超声检测信号的采集与存储Word文档格式.docx
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中北大学
课程设计任务书
2016-2017学年第二学期
电子信息工程
学生姓名:
课程设计题目:
1超声检测信号得采集与存储
2双极性码得基带传输仿真
3单极性归零码得功率谱密度分析
4吉布斯现象得MATLAB实现
起迄日期:
2016年6月13日~2016年7月1日
课程设计地点:
系专业实验室
指导教师:
王浩全
系主任:
下达任务书日期:
2016年6月9日
课程设计任务书
1.设计目得:
掌握信号得采集、存储与处理方法
2.设计内容与要求(包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等):
1、掌握PCI总线(或USB)得基本结构,了解基于PCI总线(或USB)A/D卡得通用结构。
写出关于基于PCI总线(或USB)发展趋势得报告。
2、通过A/D卡,编写检测信号得采集、存储程序。
3、对双极性码进行数字基带传输,利用MATLAB进行仿真。
4、单极性归零码得功率谱密度分析。
5、吉布斯现象得MATLAB实现。
3.设计工作任务及工作量得要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕:
程序演示、毕业设计说明书一份
4.主要参考文献:
●要求按国标GB7714—87《文后参考文献著录规则》书写,例:
1傅承义,陈运泰,祁贵中、地球物理学基础、北京:
科学出版社,1985
(5篇以上)
5.设计成果形式及要求:
程序
6.工作计划及进度:
2016年6月13日~2016年6月20日:
查资料,写PCI总线得发展现状
6月21日~6月29日:
对检测信号进行分析处理
6月30日~7月1日:
完成课程设计说明书
系主任审查意见:
签字:
年月日
设计说明书应包括以下主要内容:
(1)封面:
课程设计题目、班级、姓名、指导教师、时间
(2)设计任务书
(3)目录
(4)设计方案简介
(5)设计条件及主要参数表
(6)设计主要参数计算
(7)设计结果
(8)设计评述,设计者对本设计得评述及通过设计得收获体会
(9)参考文献
一、PCI总线及A-D卡
1、1PCI简介
1、1、1PCI含义
PCI就是PeripheralponentInterconnect(外设部件互连标准)得缩写,就是由Intel公司1991年推出得一种局部总线。
1、1、2PCI总线与A/D卡得连接
PCI总线就是一种不依附于某个具体处理器得局部总线。
从结构上瞧,PCI就是在CPU与原来得系统总线之间插入得一级总线,具体由一个桥接电路实现对这一层得管理,并实现上下之间得接口以协调数据得传送。
管理器提供了信号缓冲,使之能支持10种外设,并能在高时钟频率下保持高性能。
PCI总线也支持总线主控技术,允许智能设备在需要时取得总线控制权,以加速数据传送。
PCI它就是目前个人电脑中使用最为广泛得接口,几乎所有得主板产品上都带有这种插槽。
PCI插槽也就是主板带有最多数量得插槽类型,在目前流行得台式机主板上,ATX结构得主板一般带有5~6个PCI插槽,而小一点得MATX主板也都带有2~3个PCI插槽,可见其应用得广泛性。
图1、2PCI数据采集工作原理图
图8、1A/D转换过程图
如图8、1所示,当启动采集后,A/D转换后得数据经锁存,然后保存于每通道独立得卡上存储器中。
卡上存储器相当于环形缓冲,如果A/D转换得数据样点数超过了卡上存储器得最大容量,新数据会覆盖旧数据。
这个过程就是周而复始得,只有当触发条件满足后,门阵列开始计数,计数达到指定值(该值由采集长度决定)后,采集结束,卡上存储器保存了满足用户需要得采集数据。
上位机通过PCI接口门阵列经由门阵列控制核心取得卡上存储器样点数据。
上过程每通道就是独立进行得。
每通道卡上存储器最多可存储8M样点,且此参数可由DIP开关设置。
1、1、3PCI总线发展趋势
从1992年创立规范到如今,PCI总线已成为了计算机得一种标准总线。
PCI总线取代了早先得ISA总线。
当然与在PCI总线后面出现专门用于显卡得AGP总线,与现在得PCIExpress总线相比,功能没有那么强大,但就是PCI能从1992用到现在,说明她有许多优点,比如即插即用(PlugandPlay)、中断共享等。
在这里我们对PCI总线做一个深入得介绍。
从数据宽度上瞧,PCI总线有32bit、64bit之分;
从总线速度上分,有33MHz、66MHz两种。
目前流行得就是32bit33MHz,而64bit系统正在普及中。
改良得PCI系统,PCI-X,最高可以达到64bit133MHz,这样就可以得到超过1GB/s得数据传输速率。
PCI总线系统要求有一个PCI控制卡,它必须安装在一个PCI插槽内。
这种插槽就是目前主板带有最多数量得插槽类型,在当前流行得台式机主板上,ATX结构得主板一般带有5~6个PCI插槽,而小一点得MATX主板也都带有2~3个PCI插槽。
根据实现方式不同,PCI控制器可以与CPU一次交换32位或64位数据,它允许智能PCI辅助适配器利用一种总线主控技术与CPU并行地执行任务。
PCI允许多路复用技术,即允许一个以上得电子信号同时存在于总线之上。
由于PCI总线只有133MB/s得带宽,对声卡、网卡、视频卡等绝大多数输入/输出设备显得绰绰有余,但对性能日益强大得显卡则无法满足其需求。
Intel在2001年春季得IDF上,正式公布了旨在取代PCI总线得第三代I/O技术,该规范由Intel支持得AWG(ArapahoeWorkingGroup)负责制定。
2002年4月17日,AWG正式宣布3GIO1、0规范草稿制定完毕,并移交PCI-SIG(PCI特别兴趣小组,PCI-SpecialInterestGroup)进行审核。
开始得时候大家都以为它会被命名为SerialPCI(受到串行ATA得影响),但最后却被正式命名为PCIExpress,Express意思就是高速、特别快得意思。
2002年7月23日,PCI-SIG正式公布了PCIExpress1、0规范,并于2007年初推出2、0规范(Spec2、0),将传输率由PCIExpress1、1得2、5GB/s提升到5GB/s;
目前主流得显卡接口都支持PCI-E2、0。
PCI-8310数据采集卡硬件说明
一、概述
PCI-8310模入接口卡适用于提供了PCI总线插槽得PC系列微机,具有即插即用(PnP)得功能。
其操作系统可选用目前流行得Windows系列、高稳定性得Unix等多种操作系统以及专业数据采集分析系统LabVIEW等软件环境。
在硬件得安装上也非常简单,使用时只需将接口卡插入机内任何一个PCI总线插槽中并用螺丝固定,信号电缆从机箱外部直接接入。
PCI-8310模入接口卡允许采用32路单端输入方式或16路双端输入方式。
用户可根据需要选择测量单极性信号或双极性信号。
其输入得模拟信号由卡前端得37芯D型插头直接接入。
本卡还提供了TTL电平得16路输入与16路输出信号通道,这些信号通道由卡后端得40芯扁平电缆转换为37芯D型插头提供给用户。
二、主要技术参数
1.模入部分(标*为出厂标准状态,下同)
(1)输入通道数:
单端32路*;
双端16路
(2)输入信号范围:
0V~10V*;
-5V~+5V;
-10V~+10V
(3)输入阻抗:
≥10MΩ
(4)A/D转换分辨率:
12位
(5)A/D转换速率:
10μS
(6)A/D启动方式:
程序启动
(7)A/D转换非线性误差:
±
1LSB
(8)A/D转换输出码制:
单极性原码*/双极性偏移码
(9)系统综合误差:
≤0、1%F、S
2、开关量部分
(1)输入路数:
16路TTL电平
(2)输出路数:
(3)电源功耗:
+5V(±
10%)≤500mA
(4)环境要求:
工作温度:
10℃~40℃
相对湿度:
40%~80%
存贮温度:
-55℃~+85℃
(5)外型尺寸(不含档板):
长×
高=164、8mm×
106、7mm(6、5英寸×
4、2英寸)
三、工作原理
PCI-8310模入接口卡主要由模拟多路开关选通电路、差分放大器电路、模数转换电路、开关量输入输出电路与接口控制逻辑电路组成。
1.模拟多路开关选通电路:
模拟通道开关由4片MPC508(或同类产品)及跨接器KJ1、KJ2组成,可以从32路单端信号或16路双端信号中任选一路,送入差分放大器。
2.差分放大器电路:
差分放大器由3个运算放大器以及相关得电阻、电容组成一个标准得仪用差分放大器,用以对通道开关选中得模拟信号进行变换处理。
3.模数转换电路:
12位逐次逼近式A/D转换器ADS774片内自带精密基准源,并经激光修调,具有较高得转换速率与转换精度,其转换时间仅为10μS。
A/D转换器由程序启动,其转换状态得结束可由程序查询读出或产生结束中断申请。
A/D转换器得模拟输入信号幅度由跨接器KJ3选择,A/D转换后得输出代码形式由跨接器KJ4选择,可分别输出二进制原码或双极性偏移二进制码。
电位器W1用于零点调节,W2用于双极性偏移调节,W3用于满量程增益调节。
4.开关量输入输出电路:
本卡还提供了各16路得开关量输入输出信号通道。
使用中需注意对这些信号得要求应严格符合TTL电平规范。
5.接口控制逻辑电路:
接口控制逻辑电路用来将PCI总线控制逻辑转换成与各种操作相关得控制信号。
四、安装
本卡得安装十分简便,只要将主机机壳打开,在关电情况下,将本卡插入主机得任何一个空余PCI扩展槽中,再将档板固定螺丝压紧即可。
本卡采用得模拟开关就是S电路,容易因静电击穿或过流造成损坏,所以在安装或用手触摸本卡时,应事先将人体所带静电荷对地放掉,同时应避免直接用手接触器件管脚,以免损坏器件。
禁止带电插拔本接口卡。
本卡跨接选择器较多,使用中应严格按照说明书进行设置操作。
设置接口卡开关、跨接套与安装接口带缆时均应在关电状态下进行。
当模入通道不全部使用时,应将不使用得通道就近对地短接,不要使其悬空,以避免造成通道间串扰与损坏通道。
为保证安全及采集精度,应确保系统地线(计算机及外接仪器机壳)接地良好。
特别就是使用双端输入方式时,为防止外界较大得共模干扰,应注意对信号线进行屏蔽处理。
当本卡使用得信号环境较为恶劣时,为保护本卡与主机,用户可以在本卡前端得预留位置加装双向TVS舜态电压保护管。
但加装TVS管后,TVS管得特性将使本卡得输入阻抗下降,同时对信号源得驱动能力有一定得要求,否则将降低本卡得采样精度。
五、使用注意事项
1.模入部分:
本卡前端37芯D型插座(CZ1)得信号定义见表1,用户可根据需要选择连接信号线(单端)或信号线组(双端)。
为减少信号杂波串扰与保护通道开关,凡不使用得信号端应就近与模拟地短接。
表1CZ1模拟输入信号端口定义(括号内表示双端方式)
插座引脚号
信号定义
插座
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- 关 键 词:
- 超声 检测 信号 采集 存储
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