基于DSP在電子技術(shù)上的應(yīng)用.doc

DSP原理與應(yīng)用題 目：基于DSP在電子技術(shù)上的應(yīng)用 專業(yè)班級： 自動1304 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 成 績： 目 錄第一章 緒論11.1系統(tǒng)背景11.1.1技術(shù)的特點(diǎn)以及在電子技術(shù)中的應(yīng)用11.1.2本課程設(shè)計(jì)任務(wù)及要求2第二章 系統(tǒng)電路22.1直流電機(jī)22.2交通燈4第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)53.1軟件設(shè)計(jì)流程圖53.1.1主程序流程圖53.1.2中斷服務(wù)程序框圖63.1.3交通燈程序框圖63.1.4步進(jìn)電機(jī)程序框圖73.1.5直流電機(jī)程序圖73.2系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)73.2.1主程序73.2.2中斷子程序113.2.3交通燈控制程序12第四章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析144.1實(shí)驗(yàn)所用儀器144.2測試結(jié)果分析14第五章 存在問題15第六章 改進(jìn)設(shè)想15第七章 結(jié)束語15參考文獻(xiàn)15第一章 緒論1.1系統(tǒng)背景1.1.1技術(shù)的特點(diǎn)以及在電子技術(shù)中的應(yīng)用一方面是Digital Signal Processing的縮寫，意思是數(shù)字信號處理，就是指數(shù)字信號理論研究。DSP另一方面是Digital Signal Processor，意思是數(shù)字信號處理器，就是用來完成數(shù)字信號處理的器件。最初的DSP器件只是被設(shè)計(jì)成用以完成復(fù)雜數(shù)字信號處理的算法。DSP器件緊隨著數(shù)字信號理論的發(fā)展而不斷發(fā)展。在20世紀(jì)60年代，數(shù)字信號處理技術(shù)才剛剛起步。60年代中期以后，快速傅里葉算法的出現(xiàn)及大規(guī)模集成電路的發(fā)展大大促進(jìn)了DSP技術(shù)與器件的飛速發(fā)展。（一）DSP器件的特點(diǎn)1高速、高精度運(yùn)算能力（1）硬件乘法累加操作，在一個(gè)指令周期內(nèi)可完成一次乘法和一次加法。（2）哈弗結(jié)構(gòu)和流水線結(jié)構(gòu)。哈佛結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是將程序和數(shù)據(jù)存儲在不同的存儲空間中，即程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器是兩個(gè)相互獨(dú)立的存儲器，每個(gè)存儲器獨(dú)立編址，獨(dú)立訪問。與兩個(gè)存儲器相對應(yīng)的是系統(tǒng)中設(shè)置了程序總線和數(shù)據(jù)總線，從而使數(shù)據(jù)的吞吐率提高了一倍。由于程序和存儲器在兩個(gè)分開的空間中，因此取指和執(zhí)行能完全重疊。流水線與哈佛結(jié)構(gòu)相關(guān)，DSP芯片廣泛采用流水線以減少指令執(zhí)行的時(shí)間，從而增強(qiáng)了處理器的處理能力。使取指、譯碼和執(zhí)行等操作可以重疊執(zhí)行，處理器可以并行處理二到四條指令，每條指令處于流水線的不同階段。（3）硬件循環(huán)控制。大多數(shù)的DSP都有專門的硬件，用于零開銷循環(huán)。所謂零開銷循環(huán)是指處理器在執(zhí)行循環(huán)時(shí)，不用花時(shí)間去檢查循環(huán)計(jì)數(shù)器的值、條件轉(zhuǎn)移到循環(huán)的頂部、將循環(huán)計(jì)數(shù)器減1。（4）特殊的尋址模式。DSP處理器往往都支持專門的尋址模式，它們對通常的信號處理操作和算法是很有用的。例如，模塊（循環(huán)）尋址（對實(shí)現(xiàn)數(shù)字濾波器延時(shí)線很有用）、位倒序?qū)ぶ罚▽FT很有用）。（5）具有豐富的外設(shè)。DSP具有DMA（有一組或多組獨(dú)立的DMA總線，與CPU的程序、數(shù)據(jù)總線并行工作，在不影響CPU工作的條件下，DMA速度已達(dá)800Mbyte/s以上）、串口、定時(shí)器等外設(shè)。2強(qiáng)大的數(shù)據(jù)通信能力。3靈活的可編程性。DSP騙內(nèi)設(shè)置RAM和ROM，可以方便地拓展程序、數(shù)據(jù)及I/O空間，同時(shí)允許ROM和RAM直接數(shù)據(jù)傳送。可編程DSP芯片可使設(shè)計(jì)人員在開發(fā)過程中靈活方便地對軟件進(jìn)行修改和升級4低功耗設(shè)計(jì)。DSP可以工作在省電狀態(tài)，節(jié)省了能源。（二）DSP器件的應(yīng)用自從DSP芯片誕生以來，DSP芯片得到了飛速的發(fā)展。DSP芯片高速發(fā)展，一方面得益于集成電路的發(fā)展，另一方面也得益于巨大的市場。在短短的十多年時(shí)間，DSP芯片已經(jīng)在信號處理、通信、雷達(dá)等許多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。目前，DSP芯片的價(jià)格也越來越低，性能價(jià)格比日益提高，具有巨大的應(yīng)用潛力。DSP芯片的應(yīng)用主要有：（1）信號處理-如，數(shù)字濾波、自適應(yīng)濾波、快速傅里葉變換、相關(guān)運(yùn)算、頻譜分析、卷積等。（2）通信-如，調(diào)制解調(diào)器、自適應(yīng)均衡、數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)壓縮、回坡抵消、多路復(fù)用、傳真、擴(kuò)頻通信、糾錯(cuò)編碼、波形產(chǎn)生等。（3）語音-如語音編碼、語音合成、語音識別、語音增強(qiáng)、說話人辨認(rèn)、說話人確認(rèn)、語音郵件、語音儲存等。（4）圖像/圖形-如二維和三維圖形處理、圖像壓縮與傳輸、圖像增強(qiáng)、動畫、機(jī)器人視覺等。（5）軍事-如保密通信、雷達(dá)處理、聲納處理、導(dǎo)航等。（6）儀器儀表-如頻譜分析、函數(shù)發(fā)生、鎖相環(huán)、地震處理等。（7）自動控制-如引擎控制、深空、自動駕駛、機(jī)器人控制、磁盤控制。（8）醫(yī)療-如助聽、超聲設(shè)備、診斷工具、病人監(jiān)護(hù)等。（9）家用電器-如高保真音響、音樂合成、音調(diào)控制、玩具與游戲、數(shù)字電話/電視等1.1.2本課程設(shè)計(jì)任務(wù)及要求一、任務(wù)：編程實(shí)現(xiàn)在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)箱上整合步進(jìn)電機(jī)、直流電機(jī)、交通燈等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。1、 三個(gè)實(shí)驗(yàn)可以通過鍵盤進(jìn)行模式選擇來切換（1步進(jìn)電機(jī)控制，2直流電機(jī)控制，3交通燈控制，4三個(gè)實(shí)驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行），并在LED左數(shù)第一位上顯示模式。2、 步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)、加減速在鍵盤上進(jìn)行控制，并在LED上顯示步進(jìn)電機(jī)和直流電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài) 。3、 交通燈控制時(shí)應(yīng)在LED上顯示時(shí)間的變化。交通燈東西、南北的時(shí)間可通過鍵盤設(shè)定。4、 三個(gè)實(shí)驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行時(shí)只顯示模式，各實(shí)驗(yàn)的參數(shù)都可通過鍵盤設(shè)置。二、要求：1、上交不少于3000字的設(shè)計(jì)報(bào)告。報(bào)告內(nèi)容包括：設(shè)計(jì)任務(wù)、設(shè)計(jì)要求、設(shè)計(jì)思路、采取的算法、設(shè)計(jì)過程、中間結(jié)果（調(diào)試時(shí)編譯的結(jié)果截圖）、設(shè)計(jì)結(jié)果（實(shí)現(xiàn)了哪些功能）、設(shè)計(jì)總結(jié)達(dá)到了哪些目標(biāo)、存在哪些問題、對存在的問題進(jìn)行分析、提出改進(jìn)設(shè)想、參考文獻(xiàn)等內(nèi)容。2、報(bào)告最后附錄源代碼。第2章 系統(tǒng)電路2.1直流電機(jī)2.1.1直流電機(jī)與DSP的接線用到了16位的地址線（0b007）和16位的數(shù)據(jù)線，通過向該地址寫數(shù)據(jù)來控制直流電機(jī)，如圖2.1.1圖2.1.1 DSP控制直流電機(jī)的接線圖2.1.2直流電機(jī)是通過送PWM脈沖來調(diào)速的，如圖2.1.2所示PWM脈沖的周期不變，高電平的時(shí)間長則直流電機(jī)加速，低電平的時(shí)間長則直流電機(jī)減速（動摩擦力）。圖2.1.2 直流電機(jī)的調(diào)速原理2.1.3直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制是通過如下電路實(shí)現(xiàn)的：其中T1,T3三極管由B控制，T2,T4三極管由A控制?？刂品绞饺缦拢嚎刂圃砣缦拢簣D2.1.3 直流電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制原理2.2交通燈2.2.1交通燈在每個(gè)方向上都有紅綠燈。其中相對方向上的相同顏色的燈通過同一條線控制。A0A15控制譯碼器使能端，D0D15輸出控制的數(shù)據(jù)，如圖2.2.1所示圖2.2.1交通燈電路原理圖第3章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1軟件設(shè)計(jì)流程圖3.1.1主程序流程圖上面主要是主程序的流程圖，程序初始化后，通過鍵盤上1,2,3,4鍵的外部中斷選擇哪一種進(jìn)入模式，主要有五種模式：模式一，步進(jìn)電機(jī)控制模式二，直流電機(jī)控制模式三，交通燈控制模式四，綜合模式（三種同時(shí)進(jìn)行）模式五，交通燈東西南北紅燈時(shí)間控制進(jìn)入某種模式的同時(shí)，還通過LED顯示函數(shù)（本設(shè)計(jì)中是void LED_display_6函數(shù)和void LED_display_1函數(shù)），其中模式一到模式四是通過第一個(gè)數(shù)碼管顯示，進(jìn)入調(diào)時(shí)狀態(tài)和交通燈時(shí)間是通過第三，四，五，六個(gè)數(shù)碼管顯示。3.1.2中斷服務(wù)程序框圖由上圖我們可以看出，本設(shè)計(jì)主要采用兩個(gè)中斷，INT2外部中斷和INT0定時(shí)器中斷。其中INT2主要是用于按鍵控制模式的選擇，電機(jī)的加減速轉(zhuǎn)向，交通燈時(shí)間的設(shè)置，采用定時(shí)器中斷是便于時(shí)間的控制，定時(shí)中斷的周期T=(PRD+1)X(TDDR+1)XCLKOUT，由本設(shè)計(jì)中TDDR1001,PRD=6ffff，晶振為16M可以算出周期大約為18ms，因此55個(gè)周期大約為1秒，由于本課題對于時(shí)間的精確度沒有太大的要求，因此采取50個(gè)周期為一個(gè)時(shí)間單位。3.1.3交通燈程序框圖3.1.4步進(jìn)電機(jī)程序框圖3.1.5直流電機(jī)程序圖3.2系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)3.2.1主程序/*main_func.c*/ #include reg_define.h#include system_init.h /*通過system_init();調(diào)用*/#include IOport_init.h /*包含后可直接使用所定義的IO端口*/#include Timer0_init.h /*通過Timer0_init(unsigned int Tmer0_VAL);調(diào)用*/#include Timer1_init.h /*通過Timer1_init(unsigned int Tmer0_VAL);調(diào)用*/#include Interrupt_server.h /*包含后可直接到所對應(yīng)的中斷服務(wù)程序中編中斷服務(wù)程序*/#include LED_display_6.h /*通過LED_display_6(unsigned int 顯示數(shù)據(jù));調(diào)用*/ #include LED_display_1.h #include traffic.h#include int dx_red=30,nb_red=30; unsigned int BJ_code=0x07,0x0b,0x0d,0x0e;unsigned int bjcode,dj_code; unsigned char STATE=1;unsigned char INT2_Flag=0;#define dtime 1000 ; void delay(unsigned int d_t);void Keyprocess(void); void Bj_keyprocess(void);void Dj_keyprocess(void);void JT_keyprocess(void);void TS_keyprocess(void);void Set_time(void);void traffic_LED_display(void);main() system_init(); Timer0_init(0x6fff); /*Tmer0_VAL為TINT0的定時(shí)時(shí)間常數(shù)16.4ms*/ /Timer1_init(0x0ffff); /*Tmer0_VAL為TINT1的定時(shí)時(shí)間常數(shù)*/ while(1) if(INT2_Flag=1) Keyprocess(); INT2_Flag=0; switch(STATE) case 1:BJ_ADDR=BJ_codebjcode;delay(100);break;/*不加會不轉(zhuǎn)delay(100);*/ case 2:DJ_ADDR=dj_code;break;case 3:traffic();traffic_LED_display();break;case 4:DJ_ADDR=dj_code;BJ_ADDR=BJ_codebjcode;delay(100);traffic();break;default:break; if(STATE=5) LED_display_6(set_time_ew_red/50*100+set_time_sn_red/50); LED_display_1(STATE); delay(10); void Keyprocess()switch(STATE)case 1:Bj_keyprocess();break; case 2:Dj_keyprocess();break;case 3:JT_keyprocess();break;case 4:ZH_keyprocess();break;case 5:Set_time();break;default:break;void Bj_keyprocess()switch(key_code) case 1:STATE=1;break;case 2:STATE=2;break;case 3:STATE=3;break;case 4:STATE=4;break;case 5:bj_derect=0;break; /*正轉(zhuǎn)0*/case 6:bj_derect=1;break; /*反轉(zhuǎn)1*/case 7:if(bj_speed=3) bj_speed-;break; /*加速2*/case 8:if(bj_speed=50) bj_speed+;break; /*減速3*/default : break;void Dj_keyprocess()switch(key_code) case 1:STATE=1;break;case 2:STATE=2;break;case 3:STATE=3;break;case 4:STATE=4;break;case 5:dj_derect=0;break; /*正轉(zhuǎn)0*/case 6:dj_derect=1;break; /*反轉(zhuǎn)1*/case 7:if(dj_speed=1) dj_speed-;break; /*減速3*/default : break;void JT_keyprocess()switch(key_code) case 1:STATE=1;break;case 2:STATE=2;break;case 3:STATE=3;break;case 4:STATE=4;break;case 9:STATE=5;break;default : break;void ZH_keyprocess()switch(key_code) case 1:STATE=1;break;case 2:STATE=2;break;case 3:STATE=3;break;case 4:STATE=4;break;case 5:bj_derect=0;break;case 6:bj_derect=1;break;case 7:if(bj_speed=3) bj_speed-;break;case 8:if(bj_speed=50) bj_speed+;break;case 9:STATE=5;break;case 11:dj_derect=0;break;case 12:dj_derect=1;break;case 13:if(dj_speed=1) dj_speed-;break;default : break;void Set_time(void) switch(key_code) case 5:set_time_ew_red+=50;break;case 6:set_time_ew_red-=50;break;case 7:set_time_sn_red+=50;break;case 8:set_time_sn_red-=50;break;case 10:STATE=4;break;default : break;if(set_time_ew_red4950)set_time_ew_red=4950;if(set_time_ew_red4950)set_time_sn_red=4950;if(set_time_sn_red0)set_time_sn_red=0; void traffic_LED_display() if(t_traffic=set_time_ew_red&t_traffic=set_time_ew_red+500&t_traffic=set_time_ew_red+500+set_time_sn_red&t_traffic=bj_speed) t0_bj=0;t1_bj+;bjcode=t1_bj%4; if(bj_derect) bjcode=3-bjcode; /*DJ_Control*/if(t0_dj=dj_speed&t0_dj=dj_period) t0_dj=0; /*JT_Control*/return; 2，INT2按鍵中斷服務(wù)子程序/*INT2中斷服務(wù)程序*/interrupt void INT2_ISR() asm( NOP);asm( NOP);key_code=KEY_ADDR;key_code&=0x001f;key_code=key_code-1;/*為了鍵盤上的數(shù)字與數(shù)碼管顯示的一一對應(yīng)*/INT2_Flag=1;return; 3.2.3交通燈控制程序交通燈控制函數(shù)：/*traffic.h*/ unsigned int t_traffic; extern int set_time_ew_red,set_time_sn_red;extern void delay(unsigned int d_t);void traffic() if(t_traffic=set_time_ew_red&t_traffic=set_time_ew_red+50&t_traffic=set_time_ew_red+100&t_traffic=set_time_ew_red+200&set_time_ew_red+250) traffic_ADDR=0x5000; /*南北閃爍*/ delay(50);if(t_traffic=set_time_ew_red+250&t_traffic=set_time_ew_red+500&t_traffic=set_time_ew_red+500+set_time_sn_red&t_traffic=set_time_ew_red+500+set_time_sn_red+50&t_traffic=set_time_ew_red+500+set_time_sn_red+100&t_traffic=set_time_ew_red+500+set_time_sn_red+150&t_traffic=set_time_ew_red+500+set_time_sn_red+200&t_traffic=set_time_ew_red+500+set_time_sn_red+250&t_traffic=set_time_ew_red+500+set_time_sn_red+500) t_traffic=0; 第4章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析4.1實(shí)驗(yàn)所用儀器（1） 方正電腦（2） 實(shí)驗(yàn)箱4.2測試結(jié)果分析（一）實(shí)驗(yàn)編譯結(jié)果如下圖：（3） 測試結(jié)果分析模式按鍵按鍵1按鍵2按鍵3按鍵4按鍵5按鍵6按鍵7按鍵8按鍵9按鍵A按鍵B按鍵C按鍵D按鍵E模式一步進(jìn)電機(jī)