旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具中聲波短傳的信號處理方法研究
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單片機(jī)傳送數(shù)據(jù)到AD9833的時序如圖4所示。FSYNC引腳是使能引腳，電平觸發(fā)方式，低電平有效。進(jìn)行串行數(shù)據(jù)傳輸時，F(xiàn)SYNC引腳必須置低。需要注意的是，在FSYNC開始變?yōu)榈颓埃磳㈤_始寫數(shù)據(jù)時），SCLK必須為高電平。
圖4 單元機(jī)傳送數(shù)據(jù)到AD9833的時序圖
單片機(jī)寫16位數(shù)據(jù)到AD9833時，高位在前，低位在后。用軟件模擬時鐘信號和片選信號。傳送數(shù)據(jù)的程序如下：
SCLK=1;
FSYNC=1;
Delay(100);
FSYNC=0;
for(i=0;i16;i++)
{ SDATA=datas0x8000;
SCLK=0;
Delay(50) ;
SCLK=1;
datas=datas1;
}
Delay(50);
FSYNC=1;
SCLK=0;
輸出波形
在示波器上觀測FSK調(diào)制信號，可看到頻率為7230Hz的正弦信號輸出，實(shí)際輸出頻率為7.22985kHz。
接收信號處理
接收處理過程
由于聲波傳感器輸出的是模擬信號，因此在進(jìn)行ADC采樣之前必須進(jìn)行信號的預(yù)濾波處理?？紤]到最大限度降低信號紋波的要求和濾波器的通帶濾波特性，本設(shè)計(jì)中采用Butterworth型濾波器。
經(jīng)過調(diào)理后的傳感器信號還不能立即被單片機(jī)采樣。這是因?yàn)?，傳感器輸出信號的范圍?5V～+5V，而單片機(jī)ADC模塊的輸入電壓范圍是0V～2.5V，所以調(diào)理后的傳感器信號必須經(jīng)過電壓轉(zhuǎn)換電路，由精密電壓芯片AD780為單片機(jī)提供2.5V標(biāo)準(zhǔn)的ADC參考信號。
程序設(shè)計(jì)
上位機(jī)應(yīng)用程序是運(yùn)用MATLAB的類（Serial）和m語言開發(fā)，輔以MATLAB的GUIDE工具箱，程序開發(fā)相對簡單。SoC的程序應(yīng)用C語言編制。下位機(jī)MCU接收到上位PC機(jī)的下發(fā)命令后，通過串口中斷程序轉(zhuǎn)入相應(yīng)的子程序，執(zhí)行相應(yīng)操作，最后返回一個握手信號作為狀態(tài)標(biāo)志，確認(rèn)命令是否被正確執(zhí)行。
幀同步識別
同步過程實(shí)際上就是尋找最大相關(guān)峰的過程。
先確定一個門限GATE，只有當(dāng)乘累加的值大于GATE以后才開始比較相關(guān)峰。GATE必須設(shè)定的意義有兩條：
(1)減少不必要的比較次數(shù)，提高程序執(zhí)行效率；
(2)將隨機(jī)噪聲和lfm信號乘累加得出的偽最大相關(guān)峰濾掉。
出現(xiàn)大于門限GATE乘累加值時，預(yù)示著真實(shí)的lfm信號可能到來。找到相關(guān)峰值所在的位置，就可以知道信息碼的起始位。
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