基于AT89S52单片机的程控滤波器设计

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1、 本文由cdled003贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 己口口年月 第己卷第期 基于单片机的程控滤波器设计 陈世夏戚甫峰 丁国臣 （海军航空工程学院青岛分院航空电子系 青岛 ） 摘 要：以单片机作为控制核心，设计一个高性能的程控滤波器。放大电路采用由单片机、和 集成运放组成的程控放大电路，可实现对放大器增益的设置，同时实现增益的步进可调，增益变化范围为 ；显示部分 采用字符点阵系列模块，以实现设置参数显示功能；低通选用二阶低通贝赛尔滤波电路，高通采用压控二阶高通 滤波电路，选用数字电位器来控制截止频率，在 可调。经实验调试，较好地实现

2、了预定的功能，系统的可 靠性和性价比较高。 关键词：单片机；程控放大电路；贝赛尔滤波器；数字电位器 中图分类号： 文献标识码： （ ， ，） ： ， ， ， 培 ： ； ； ； 单，但步进倍数的调整比较复杂，且难以实现比较精确的 调整。 方案：采用多级放大电路和程控增益电路。用 和肚作为放大器件实现三级放大，程控增益电 路通过单片机控制实现模拟量输出，具有增益 量程多变，易于实现步进控制，输出频带宽等优点。 由于本设计要求增益步进可调，且范围较宽，方案 实现较困难，方案比较适合，故采用方案作为放大 电路。 滤波电路的选择 方案：采用数字滤波。数字滤波灵活性大，可以在 不增加硬件成本的基础上对信

3、号进行有效地滤波。但要 进行高效率地滤波，对要求有较高的采样速率和实 时性，对单片机速度要求较高。 引 言 增益和截止频率是有源滤波器的重要指标，为了实现 增益和截止频率可调，传统的设计方法是采用调节反馈电 阻和滤波电容，但要使增益和截止频率步进可调，则必须 采用新的方法。为了解决上述问题，本设计采用单片机作 为控制核心，较好地解决了滤波器的增益和截止频率调节 问题。 系统方案的论证与比较 放大电路的选择 方案：采用多级放大和步进电位器。控制部分采用 改变电阻的方式实现增益的步进可调，电位器为电阻步进 （ ）可调。采用三级肚放大电路，此电路结构简 作者简介：陈世夏，本科，副教授，现为海军航空工

4、程学院青岛分院航空电子系教员，主要从事电子技术教学与研究。 中国科技核心期刊 万方数据 一 己口口年月 研究与开发 方案：采用数字电位器和二阶贝赛尔有源滤波电 路。数字电位器将数字信号转化成电阻量，采用单片机控 制可实现输出不同的阻值，从而改变滤波电路的截止频 率。低通滤波器选用贝赛尔滤波电路，滤波性能和时延性 好，且没有上冲。 设计要求滤波器截止频率步进可调，方案采用贝赛 尔滤波器加数字电位器，由单片机控制易于实现，故采用 方案。 总体方案 经过分析对比，本系统以单片机为数据处理的核心， 将设计任务分为放大电路、低通滤波电路、高通滤波电路、 显示、操作面板等模块。系统设计的框图如图 所示。

5、第己卷第期一 表增益步进关系 由表可知，根据增益步进要求，单片机每给出一个 数字量，经转换，输出对应模拟量，较好地实现增益 步进可调。 通频带的计算 在输入信号频率较低或较高时，放大倍数的数值会下 降并产生相移，题目要求通频带为 。 上限截止频率：，兰一 骞去 一 图系统框图 下限截止频率：，善尼 放大电路采用三级相同频率特性的电路，根据给出的 通频带可以算出每级的上、下截止频率，一 ， 一 理论分析与计算 放大电路 为实现电压增益为 ，发挥到 ，采用分别输 出的方式实现。电压增益误差不大于，通频带为 。通频带一一，根据增益 带宽乘积。，可得 ，因此 应当选择 范围的放大器，“ 一 ，输入信号

6、为正弦信号且幅值为 ， ，故选用“。 选用和肚来实现放大，具有高精度低温 漂特性，可满足设计要求。 低通、高通滤波电路参数 根据电路的性质和仿真的结果，得到对应的低通和高 通滤波器参数如表、表所示。 表低通滤波参数 截止频率 电压放大增益的计算 根据放大倍数关系式。一一 ，计算 出础。一 ，因此输出电压 。采用三级放 大，每级放大倍，采用反相比例运算电路，则每级输出电压 为一一（），可得一，根据式。， 土 截止频率 输出阻值 输出阻值 计算出放大后的电压值，静态时为 。 步进输入的计算 实现增益 步进可调，是通过数字量的变化来控 制的，要实现步进首先应先将输入的模拟量转化成数字 量，处理后转化

7、成模拟量输出，此时输出信号的幅值可调， 根据要求输出模拟量的变化幅度为 。输出电压。 与输入数字量的关系为【，。一一（），其中为单 片机送给的数字量，当输入给定数字量时，输出为模 拟量，以实现步进可调。输入与输出的关系如表 所示。 一一 万方数据 中国科技核心期刊 己口口年月 第己卷第期 表高通滤波参数 截止频率 表、表表明了低通和高通滤波器截止频率与数字 截止频率 电位器数值的一一对应关系。 输出阻值 输出阻值 电路与程序设计 程控放大器的设计 为实现放大器电压增益 ，且 步进可调，通 频带为 ，因此可以把电路分成两部分：一 部分为由单片机控制的可变输出，另一部分为多级放大。 单片机控制电路

8、 电路主要由单片机、位数模转 换芯片和集成运放组成。工作原理是：首先， 将此模拟信号转化成数字信号送入单片机，经过单片机的 处理在将输出的数字量送给，通过输 出。电路见图。 斗 册 黜 ， 。 盘 ）（ 器； 孟：。 挖 乇卜 翟广一 ；： 黧 牌 嘈卜 躅 器： 王壹一一 亘 矿 忙 温 盏啊，了 ， ”“ 酵 图程控电路 放大电路 放大电路采用不同参数的集成运放的组合，每级使用 的集成运放分别为、“、。其框图如图所 示。每级运放均采用倍反相比例放大，满足最大增益 一运放 一运放 一运放卜 塑 些垒垡！ 盥 图放大电路框图 的要求，可使通频带 嗍。 图数字电位器时序图 万方数据 中国科技核心

9、期刊 豳 低通滤波电路 选用二阶贝赛尔低通滤波电路，见图。 图数字电位器控制电路 图低通滤波电路 电路由三级运放组成，第级采用数字电位器用以调 整截止频率。 根据电路参数仿真结果如图、所示嘲。可见，较好 地实现了低通截止频率 的要求。 高通滤波电路 高通滤波选用二阶压控滤波电路，见图。 图高通滤波电路框图 运放采用，数字电位器调整其截止频率。 图低通（，一 ） 电路仿真结果如图、所示，满足高通截止频率 的要求。 （） 图低通（一 ） 图高通（一 中国科技核心期刊 ） 一一 万方数据 己口口年月 第己卷第期 二二二一 ， 模块 咖 图 显示 图 高通（一 ） 软件的设计 单片机是整个电路的控制核

10、心，其主程序 四阶椭圆低通滤波电路 流程如图所示。 四阶椭圆低通滤波器相当于两级二阶低通滤波电路 的组合，框图见图。其传递函数为呻： 。（）一 ！：！鲨！：；！鲨兰：！ （）（） 图 四阶椭圆低通滤波电路框图 根据电路其仿真结果见图口。 （：） 图 四阶椭圆低通滤波 图主程序 从各滤波器的仿真结果来看，较好地实现了设计的 要求。 测试方案与测试结果 放大电路的测试 静态测试。测试负载为 静态时输入直流电压为 显示的设计 通过单片机控制显示，根据输入设定不同的模式，显 示不同内容，能够显示增益、低通滤波电路的截止频率、高 通滤波截止频率。显示内容见表。 表 显示 ，测量并记录数据。数据如表所示。

11、 表静态测试数据 理论值 测量值 二级输出为 ，三级输出 增益 二级输出为 ，三级输出 动态测试。输入幅值为 的正弦信号，用 显示器与单片机的电路见图。 示波器观察输出信号。测试数据见表。 万方数据 中国科技核心期刊 己口口年月 第己卷第期凰 曩羹篓骤：裂湍嚣雾 表动态测试数据 二级输出为正向、幅值为 的正弦信号， 测量值通频带为 ；三级输出为反相、幅值为 结束语 本设计利用单片机作为控制核心，采用数字电 位器实现增益调整，使增益步进达到了较好的效果。显示 部分采用液晶显示器，比较直观、清晰。系统经组装调试， 滤波器的性能达到了设计的要求，但滤波器的带外衰减特 性还需要提高。 参考文献 的正弦

12、信号 将测量值与理论值进行比较可知，通频带相对误差 ，幅值相对误差，满足设计误差小于的 要求。 滤波电路的测试 测试负载为 ，测试结果如表所示。 表滤波电路测试数据 输出理论值 电阻值 口 刘俊基于多速率的根升余弦滤波器的实 现现代电子技术，（）： 心 吴建斌基于的时变增益放大器的实现 电子测量技术，（）： 口 何立民单片机应用系统设计北京：北京航空航 天大学出版社， 测量值 输出理论值 电阻值 测量值 口 江炜宁频谱分析仪中数字中频滤波器的实现国 外电子测量技术，（）： 口 卢宇潇低中频接收机中低通滤波器的设计与 实现电子测量技术，（）： 口 郑润娜，胡建民基于信号发生器的设计与 实现电子测

13、量技术，（）：一 口 由测试结果可知，截止频率的变化范围基本能够满足 要求的范围，调节步进程度基本实现步进为 ，通过 仪器的观察，低通处、高通，处放大器与滤波器的 总电压增益在 左右。 豳 张力基于软件的波形发生器设计电子 测量技术，（）： 吴金戌单片机实践与应用北京：清华大学 出版社， （上接第页） ， ， ， ，： （） ， ，： ， ，： 张彪干涉合成孔径雷达海浪遥感理论与应用研究 青岛：中国科学院海洋研究所， ， ， “一 ， ， ， ， ：，： ， ，（）： 万方数据 中国科技核心期刊 基于AT89S52单片机的程控滤波器设计 作者： 作者单位： 刊名： 英文刊名： 年，卷(期)：

14、被引用次数： 陈世夏， 戚甫峰， 丁国臣， Chen shixia， Qi Fufeng， Ding Guochen 海军航空工程学院青岛分院航空电子系,青岛,266041 国外电子测量技术 FOREIGN ELECTRONIC MEASUREMENT TECHNOLOGY 2010，29(3) 0次 参考文献(8条) 1.刘俊 基于多速率DA的根升余弦滤波器的FPGA实现 2009(19) 2.吴建斌 基于AD603的时变增益放大器的实现 2008(4) 3.何立民 单片机应用系统设计 2000 4.江炜宁 频谱分析仪中数字中频滤波器的实现 2007(4) 5.卢宇潇 低中频GPS接收机中低

15、通滤波器的设计与实现 2009(1) 6.郑润娜.胡建民 基于TLC5620信号发生器的设计与实现 2009(6) 7.张力 基于Multisim软件的波形发生器设计 2008(7) 8.吴金戌 8051单片机实践与应用 2002 相似文献(10条) 1.学位论文 张瑞平 在MCS-51单片机控制下的实现交流宽动态范围信号有效值测量的数据采集系统 1996 该系统是一个以实现交流宽动态范围信号有效值测量为目的的数据采集系统.由交流程控放大电路、程控缩小电路、量程自动判别电路、真有效值直流转换电路以及模/数转换电路等构成.其模/数转换器采用的是ADC0809,交流程控放大电路采用的是可编程增益放

16、大器AD526级联,程控缩小电路是由通 用运算放大器、模拟开关及精密电阻网络组成,量程自动判别电路由双比较器及可逆计数器组成,真有效值-直流转换电路直接选用的是有效值测量器件 AD536.宽动态的范围是采取将交流输入信号分成若干段,由单片机控制交流自动量程切换系统实现的. 2.学位论文 潘明 机动车综合性能微机检测系统设计与实现研究 1997 该文根据机动车综合性能线对检测功能的要求,通过对多种测控方案的分析比较,系统设计从先进性、可靠性、实用性的角度出发,提出了采用工业 PC和单片机相结合的、星型分布结构的微机控制全自动机动车综合性能检测测控方案.对系统方案设计作了详细论述,从传感器的选用、

17、程控放大电路的 设计、模拟电路与计算机接口设计,到计算机之间数据通讯、微机系统硬件配置和软件设计,给出了完整的设计过程.设计了车辆位置检测装置和部分设备 自劝控制装置,实现了微机检测自动化.在软件设计方面,提出了采用DOS环境和WINDOWS环境下的实现方案. 3.学位论文 党红杏 生物医学信号数据处理系统研究 2003 生物医学信号采集处理是生物医学研究的重要依据和基础,信号拾取、采集和处理的正确与否,直接影响到生物医学研究的准确性,因此,研究生物医 学信号采集处理系统有着重要的意义.论文介绍了生物医学信号采集处理系统的概念和特点,并采取将生物医学信号调理和数据采集分别放在两块板上,解 决了

18、一块板设计中不同性质信号即数字信号和模拟信号间的相互干扰问题.大大提高了系统的抗干扰能力.从生物信号的特点开发,作者研究并设计了以 AT89C51为核心的生物医学信号数据处理系统,并集成了一个电子刺激器,以满足不同的实验要求.作者首先阐述了生物医学信号数据处理系统的硬件接口 电路设计;其次,对信号的输入电路、程控放大电路、滤波电路、电源模块及刺激发生器等功能模块的设计要点和工作原理进行了详细分析,并对系统软件 的设计思想以及主程序、中断程序和其它功能程序进行了系统介绍.最后对系统进行了调试和分析,另外对系统的噪声和干扰也进行了分析和相应的防治. 4.学位论文 项银杰 差压式涡街质量流量计信号处

19、理系统的研制 2007 涡街流量计是基于卡门涡街原理设计的一种流量计，由于它具有其他流量计不可兼得的优点，目前已广泛应用于各个领域。质量流量的测量是过程 参数检测技术的一个难点和热点问题。本文在常规涡街流量计研究的基础上，根据旋涡脱落的基本特性，在管壁上安装差压传感器，研制了一种利用差 压原理直接测量质量流量的流量计信号处理系统。本文的主要研究内容如下： (1)对流量测量特别是质量流量测量作了简要概述，并对涡街流量计的特点及国内外的研究现状作了详尽的论述。介绍了差压式涡街质量流量计的测 量原理，分析了该方法的特点及实现的技术难点。 (2)完成了差压式涡街质量流量计的硬件设计。根据差压检测原理的

20、特点，设计了信号分离电路、程控放大电路和自适应滤波电路。整个硬件系统还 包括单片机系统、通信模块和电源模块等。 (3)完成了差压式涡街质量流量计的软件设计。在分析涡街信号特点的基础上，用功率谱方法来处理信号。并在MSP430F1611单片机上实现了FFT谱分 析法、频谱校正算法和自适应滤波算法，实现了涡街频率的准确提取。 (4)对差压式涡街质量流量计信号处理系统进行了标定，结果表明，本系统实现了质量流量和体积流量的多参数测量。通过实验，分析了系统测量时 产生误差的主要原因及涡街流量计安装方式对测量结果的影响。 本文的创新之处在于设计了一种信号分离电路，从而实现了采用单个传感器测量流体多个参数：

21、采用程控放大和自适应滤波技术，提高了系统的抗 干扰能力和通用性；采用单片机实现了流量信号的FFT功率谱分析，提高了涡街频率提取的准确度。 5.学位论文 郭胜君 土壤含水量监测仪的设计与试验 2007 土壤中的水分状况是最重要和最常用的土壤信息。它是科学地控制调节土壤水分状况、进行节水灌溉、实现科学用水和灌溉自动化的基础。因此 ，准确及时地测定土壤含水量对研究土壤水分运动变化规律、精确灌溉和排水有着重要的意义。 本文在查阅了大量国内外相关文献的基础上，通过相关试验，分析了在一定条件下的土壤电导和含水量的关系，得出了单一土壤压实程度基本不变 情况下两者的幂函数关系，从而为土壤含水量的实时监测找到一

22、个新的方法，即通过对土壤电导的实时监测间接实现对土壤含水量的监测。 本文主要工作总结如下： 首先，通过理论分析，在二极脉冲法的基础上，提出了双极性脉冲间歇电压法，进一步地回避了土壤和电极的极化效应。 其次，采用了双环形电极的探头，整个探头的制作简单、价格便宜。土壤电导的测量电路采用了反相比例放大电路。由于土壤电导的测量范围宽 ，使得要采集的信号可能很弱或者很强，为了防止测量过程中的误差，电路中增加了可用单片机实时控制增益的程控放大电路。该电路能够在瞬时调整 信号的放大增益，具有很高的精度和较大的动态范围，能够在模数转换前端处理中发挥重要作用。本文还设计了一个基于ARM7的监测系统，可以实现对

23、土壤电导和含水量的实时监测和历史数据采集，利用640480的LCD显示屏来显示监测到的数据和曲线，并可进行保存和查阅。 土壤电导和含水量的相关试验是本论文研究的关键。为了分析含盐量对相互关系的影响，对固定压实程度下的两种土壤做了电导和含水量的相关试 验，得出二者都符合幂函数关系，由于含盐量的影响，使得回归曲线发生了一定的偏移；为了分析压实程度对相互关系的影响，通过固定土壤质量、改 变土壤体积的方法来实现对不同压实程度单一土壤的相关试验，也得出三种情况下都符合幂函数关系，由于压实程度的影响，使得回归曲线也发生了一 定的偏移。这些相关试验说明，对于压实程度基本不变的单一土壤，电导和含水量符合幂函数

24、关系，可以通过对土壤电导的实时监测来实现对土壤含水 量的监测。 最后，设计了土壤水分运动学的两个重要试验：入渗和蒸发试验，以此来验证间接测量含水量的可行性。试验证明，本测试方法对土壤含水量的变 化非常敏感，可以实时的反映土壤含水量的变化。在入渗试验中，自制传感器在第2、3层测量结果的均值和ML2X传感器测量值的差值平均值为 0.650926，标准差为0.3571。在蒸发试验中，自制传感器在第2、3层测量结果的均值和ML2X传感器测量值的差值平均值为1.104768，标准差为 0.90503；第四层测量结果和ML2X传感器测量值的差值平均值为1.480146，标准差为1.50406。由于用于对比

25、的ML2X传感器的测量范围和本监测系统有 着很大不同，因此测试系统测的含水量数值的准确性还需要进一步研究证明。 6.学位论文 张国伟 可见短波红外光谱仪的多探测器驱动及模拟前端电路设计 2008 可见-短波红外波段的非成像高光谱辐亮度计(光谱仪)一直是近距离地表遥感信息获取的重要手段，它以其独特的优势在多个领域得到了日益广泛的 应用，国内外均对此非常重视。 便携式地物光谱仪的性能主要体现在：信噪比、波段范围、分辨率、动态范围、测量速度、稳定性、体积、功耗等方面。这些性能对光谱仪的探测器以 及相关的电子学设计都提出了较高的要求。 本文综合了上述各个因素，设计和研制了一套多列阵探测器的驱动和模拟前

26、端电路，应用于可见-短波红外光谱仪。仪器采用了三个不同波段的 PDA(photodiode array)阵列探测器，覆盖了从可见至短波红外波段。采用CPLD驱动三个探测器，驱动时序不但符合探测器的要求，而且结合整个测量系 统进行了优化；CPLD芯片的使用.相比单片机而言提高了测量速度和系统的可扩展性，整套电路体积小、集成度高、调试方便。模拟前端电路将弱信号除 噪并有效放火，提高了仪器的信嗓比；程控放大电路根据环境要求适当调节电信号的大小，满足了动态范围的要求。 该仪器是国内第一台集成全列阵探测器配合平场凹面光栅的仪器，用于测量地物的BRDF(双向反射分布函数)特性。本仪器在实验室和外场条件下获

27、得了 大量的地物目标光谱信息，尤其是经受了国家气象卫星遥感辐射校正场的恶劣环境的考验，取得了令人满意的实验结果。 7.学位论文 陈攀 基于无线分组的输电线路绝缘子泄漏电流在线监测系统研究 2006 随着国民经济的快速发展，电力系统输电线路电压等级的不断提高，污闪故障对国民经济不利的影响越来越严重。人们在详尽的理论分析和大量的 高压实验后，发现绝缘子泄漏电流的变化与其污秽程度有着密切的关系，综合反映了污闪的发生过程，因此泄漏电流在线监测是判断线路绝缘子污秽度 及早期故障的一种有效手段。现有的绝缘子泄漏电流在线监测系统存在传感器安装不便、测量电流范围有限、数据传输方法不可靠，难以对绝缘子表面 污秽

28、状况做出评判等问题。针对这些问题，本文对绝缘子泄漏电流在线监测系统的关键技术进行了系统深入的研究，并研制了一套基于GPRS的绝缘子泄 漏电流远程在线监测系统。 本文所研究的绝缘子泄漏电流在线监测系统通过直接测量绝缘子表面的泄漏电流，经过数据采集、处理，然后将现场数据发送到监控中心主机，达 到对绝缘子表面污秽状况实时监测的目的，以此为依据将传统定期的、全面的、被动的清洗改变为不定期的、局部的、主动的清洗，一方面大大减少了 工作量，另一方面也在一定程度上防止绝缘子污秽闪络事故的发生。 本系统采用了非接触卡钳式泄漏电流传感器，在不改变原有绝缘子和杆塔联接结构的基础上即可实施安装，同时采用了新型罗氏线

29、圈电流传感器电 路，提高了传感器的性能，解决了传统罗氏线圈传感器精度低、频带窄、对磁芯材料参数变化敏感的缺点；在信号处理上采用了可变增益程控放大电路 ，大大的扩展了系统监测电流的范围，解决了传统放大器电路对大跨度电流无法处理的问题；在数据传输上，采用了基于GPRS的远程无线数据传输，提 高了数据传输速率、准确率及可靠性，满足了现场所有监测数据的及时准确发送；太阳能供电系统的采用，保证了系统稳定可靠供电，同时也使系统避 免了从高压取电时所受到的潜在绝缘危险；此外本系统还采用了C8051F020单片机作为CPU来完成数据的采集、处理和存储等功能，保证了高速的数据处 理和多达9通道的现场数据采集能力

30、。实验室大量试验表明，该系统能准确、有效的对泄漏电流进行远程实时监测并完成数据传输，取得了绝缘子泄漏电 流远程在线监测系统研究的阶段性成果。 8.学位论文 刘冬梅 托卡马克装置中长时间低漂移积分器系统的设计与实现 2009 在托卡马克装置中，磁探针、罗柯线圈、单匝环分别可以提供局部磁场、电流和磁通量的测量，这些物理量包含了托卡马克等离子体最基本的电磁 信息，也提供了等离子体放电所必需的基本控制信号。这些物理量都需要通过对线圈的电信号进行积分才能得到，所以积分器是托克马克物理实验中所 必需的关键电子仪器之一。 中国科学院等离子体物理研究所的HT-7装置已获得300秒的等离子体放电，但是原有积分器

31、较大的积分误差使得积分器成为获得更长时间的等离子体 放电的瓶颈之一：同时，05年投入运行的EAST托克马克装置的放电时间的设计目标为1000秒，作为磁测量系统重要设备的积分器尚没有完备的解决途径 。因此，在长时间积分器设计方面的各种尝试显得更有意义且更为迫切。 本文讨论了模拟积分器和数字积分器的原理，理论推导了积分器的运算关系及误差分析，得出以下结论：设计运放组成的模拟积分器存在以下两个 难点：1)如何减少积分过程中运放本身的等效输入偏移量、温度漂移及地噪声等带来的积分误差。这部分误差信号会随时间增加而变大，使得积分器不 能长时间工作，不能满足长时间等离子体放电的要求。2)在托克马克装置长脉冲

32、、高参数放电环境下，电磁环境差，需要确保积分器系统具备电磁兼容 性。结合实验的要求，提出了采用基本模拟积分电路辅以一定的补偿措施来设计低漂移积分器的设计思想。利用电路仿真软件演算积分器运行状态及确 定相关参数，制定出解决积分误差的相应措施，最终设计出一种实时补偿性积分单元。这种积分单元利用双运放一路对输入信号积分，另一路对参考地 积分，采用对地积分得到的信号作为补偿信号对积分器进行实时积分误差补偿。实时补偿性积分单元解决了积分过程中积分器本身的等效输入偏移量、 温度漂移及地噪声等带来的积分误差，获到了很好的零漂特性(1000s的零点漂移量低于20mv)、线性和保持特性。 在设计完成实时补偿型积

33、分单元的基础上，设计完成了HT-7装置中的积分器系统。HT-7中的积分器系统包括两个模块：模拟积分电路模块和基于单 片机的定时触发模块。使用该积分器系统，HT-7已成功获得400s的等离子放电。 在将实时补偿型积分单元应用到EAST装置的过程中，综合考虑各种因素，和两位同学一起设计完成了EAST的积分器系统。该系统主要包括积分器模 块和以太网控制模块。积分器模块主要实现电磁信号的积分与处理，包括信号积分电路、隔离电路和程控放大电路；以太网控制模块主要实现对系统的 控制，包括各种控制信号的产生及逻辑控制。该积分器系统具有以下的优点：1)系统的积分误差补偿机制是实时的；2)系统是智能化的；3)系统

34、具有很 好的电磁兼容性和安全性。 在07、08及09年的四轮实验中，HT-7和EAST装置中的积分器系统都表现出很好的稳定性和一致性，满足了装置在百秒时间尺度上对积分器在积分精 度和噪声精度上的要求，满足了相关的装置控制和安全运行的需要，实现了长时间、低漂移、低噪声的目标，该积分器系统作为电磁诊断重要的组成部 分，在EAST上满足了对等离子体电流、磁位形实时反演和控制的要求，成功获得了超过60秒的等离子体放电和位形的稳定控制，为未来长时间等离子体 放电的测量提供了基础。 关键词：积分器，低漂移，实时积分漂移补偿，EAST，HT-7 9.学位论文 赵凯 光纤通信自动保护系统研究与设计 2007

35、光纤通信技术具备许多优质特性，它已被广泛地应用于通信领域。近年来，随着WDM技术的发展，光纤通信成为干线传输的主要手段，单根光纤线路 上数据流量激增。因此，光纤线路一旦遭到人为或自然力破坏，将造成不可估量的损失。为了尽量降低光纤断裂或光信号衰减造成的经济损失，对光纤 通信线路实施保护变得极为必要。光纤通信线路保护的重要指标是业务恢复时间，时间越短越能降低损失。采用人工调度保护方法所需的业务恢复时间 较长，已经无法满足需要。而如果故障产生时，能自动对光纤线路实施保护，将大大缩短业务中断时间。光纤通信自动保护系统是针对这一现状而提出 的。 文章介绍了光纤通信系统组成结构、光网络生存性基本概念、光路

36、的自动保护倒换方法。确定了光纤通信自动保护系统所用的保护倒换方法。从整 体上设计了光纤通信自动保护系统的结构。完成了光保护盘硬件和软件设计、上位机人机界面设计。经过调试，基本实现了采集光功率、与门限的比较 、响应上位机命令等功能。 文章的主要工作为： 1对光纤通信自动保护系统的结构、工作原理进行了论述。 2以光电信号测量原理和RS232串行通信理论为基础，提出了以PIC16F877A单片机为控制核心的光保护盘的硬件和软件设计方案。光保护盘具备 的功能有光功率采集与比较、光开关切换、与上位机通信。其硬件电路包括前置放大电路、程控放大电路、4阶巴特沃斯低通滤波电路和RS-232串行通信 接口电路。

37、设计了光保护盘和上位机的串行通信协议。给出了完整的光保护盘程序流程图，完成了代码的编写。光保护盘程序用C语言编写，可对光纤通 信线路中光信号功率的循环采集、将采集结果与预设门限比较。且一旦光功率低于门限值，光保护盘自动切换光开关，将通信线路倒换到备用线路。 3设计了监测站(上位机)软件。该软件向操作者提供了可视化界面。软件在Visual Basic6.0环境下实现，可实现向光保护盘查询并显示工作线路 光功率、设置绝对门限和相对门限、复位或切换光开关的功能。 4对光保护盘硬软件和上位机软件进行了联合调试。经过测试，光保护盘能够正确测量光功率，并可与上位机正确通信。 10.期刊论文 李玉峰 宽范围自动切换量程的峰值电压检测系统 -电工技术杂志2000,(7) 介绍了一种由AT89C2051单片机实现的自动切换量程峰值电压检测系统。详细分析了程控放大电路、峰值采样保持电路、V/F转换电路的工作原理 ，并给出了程序流程图。 本文链接：石家庄学院(sjzxy)，授权号：9e83c15b-42a6-44f7-b601-9e340121a58c 下载时间：2010年11月20日1