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双路信号采集存储装置 研制报告 组员:张志刚 武甜甜 王永刚 （19组） 指导教师:李北明 摘要：提出一个基于TMS3205402的信号采集与处理系统。介绍了该系统的总体方案和硬软件设计。讨论了模/数（A/D）和数/模（D/A）转换电路的设计方法以及如何利用TMS3205402的多通道缓冲接口来实现信号的采集和输出。实验证明。所设计的基于DSP的硬件和软件系统是一个很好的信号采集与处理系统。 通道缓冲信号 TMS3205402 采集.3题目评析 双路数字信号采集系统要将双路模拟信号进行数字存储并由普通示波器将被测信号显示出来（普通示波器在测试过程中只进行波形显示，不得进行操作和调整）。由于采用的是数字化的存储方法，而被测信号属于模拟信号，所以需要对被测信号进行调理、量化并将其数字信号（量化的结果）存入（或称为写入）数据存储器；而后再进行显示时从存储器读出数据并恢复为模拟信号，作为普通示波器的Ｙ通道输入，同时还要对通用示波器的Ｘ通道加入合适的扫描信号，才能够将被测输入信号显示在其荧光屏上。为此，此设计的双路数字信号采集系统应该具有Ａ/D、RAM、D/A等主要器件，以便对被测信号进行量化、存储和恢复。  题目要求对双路信号实时采集，被采集信号频率成分1~10KHZ，被采信号为正弦波和方波，双路信号记录长度8个周期，有信号回放功能。所以该系统要求CPU运算器的速度要很快，在留有软件编程余地的考虑下，操作速率100MIPS左右，故对核心CPU的选择很重要。 在上述分析之后，初步拟定双路数字信号采集系统的组成框图，如图1所示。在此需要说明一点：为了变故分析和讨论问题，本设计中将基本要求和发挥部分在可能的情况下做适当的添改。 一、方案比较与论证 根据题目要求,我们初步考虑以下三种方案可供选择： 方案一：采用大规模集成电路实现（例如复杂可编程逻辑器件CPLD） 　　如图2所示，选用可编程逻辑器件作为系统的核心部件，实现控制与处理的功能。大规模集成电路资源丰富，其间工作速度快，为ns量级。利用其丰富的门电路，内部高速存储器（RAM）和只读存储器（ROM）及其引脚资源，外接模数转换器（ADC）、数模转换器（DAC），点阵液晶显示器（LCD）等双路信号采集的基本功能。但此方案有很大局限性：1、硬件的量大。2、设计复杂而且难度大，不易实现，可能会影响完成任务的进度。3、可编程逻辑器件的芯片成本比较昂贵。综上所述，这种方案只适用于对可能批量生产的项目使用，用于复杂功能设计。 方案二：仅采用高速SOC单片机作为核心部件的方案 如图3所示，选用一片高速SOC单片机作为系统的核心部件，实现控制与处理的功能。单片机具有资源丰富、速度快、编程容易等优点。利用单片机内部的随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）及其引脚资源，外接点阵液晶显示器（LCD）等双路信号采集的基本功能。但此方案也有局限性：1、单片机虽然已经很普及，但高速单片机可选型号却很少，找这样的单片机较难购得。2、高速SOC单片机开发工具价格昂贵。3、如果采用流行的普通MCS-51系列8位单片机，其工作的速度取决于其机器的周期，目前12MHZ是中单片机的机器周期为1us，不能胜任1MHZ采样速率。综上所述，这种方案只能用于对专用芯片的开发应用上。 方案三：采用数字信号处理芯片（DSP）作为核心部件的方案 　　 如图4所示，选用DSP作为系统的核心部件，实现控制与处理的功能。DSP的突出优点是指令执行速度快，完全可以取代单片机完成信号采集任务，对于本设计要求，例如，完成1~10KHz信号采集，从键盘输入选择采样频率，选择信号调理电路的增益；将存储的数字信号进行数据处理并恢复为模拟信号进行显示，等等，DSP均能完全胜任。虽然DSP的价格偏贵，但随着DSP的普及，其参考资料和其成熟度几经很高，相对前两种方案具有较高的可行性。 综合以上：为满足系统设计要求和方案实施可行性，对比三种方案的优缺点，充分考虑系统的需要，我们决定选取方案三，即采用数字信号处理芯片（DSP）作为核心部件的方案。 第二章 系统硬件设计与软件实现 第一节 系统总方框图设计 由前述方案论证，对于DSP控制的直接数据传输系统实现方案我们作如下图: 输入信号首先经缓冲器被送到A/D转换器，ADC在DSP的控制下工作，将采集到的数据一方面送到RAM中存储，另一方面送往DAC输出至示波器，作为Y轴信号。X轴输出信号由PDSP内部的一个加一计数器产生，ADC的转换完成中断信号，加一计数器的计数脉冲，ADC每次转换结束时将X轴扫描地址加一。DSP内部的另一个加一计数器，产生RAM读写的地址，在单片机的控制下，可以将采集到的数据存储在RAM中的400个存储单元中，并且可以回