檢測電路上，就能輸出保護(hù)信號給CPU，CPU就能進(jìn)行相應(yīng)的操作實現(xiàn)保護(hù)。

2．4 測試方式切換電路

由于既具有電力線載波集抄測試功能，又具有電能表誤差測試功能。因而檢測裝置須對單相電能表校表狀態(tài)、三相電能表校表狀態(tài)、集抄系統(tǒng)測試狀態(tài)進(jìn)行切換。同時依照集中器、采集器、電能表之間的接線和從屬關(guān)系，也經(jīng)由切換電路進(jìn)行設(shè)置。運行環(huán)境模擬切換電路主要分兩部分，如圖3所示。

圖3 測試方式切換電路框圖

2．4．1 電壓、電流接線方式切換

通過四常開四常閉的220V接觸器切換電路實現(xiàn)：

(1)抄表系統(tǒng)測試時所有電壓接通，使載波通道可以建立物理連接；

(2)校表狀態(tài)時，隔離電壓互感器接入，電流回路串聯(lián)，實現(xiàn)高精度誤差測試。

2．4．2 小信號切換

通過小信號繼電器切換電路，選擇用戶電能表或虛擬電能表的RS485接口與選定的集中器、采集器相連。

2．5 時鐘頻率源

GPS衛(wèi)星上都安裝有銫原子鐘，因而具有很高的頻率準(zhǔn)確度和時間準(zhǔn)確度，本裝置的GPS接收模塊采用RS232與PC機(jī)相聯(lián)， 通訊協(xié)議是標(biāo)準(zhǔn)的NMEA-0183。對GPS接收模塊送出的內(nèi)容進(jìn)行解碼，就可以得到所需的時鐘信息，可以用于對外接設(shè)備進(jìn)行授時和比對，授時精度

2．6 通信電路

由兩塊8口的MOXA工業(yè)級多串口卡、RS232-RS485轉(zhuǎn)換電路、PSTN交換機(jī)、PSTN調(diào)制解調(diào)器、GPRS調(diào)制解調(diào)器、以太網(wǎng)交換機(jī)等組成。

3 測試原理

測試方法有實際運行方式與虛擬運行方式兩種。

3．1 實際運行方式

檢測裝置提供了12只單相電能表位置和3只三相電能表位置，并提供2只采集器位置和2只集中器位置，通過不同的連接線配置測試所需的應(yīng)用環(huán)境，通過軟件控制信號源的電壓、電流、相位，測試軟件通過GPRS無線公網(wǎng)對集中器抄讀電能表運行數(shù)據(jù)，完成集抄系統(tǒng)實際運行方式的測試。

3．2 虛擬運行方式

檢測裝置用軟件模擬現(xiàn)場運行的電能表，通過集中器、采集器與虛擬電能表進(jìn)行通信，虛擬電能表的數(shù)據(jù)通信協(xié)議遵循DL／T645規(guī)約。完成集抄系統(tǒng)虛擬運行方式的測試。

虛擬電能表硬件部分，通過共6個串行口與外部進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。其中2個串行口轉(zhuǎn)換成RS485接口用于模擬臺區(qū)總表，接人到集中器臺區(qū)總表接口；2個串行口轉(zhuǎn)換成RS485接口用于模擬用戶RS485電能表，接入到采集器的RS485口；另2個串行口分別通過青島東軟的PRO-II型抄控器和北京曉程的DEMO-PL3201調(diào)試器轉(zhuǎn)換成兩種不同的載波接口，用于模擬用戶載波電能表，接入到集中器的電源線。

用虛擬電能表軟件包模擬l至n塊電能表，通過當(dāng)前調(diào)置的電壓電流和相位值，縮放比率，起始時間等參數(shù)自動進(jìn)行走字。

試驗時發(fā)送消息，調(diào)用計電量子程序，計時終止時，再發(fā)送消息，關(guān)閉計電量子程序，如果是運行期間跳過某個階段，只需再加送一次結(jié)束時間，虛擬電能表會自動計算跳過的某個階段的電量，并實現(xiàn)電量的累加，使得在現(xiàn)場需運行很長時間，在虛擬電能表模塊可以在較短的時間內(nèi)完成。還可以通過時鐘加速運轉(zhuǎn)方法進(jìn)行加速走字，加速的電量自動計算更新。

4 結(jié)束語

檢測裝置提供集中器上行通信、集中器下行通信的通信方式。

參考文獻(xiàn)：

篇（10）

 

1、前言

地磁場的異常波動是發(fā)生地震的重要征兆，對地磁場異常的監(jiān)測可以為地震預(yù)報研究提供重要的數(shù)據(jù)資料 [1]。

虛擬儀器技術(shù)是利用編程軟件，按照測量原理,采用適當(dāng)?shù)男盘柗治雠c處理技術(shù),編制具有測量功能的程序就可以構(gòu)成相應(yīng)的測試儀器[2],降低了儀器的開發(fā)和維護(hù)費用,縮短了技術(shù)更新周期，顯著提高了儀器的柔性和性價比[3]。

2、硬件結(jié)構(gòu)

分布式地磁場異常監(jiān)測系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)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(shù)據(jù)發(fā)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(guān)數(shù)據(jù)傳送給遠(yuǎn)端的電腦2。

3、軟件設(shè)計

3.1、軟件的總體功能

如圖2所示，監(jiān)測系統(tǒng)主要有數(shù)據(jù)采集模塊、顯示模塊、磁場異常報警模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)保存模塊、電子郵件發(fā)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(shù)設(shè)置模塊、監(jiān)測結(jié)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(shè)置的通信參數(shù)主要有與傳感器通信時的波特率、數(shù)據(jù)位、數(shù)據(jù)文件保存的位置、軟件異常及地磁異常時發(fā)送電郵的收發(fā)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(qū)中的字符串?dāng)?shù)組讀出，截取其中第9和第10個元素，進(jìn)行數(shù)制、進(jìn)制轉(zhuǎn)換得到地磁場方位值，接到前面板進(jìn)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(dāng)前時刻的方位值與正常方位值相比較，如果相差5度，即認(rèn)為是地磁場的異常波動，報警指示燈亮，發(fā)出報警音，同時啟動郵件發(fā)送模塊。

3.5 數(shù)據(jù)保存模塊

調(diào)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(dāng)?shù)卮艌霎惓r，觸發(fā)磁場異常邏輯為真，寫入文件控件將從此時刻開始5秒內(nèi)的時間值、地磁場方位值寫入txt文件中。

圖5 郵件發(fā)送第一幀

圖6 郵件發(fā)送第二幀

3.6 郵件發(fā)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(jiān)測地磁場的異常情況，當(dāng)?shù)卮虐l(fā)生異常或接收傳感器數(shù)據(jù)異常時，電腦1上的監(jiān)測軟件報警，并把異常數(shù)據(jù)記錄到數(shù)據(jù)文件中，同時通過電子郵件模塊向指定信箱發(fā)送指定格式郵件，監(jiān)測者在電腦2上查看相關(guān)異常郵件。做法是轉(zhuǎn)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(yuǎn)及近靠近后又自近及遠(yuǎn)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(jié)果如表1所示。

反復(fù)實驗表明，監(jiān)測軟件準(zhǔn)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(dāng)?shù)卮女惓r電腦2及時地接收到了相關(guān)異常數(shù)據(jù)郵件。