一種無(wú)人值守地面?zhèn)鞲衅鞯南到y(tǒng)設(shè)計(jì)

1 設(shè)計(jì)任務(wù)及采用的器件

　　1．1 設(shè)計(jì)任務(wù)

　　(1)設(shè)計(jì)出小型化的TMS320VC5509A數(shù)字信號(hào)處理芯片作為TMS320VC5509A是一種高性能16位定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器，其資源可以完成震動(dòng)和聲信號(hào)采樣和目標(biāo)識(shí)別功能。傳感器調(diào)理及放大電路的主要器件是美國(guó)TI公司生產(chǎn)的OPA4336。其他主要器件如下：

SDRAM(HY57V64 1 620ETP)、FLASH(Am29LV8OOD)、CPLD(EPM570T100C5N)、TL16C550C 。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　2．1 傳感器的選擇

　　2．1．1 震動(dòng)傳感器。

　　選用小型化DX20動(dòng)圈磁電式傳感器作為地震動(dòng)信號(hào)傳感器。

　　2．1．2 聲音傳感器

　　選用733A01型聲音傳感器作為聲音動(dòng)信號(hào)傳感器。

　　2．2 DSP小系統(tǒng)

　　DSP小系統(tǒng)的電源采用DC 5V和TLV1117－3．3及TLV1117－ADJ穩(wěn)壓芯片提供3．3V與1．6V兩種電壓，并用JTAG口硬件仿真并下載程序，SDRAM用于動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)采集到的數(shù)據(jù)，F(xiàn)LASH保存DSP運(yùn)行程序，待復(fù)位后重新載入DSP內(nèi)部RAM中運(yùn)行，CPLD負(fù)責(zé)外圍器件的選擇控制。DSP通過(guò)16根數(shù)據(jù)總線和14根地址總線通過(guò)CPLD與SDRAM、FLASH、串口進(jìn)行通信。DSP怍為系統(tǒng)的核心，完成信號(hào)采集、過(guò)零數(shù)分析、短時(shí)能量分析、動(dòng)態(tài)時(shí)間規(guī)整算法(DTW)等處理過(guò)程。

　　2．3 傳感器調(diào)理及放大電路

　　地震動(dòng)傳感器應(yīng)能探測(cè)到200m以內(nèi)的運(yùn)動(dòng)車輛及20m以內(nèi)人員腳步的信號(hào)，聲音傳感器則能感受到600m以內(nèi)的車輛噪聲。如此遠(yuǎn)距離條件下，由傳感器檢測(cè)得到的目標(biāo)信號(hào)很微弱，通常只有mV級(jí)。如此小的信號(hào)必須先經(jīng)過(guò)前置放大和預(yù)處理后才能進(jìn)行采集處理。另外，由于小型化的要求，信號(hào)放大處理電路功耗應(yīng)盡量小。設(shè)計(jì)一種低功耗、低噪聲、高增益放大電路，是本系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一?？紤]到地震動(dòng)信號(hào)的頻率均為150 Hz以下，而車輛運(yùn)動(dòng)時(shí)的噪聲頻率在250Hz左右，所以在放大器的基礎(chǔ)上添加了低通濾波電路(如圖中C28、C38)以進(jìn)一步抑制環(huán)境噪聲。

　　OPA4336提供了4個(gè)獨(dú)立的放大器。系統(tǒng)放大電路由兩級(jí)組成：兩個(gè)對(duì)稱的同相放大器U6A和U6C構(gòu)成第一級(jí)，U6B為第二級(jí)差動(dòng)放大器，U6D是聲音放大器。傳感器的調(diào)理及放大電路如圖2所示。