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随着信息技术革命的深入和计算机技术的飞速发展,DSP 芯片已经被广泛应用于当今技术革命的各个领域。论文采用了专用浮点 DSP 芯片以及新型高精度AD 转换芯片对加速度计输出信号进行采集及预处理。
论文针对加速度计输出信号的采集精度及其带宽设计了相应的硬件及软件,并对数字滤波器算法进行了详细的阐述,通过对比得出了适合对加速度计输出信号进行数字滤波运算的算法——等波纹切比雪夫逼近,在 MATLAB 和 CCS 下对此数字滤波器进行仿真,实际证明本采集系统达到了加速度计采集的要求。
论文主要从新型 24 位 AD 转换芯片 ADS1210 入手,采用了 TI 公司浮点数字信号处理器系列的 TMS320VC33 做主处理器。本文的主要研究工作如下:
1.熟悉新型∑一△型 AD 转换器 ADS1210 的工作原理以及内部寄存器结构:
2.对 TMS320VC33 的外围电路进行设计,其中包括电源电路、时钟电路、复位电路、存储器及扩展异步串行接口 TL16C750 的硬件设计,并实现 Bootloader程序自引导方式。
3.针对加速度计输出信号的频带特性设计相应的模拟及数字滤波器。加速度计输出信号的带宽在 70Hz 左右,在前置电路中,设计模拟二阶巴特沃斯低通滤波器对加速度计信号进行滤波;通过对比窗函数法、频率取样法以及最优化设计FIR 数字滤波器,采用了等波纹切比雪夫逼近法作为本次设计的 FIR 数字滤波器,用以适当提高采集的精度。
4.处理器 TMS320VC33 与 ADS1210 通讯采用了 TMS320VC33 的 SPI 接口,TMS320VC33 通过 SPI 接口对 ADS1210 进行例始化及读取数掘,最后把通过TMS320VC33 数字滤波器处理过的数据发送给上位机。
由试验结果得出:系统在 300Hz 的采样率下得到的采集精度在 19 位以上,满足对加速度计输出信号采集的要求。本课题研究的成功,对实现加速度计模数转换的数字化、小型化有一定的意义。