“寸心”通过精心收集，向本站投稿了10篇多线程的光陀螺信号采集系统设计，以下是小编整理后的多线程的光陀螺信号采集系统设计，欢迎阅读分享，希望对您有所帮助。
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篇1：多线程的光陀螺信号采集系统设计
多线程的光陀螺信号采集系统设计
为满足导弹对光陀螺信号实时性的要求,设计并实现了光纤陀螺的信号实时采集,并进行实时数据的动态显示与处理.采用C++Builder5.0平台来设计光纤陀螺信号采集部分.陀螺信号的采集通过计算机的串口传输.该光纤陀螺的输出为RS232格式,通过调用Windows API函数实现RS232串口通信程序,并采用了多线程的技术来增强实时性和自动接收信号的能力.通讯速率38.4 kB,通讯期间可以完成数据处理,并且基本没有丢数现象;完成了数据包的解算;实现了线程间的数据共享与数据的`实时处理.基于C++Builder5.0和Windows系统的多线程串行通信可以实现实时数据的采集,同时可以在另一个线程中进行数据的实时处理.数据接收稳定可靠,取得了良好的效果.
作 者：王新国 郭锁利 李爱华 许化龙 WANG Xin-guo GUO Suo-li LI Ai-hua XU Hua-long 作者单位：第二炮兵工程学院,陕西,西安,710025 刊 名：电光与控制 ISTIC PKU英文刊名：ELECTRONICS OPTICS & CONTROL 年，卷(期)：2005 12(5) 分类号：V241.5 TN911.7 关键词：多线程 API函数 串行通信 光纤陀螺篇2：基于Nios平台的光信号采集片上系统设计
基于Nios平台的光信号采集片上系统设计
摘要：介绍基于Altera Excalibur平台的光信号采集片上系统的设计，详细地分析片上系统各个组成部分的工作原理。作为一个新型的测量系统，它具有灵活、稳定、高效率等特点。关键词：片上系统 光纤光栅 光信号采集 Nios
引言
一项很有发展前景的新技术-纤维光学及光纤光栅（FBG，Fiber Bragg Grating）技术，已经被应用于温度及形变在线测量中。FBG传感器的特征就是具有良好的稳定性、可靠性。除此之外，它还具有基于光纤传感器的一些共有优点，如对电磁的不敏感性、尺寸小、传感器和数据获取装置之间距离可以很远；因而能克服传统的温度和形变传感器（如热电偶和形变测量器）的很多缺点，如重量、硬度方面的缺陷以及对环境变化干扰的抵抗能力差等。
(本网网收集整理)
本文主要介绍对FBG传感器信号的快速获取方法，重点介绍基于FPGA的Altera公司的Excalibur开发板，设计一个片上嵌入式测量系统，用它来获取光信号。与目前具有同样功能的其它测量系统相比，它具有灵活、稳定、易维护、高效率等优点。本测量系统的硬件开发包括，使用Altera Excalibur开发板配置生成一个嵌有Nios处理器的“片上”测量系统，以及使用CCD和高速ADC设计光电信号的转换和采集电路；软件开发包括，在Apex EP20K FPGA中时序信号的Verilog实现，使用C语言对光电信号的获取。
1 系统结构
测量系统由以下几部分组成：光学系统、放置被测物体内的光纤光栅（FBG）和信号采集处理部分。其中的光学系统包括光源和分光仪，使用高亮度的激光发生器作为光源，用于产生入射被测物体内的光纤的光波。它的功率大于1mW，光频谱位于808～858nm，入射后其中某一波长的光波被光栅反射回来，并进入分光仪。分光仪是由若干面反射镜和全息光栅组成，主要作用是对光波进行光学处理后，使光波能够准确投射在CCD上，将光信号转换成电信号，便于信号的采集和处理。系统中信号采集处理部分是由CCD线列传感器ADC转换器以及Altera ExCalibur开发板组成。它的作用是将投射在CCD上的光信号先变为模拟电信号，而后通过ADC将信号再转换成数字量信号，然后通过Altera's Excalibur开发板上的片上Nios嵌入式系统，对这些数字量信号进行采集和处理，得到相应的温度值和应变值，以便完成整个测量过程。系统框架示意图如图1所示。
2 光纤光栅（FBG）传感器工作原理
光纤光栅（FBG）传感器是光纤传感器的一种。它不仅可以用于静态信号，还可以用于动态信号的采集，例如温度、形变和压力等。
以下结合图2介绍光纤光栅（FBG）的工作原理。
光纤光栅（FBG）传感器的工作原理就是用某一波长的光信号来表示我们希望采集的物理量。光纤中的光栅可以被看作是一个“滤波器”。根据光栅本身的物理特性，进入光纤的光波的某一波长部分被光栅反射回来，这一波长的光波就被从入身的光波中“滤除”了。这样，我们希望采集的物理量就被“调制”成了这一波长的光信号。
图3 缓冲接口电路
假设光栅的反射系数为neff，光栅之间的几何距离为dB，通过以下公式得出被反射回的光波的波长λB=2×neff×dB。机械应力将改变光栅之间的几何距离，而温度的变化将改变光栅的反射系数。可以试想，在已知温度T0和已知压力ε0条件下，反射波长为λB0，那么，可以通过检测未知温度T1和未知应力ε1所对应反射波长λ1与λB0之间的波长偏移，来计算得到此刻的温度T1和应力ε1，计算公式如下：
其中光栅的相关常系数c1、c2，由光栅的校准过程所决定。
应力ε1=(λ1-λB0)/[（1-Peff）]×λB0
其中光栅常系数的Peff是光栅光塑常系数。
3 CCD图像传感器的选择
为了方便系统对FBG输出的光信号进行处理，必须将其转换成电信号，我们采用光电信号
转换器未完成这方面的工作。在本系统中，因为发光源的波谱范围是808～858nm，所以我们选用了波谱范围为200～1100nm的2048个像素的灰度线列CCD图像传感器ILX511B。
CCD将光信号转换成模拟电信号，每个像素产生一个模拟电信号，这样CCD每次进行光电转换就产生2048个模拟电信号；同时，它将这2048个像素位置串行地“封装”成一个有效数据字段，可以在外加时钟同步信号（CLK）和芯片使读端（ROG）作用下，从CCD中读出数据。外加的同步时钟信号由2087个时钟脉冲组成，在每个时钟脉冲作用下，一个数据位被读出。这2087个数据位由以下几部分组成：首部伪数据字段（33个数据位）、有效数据字段（2048个数据位）、尾部伪数据字段（6个数据位）。需要注意的是，为了提高电磁兼容性，CCD的工作方式应该选择为采样一保持方式；同时，CCD在上电后处于内部电路初始化阶段，为了避免得到错误的数据，最初22 500个时钟脉冲用于初始化CCD，不要在此阶段读出数据。
4 ADC接口设计与Altera Nios平台
4.1 ADC接口设计
经过CCD传感器转换输出的模拟量，必须通过ADC转换器转换成数字信号，这样系统才可以处理这些信号。因为CCD的动态范围是48.5dB，根据公式
ADC精度≥动态范围（dB）/20×log2
可以计算得到ADC精度≥8.06，所以选择ADC的精度必须是9位或9位以上的；同时，根据以下公式计算ADC的速度：
fs=1×2MHz（CCD的最大时钟频率）=2MHz（采样和保持方式）。
通过上述计算和分析，得到所需ADC的两个主要特性指标，即精度至少要9位，采样的速率必须至少2Msps。
现在，有很多ADC转换器可以应用于CCD图像处理。在综合考虑了诸多因素后，我们选择Linear的串行ADCLTC1402。
在设计ADC接口电路时，要注意以下一些问题。首先，由于LTC1402内部输入信号的“保持-采样”电路的速率达到80MHz，所以，外部的噪声和干扰都可以通过LTC1402的输入端对A/D转换产生影响。根据LTC1402数据手册的要求，我们解决的方法是，在LTC1402的输入端加上一阶的滤波电路，将输入信号的频率限制在一定的范围内。其次，CCD的输出对于外界的阻抗变化比较敏感，如果将ADC的`输入端与CCD的输出直接相连，则CCD的负载可能随ADC输入端内部阻抗的变化而变化。基于以上两点考虑，我们在CCD和ADC之间设计了缓冲电路，用于阻抗匹配和滤波。缓冲接口电路如图3所示。
由图3可计算ADC的输入最高频率：
fg=1/[(2×π×R5×C3)]=10.3MHz。
4.2 Altera Nios平台
在细致分析系统的特点后，我们决定选择专门针对SOPC应用的Altera Excalibur开发套件。开发套件包括以下部分：
*Nios处理器以及外围接口；
*Quartus II开发软件；
*GNDUro编译器；
*基于APEX EP20K200E FPGA的开发板；
*相关的开发例程。
图5 时钟和控制信号发生器的仿真时序
我们使用集成在QuartusII中的SOPC Builder工具来配置生成片上系统。SOPC Builder是一个功能强大的基于图形界面的片上系统的定义和定制工具，可以在短时间内完成用户定制的SOPC设计。根据应用的需要，从SOPC Builder库中选择IP模块、存储器、外围接口和处理器，并且配置生成一个高集成度的SOPC系统，因而选取以下一些模块组成片上系统：Nios 32bit CPU、Boot Monitor ROM、Communication UART、debugging UART、Timer、Button PIO、User PIO、LCD PIO、LED PIO、DMA、SPI、Seven Segment PIO、External RAM Bus（Avalon TriState Bridge）、External RAM Interface、External Flash Interface。
同时，SOPC Builder自动产生一些必需的仲裁逻辑来协调系统中以上各个部件的工作，我们将系统的工作频率设为33MHz。定制完片上系统的硬件后，SOPC Builder还为编写操作这些片上硬件的软件代码提供了一个软件开发环境，这个软件环境包括语言头文件、外围接口的驱动以及实时操作系统的内核，极大地方便了软件的开发。
5 系统实现
以下分两部分来分析和介绍：①在ApexEP20K FPGA中，使用Verilog编写时钟和控制信号发生器用于驱动CCD和ADC，并且协调两者的工作；②使用C语言编写程序，通过SOPC Builder配置的SPI接口读取ADC输出的数据。
5.1 时钟和控制信号发生器
使用Verilog编写时钟和控制信号发生器，用于产生驱动CCD和ADC的时钟和控制信号。时钟发生器的工作原理是：使用频率为33MHz的系统时钟，作为时钟发生器的输入和同步售，用于产生所需的CCD和ADC驱动的时钟和控制信号。根据系统的要求和CCD以及ADC芯片特性，将产生的CCD时钟频率设为1MHz；同时把ADC的时钟频率设为33MHz。在时钟发生器中，还需对产生CCD和ADC两个高速设备的时钟和控制信号进行匹配，使得两者能够正常地工作。
现在详细地分析这两个高速设备如何完成时序的匹配。由于系统中的CCD和ADC都是依靠外加时钟同步的高速设备，因此，这两个设备之间的时序的匹配对于能否获取正确有效的数据来说至关重要。为了使两个设备协同工作，首先要分析每个设备所需的外加时钟和控制两个外加信号，分别是CCD_ROG和CCD_CLK。CCD_ROG信号使得CCD的输出数据有效，也就是每次从CCD读取数据时，都要先给CCD_ROG一个低电平，将CCD置光电转换后的数据一位位地输出。ADC进行模数转换也需要两个外加信号，分别是ADC_CONV和ADC_CLK。ADC_CONV信号使ADC芯片开始进行模数转换，每次进行转换前都要给ADC_CONV一个高电平；同时，转换过程和转换后的结果输出在ADC_CLK信号的同步完成。
由于需要先从CCD光电转换器读出模拟数据，所以，要通过CCD_ROG给CCD一个长度为t1(t1=4000ns)的低电平。在CCD_ROG重新变为高电平后，CCD就在CCD_CLK信号的同步下输出数据了，在每个CCD_CLK作用下输出一个模拟量数据。CCD每次输出的2087个模拟量分别由33个首部伪数据字段、2048个有效数据和6个尾部伪数据字段组成。其中的2048个有效数据和首部伪数据字段的后20个数据就是我们希望得到的，所以从第14个数据到第2081个数据中的每个模拟量，都通过ADC_CONV（ADC_CONV的高电平宽度为4ns），给出一个高电平启动ADC；同时，在ADC_CLK的作用下，完成模数转换过程和数字量输出。图4、图5是时钟和控制信号发生器的程序流程和仿真时序图。
5.2 SPI接口的编程
ADC将模拟信号转换成数字信号后，Nios通过SPI接口读入这些信号并进行相应的处理。我们通过Quartus II中的SOPC Builder为Nios核配置SPI接口。在我们的系统中，将SPI配置为从设备。软件通过访问存储器中映射的5个16位的寄存器来控制和读写SPI接口。读入的数据通过MOSI引脚逐位进入移位寄存器。通过移位寄存器的移位和缓冲后，一帧数据进入寄存器rxdata，同时将状态寄存器的rrdy位置1，通过访问rxdata就得到一帧数据。数据被读取后，rrdy位自动置回0。如果前一帧数据还未从rxdata读取，后一帧数据就会将原数据覆盖，造成错误，同时将状态寄存器的ROE（Read Overwrite Error）位置成1。SPI接口共有4个引脚，分别是MISO（Master Input Slave Output）、MOSI（Master Output Slave Input）、SCLK（同步时钟）和SS_n。当SS_n为低电平时，从设备可以在SCLK同步作用下读入数据。系统中的SPI接口是从设备，所以只使用MOSI、SCLK和SS_n三根引脚。图6是Nios中SPI与ADC的接口示意图。
从ADS的芯片特性可知，当ADC_CONV在一个高电平的作用下，ADC开始进行模数转换。ADC_CONV回复到电平后，因为SS_n和ADC_CONV连在一起，所以Nios中的SPI就处于可以读入数据的状态了；同时，在ADC_SCK的作用下ADC输出数据，而SPI也在相同的时钟SCLK的作用下，通过MOSI读入数据。为了能够准确得到数据，还要将SPI寄存器rxdata的位数设为13位。软件中，我们将通过等待SPI寄存器的rrdy位的置位，来读取rxdata中的数据，与此同时寄存器中roe的状态决定此帧数据的读取过程中是否存在数据溢出现象。以下是相关的读取数据的软件代码。
do{
//读一行CCD数据
for(i=0；i<2069；i++){
//等待，直到准备好
while(spi->np_spistatus&np_spistatus_rrdy_mask)==0)
;
//从SPI数据寄存器读数据
c[i]=spi->np_spirxdata；
}
//读覆盖状态
b=spi->np_spistatus&np_spistatus_roe_mask;
}while(b==8)；
结论
本系统经过仿真测试，其功能达到了设计要求，并用HP逻辑分析仪验证了系统功能。
篇3：虚拟声学信号采集系统设计论文
1.1系统前面板的设计
虚拟仪器的前面板设计是否合理对虚拟仪器的使用效果有着重要的影响，它直接面向使用者，使用者对其分布的合理程度也有着很高的要求。
1.2系统的程序框图设计
对各个的功能模块进行分割编写，采用模块式的编写方式逐个进行分割，然后将分割编写的模块整理集合以构成一个新的系统控制程序。程序模块主要包括三个模块，第一种是实时信号采集模块；第二种是信号处理分析模块；第三种是仿真信号模块。这三种模块对系统都有着很重要的影响，它们以不同的角色为系统提供服务，满足用户的需求，产生令用户满意的信号。另外，对这三种模块的编写整合构成新的程序框图。
1.2.1实时信号采集模块实时信号采集模式可以通过对信号的有效分析处理对所采集的数据进行系统的分析，并且实时信号采集模式可以根据用户所设置的声音格式从声卡中得到相关数据，然后对数据进行保存。这种模块在开始采集数据前要注意，参数的设置要根据实际的情况和参数设置好以后将信号选择的按钮调制实时信号档上。开始设置各个快捷按钮，如停止按钮、退出按钮、对信号的采集保存等按钮。
1.2.2信号处理分析模块设置完成应用信号处理分析模块一般是对数据进行时域分析以及频域分析。其中时域分析可分为对参数的测量、对谐波失真分析、最后是自相关分析。在对信号进行分析处理的过程中，如果单单只对信号进行频域分析，信号所具有的全部特征并不能完全的显示出来，也就是时域分析有时候不能完全满足对信号的分析，这就需要对信号进行频域分析，以更加全面完整的分析出信号所具有的全部性质。在LabVIEW中，如果要对信号进行频域分析，就要以FFT为分析的基础，才能进行具体分析。
1.2.3仿真信号模块的完成应用仿真信号模块的作用我们不可忽视，生活中并不是所有的信号都能用实际的仪器产生，当无法获得实际的信号时，可以用仿真信号作为任意频率的信号，也可以用仿真信号作为标准的信号源，对其产生的信号做信号的检测系统。这种仿真信号模块包含波形显示以及噪声的添加等功能。仿真信号可以产生一些日常生活中我们常见的信号，如正弦波、方波以及三角波等。并且用户可以很据自身的需要对信号的频率、幅值、以及采样频率进行调节，从而产生用户所需要的信号。
2研究应用
整流电路中应用虚拟声学采集分析系统研究采集系统的采集性能。在整流电路中应用虚拟采集分析系统时，应该注意采样的频率要保持20Hz~20kHz之间，如果想得到更加完整较好的波形，就可以将频率控制在100Hz~15kHz之间。在整流点路中要进行对正弦先好进行整流的过程中，可应用二极管半波整流电路对其进行整流。输出信号以后接入虚拟信号采集分析系统，可以得到一些波形。事实证明，虚拟仪器的信号采集分析系统的'采集性能可以达到人们所需要的理想信号。实践证明，虚拟仪器信号采集分析系统已经被广泛的应用在噪声监测、信号分析以及实验教学当中。
3结语
当前，虚拟仪器已经被广泛的应用到对各种信号的采集分析，作用不容小视。虚拟仪器与传统仪器相比，优点远远比传统仪器多的多。例如，与传统仪器相比，虚拟仪器的智能化程度远比传统仪器的高，处理能力比传统仪器的处理能力强；虚拟仪器的系统费用要比传统仪器的系统费用低，并且虚拟仪器的复用性较强；从可操作性能上看，虚拟仪器的可操作性比传统仪器的可操作性强。文中还对虚拟声学信号采集系统做了研究，主要研究了系统前面板的设计和程序框图设计，程序框图设计中，对三种模块进行编写，最后组合成一个完整的新的程序框图。随着科技的不断发展进步，虚拟仪器在各个领域会有更大的影响。
篇4：基于USB和多线程的实时数据采集系统
基于USB和多线程的实时数据采集系统
对于广大用户而言，与系统的交互是通过应用程序实现，而且整个实时采集系统的主要数据处理都是在这里完成的。因此，运行效率高、界面友好、具有强大数据分析和处理的应用程序的设计，也是系统设计上一个不容忽视的关键因素。应用程序的主要功能有：启动/关闭USB设备，检测USB设备，设置USB数据传输管道/端口，设置A/D，采集数据，显示/分析数据。这里，我们采用VisualC++6.0作为程序的开发环境，并且充分运用了多线程的编程思想。在这个设备中，设置4个线程：首先是1个主线程，负责用户界面，并保持中枢地位。它的生存周期也就是整个用户程序的主存期，用户的动作（例如鼠标事件、键盘事件）都会触发主线程的消息机制，从而完成对用户的响应；而3个分离的辅助线程分别负责数据的采集、数据的分析处理以及数据的显示这3个不同的任务。辅助线程是在主线程运行过程中产生的，它的生命就是线程函数本身，函数一旦return，线程就结束了。因此，辅助线程的生存周期只是整个程序生存期的`一部分。
MFC程序只会有一个CwinApp对象，而CwinApp派生自CwinThread，即产生了应用程序的主线程。每当需要一个额外的线程时，应先产生一个CwinThread对象，再调用全局函数AfxBeginThread，将线程产生出来。
对于辅助线程（workerthread），要为它准备一个线程函数，然后调用AfxBeginThread。例如：CWinThread*pThread=AfxBeginThread(ThreadFunc，¶m)；
UINTThreadFunc(LPVOIDpParam)；//线程函数
对于用户界面线程（UIthread），不能够光由一个线程函数来代表，因为它要处理消息，它需要一个消息循环。应该先从CWinThread派生一个自己的类，再调用AfxBeginThread（）产生一个CWinThread对象。网站
结语
基于USB技术的实时数据采集系统，在编程上运用了多线程思想；从硬件和软件两方面录求较佳的解决途径，并将二者结合起来，在实际中取得了良好的运行效果。
篇5：基于USB和多线程的实时数据采集系统
1问题的提出
随着信息技术的飞速发展，各种数据的实时采集和处理在现代工业控制中已成为必不可少的。这就为我们的设计提出了两个方面的要求：一方面，要求接口简单灵活且有较高的数据传输率；另一方面，由于数据量通常都较大，要求主机能够对实时数据做出快速响应，并及时进行分析和处理。
传统的外设与主机的通信接口难以满足上述第一个方面的要求。这些接口一般采用PCI部线或RS-232串行总线。PCI总线虽然有很高的传输率（可达132Mbps），还能“即插即用”，但是它们的扩充槽相当有限，且插拔并不方便。RS-232串行总线虽然连接方便，可是它的带宽非常有限，传输速度太慢，而且1条RS-232串口通信电缆只能连接1个物理设备。USB技术正是顺序这一要求提出的，它集PCI和RS-232的优点于一身：具有较高的传输速率（USB协议1.1支持最高传输速度达12Mbps，USB协议2.0支持最高传输速度可达148Mbps），实现了真正意义上的“即插即用”（Plug&Play），同时USB上最多可以连接127个外设。因此，将USB技术应用于数据的实时采集是非常适合的。
实时系统对多任务的要求比较普遍。往往在后台采集数据、进行数据显示的同时，还要在前台界面对用户的操作做出响应。在实时系统中，对实时数据做出及时而准确的反应是十分重要的。由于受A/D采集速度等因素的限制，从硬件上采用USB接口技术的确可以提高速度，但毕竟潜力有限，因此在现有硬件设计基础上充分发挥软件的作用就能进一步提升速度。使用传统的单线程编程技术效率较低，无法及时处理，必须充分利用Windows的多任务处理功能，采用多线程编程技术来处理数据。
在这个实时采集系统的设计上，我们将这两种技术结合起来：在硬件上采用USB技术；软件用VC++进行开发，采用多线程编程，使系统的效率从这两方面都得到提升。
2系统体系结构
2.1硬件结构
整个系统硬件结构如图1所示。
实时数据采集系统主要由多路选择开关、A/D转换、单片机系统、PDIUSBD12、微机组成。多路选择开关对多路信号进行选择，使其分时输入；A/D转换实现模拟信号的数字化；单片机系统主要完成信号采集、数据通信；PDIUSBD12实现USB接口；微机完成数据接收、存入数据库、数据处理、计算、显示等功能。
其中PDIUSBD12是系统USB技术得以实现的关键。它是Philips公司的一个带并行总线的USB接口器件，支持本地的DMA传输。它完全符合USB1.1版的规范，同时集成了SIE（串行接口引擎）、FIFO存储器、收发器以及电压调整器。其主端点的双缓冲配置增加了数据吞吐量并轻松实现实时数据传输，功能框图如图2所示。
在这个系统中，单片机采用的是80C52。PDIUSBD12与80C52的接口有2种方式：多路地址/数据总线方式、单地址/数据总线方式。我们采用的是前一种方式：使用了80C52的INT0、ALE、WR、RD和P0口，当PDIUSBD12接收到主机的有效信息时，会产生一个中断通知80C52进行处理。在此种方式下，PDIUSBD12在ALE下降沿的时候，对单片机的输出地址进行锁存。若输出地址为奇数，则表示对PDIUSBD12发送指令；若输出地址为偶数，则表示对PDIUSBD12进行数据传输。接口电路如图3所示。
80C52将A/D采集的数据经PDIUSBD12的并行接口送入FIFO存储器。当USB的传输速率达到12Mbps时，MMU（存储器管理单元）和集成RAM作为USB之间速度差异的缓冲区，这就允许单片机以它自己的速率对USB信息包进行读写。若FIFO中数据已满，SIE会立即对数据做处理：同步模式的识别、并行/串行转换、位填充/解除填充、CRC校验/产生、PID校验/产生、地址识别和握手评估/产生。SIE实现了全部的USB协议层，完全由硬件实现而不需要固件的参与。数据经处理后由收发器通过数据线D+、D-传送到主机。对一个单片机而言，PDIUSBD12看起来就像1个带8位数据总线和1个地址位的存储器件。
2.2软件结构
USB的软件系统包括三部分：客户应用软件、设备固件以及USB设备驱动程序。其中，设备固件和USB设备驱动程序又被称为主机软件。软件层次如图4所示。
2.2.1固件设备
设备固件（firmware）是储存在程序内存中的代码。它使得USB接口芯片与主机和外设中其它电路能够通信。固件由USB驱动程序（USBD）、主控制器驱动程序（HCD）两部分组成。USBD的功能可以概括为：配置管理、总线管理、数据传输管理、提供客户服务。USBD把IRP划分为USB和设备需要大小的块，确保每一个设备能分配到它所要求的USB资源，这样它就可以支持USB设备配置。USBD提供了一个编程接口USBDI（USB驱动程序接口），给客户驱动程序一种方式，用于传输请求，传输的方向可以是来自或发往USB的功能单元。大量的`客户服务是由USB的驱动程序提供的，它帮助USB的客户控制和访问它们的功能单元。HCD提供了对USB的低级支持，通过把IRP转换成为单独的事务处理后在USB上执行。
本系统固件设计的目标是使PDIUSBD12达到最高的传输速度。微处理器主要忙于多路数据的采集及处理，PDIUSBD12的固件设计成完全的中断驱动。USB的传输可在后台进行，这确保了最佳的传输速率和更好的软件结构，同时简化了编程和调试。它的基本思想是：后台ISR（中断服务程序）和前台主程序循环之间的数据交换通过事件标志和数据缓冲区来实现。当PDIUSBD12从USB收到一个数据包时，就对单片机产生一个中断请求，单片机立即响应中断。在ISR中，固件将数据包从FDIUSBD12内部缓冲区移到循环数据缓冲区，并在随后请求清零PDIUSBD12的内部缓冲区，以使其能接收新的数据包。然后返回到主循环，检查循环缓冲区内是否有新的数据并开始其它的前台任务。
基于这种结构，主循环不关心数据是来自USB、串口还是并口，只检查循环缓冲区内需要处理的新数据。这样，主循环程序专注于数据的处理而ISR能够以尽可能高的可能高的速度进行数据的传输。
这部分程序结构可包括：
主循环程序――发送USB请求，处理USB总线事件和用户功能处理等；
硬件提以层――对单片机的I/O口、数据总线等硬件接口进行操作；
PDIUSBD12命令接口――对PDIUSBD12器件进行操作的模块子程序集；
请求处理程序――对USB的标准设备请求进行处理和对用户添加的厂商请求进行处理；
中断服务程序――当PDIUSBD12向单片机发出中断请求时，读取PDIUSBD12的中断传输来的数据，并设定事件标志和Setup包数据缓冲区，传输给主循环。
2.2.2USB设备驱动设计
在Windows下，与USB外设的任何通信必须通过USB设备驱动，这个驱动知道如何与系统的USB驱动和访问设备的应用程序通信。设备驱动是保证应用程序访问硬件设备的软件组件，使得应用程序不必知道物理连接、信号和与一个设备通信需要的协议等的细节，可以保证应用程序代码只通过外设名字访问外设或端口目的地。应用程序不需要知道外设连接端口的物理地址，不需要精确监视和控制外设需要的交换信号。
设备驱动通过在应用层和硬件专用代码之间的转化来完成它的任务。应用层代码一般使用一套操作系统支持的函数，硬件代码则处理那些访问外设电路的必要协议。设备驱动能与应用程序之间相互通信是通过Windows提供的API函数，这些函数使应用程序能够控制显示器、处理信息、访问存储器、读写磁盘和其它设备。对于一些标准设备，Windows提供通用驱动；不过，这个实时数据采集系统是自定义的设备，对此Windows并不提供通用的驱动，需要对设备编写自定义的驱动，并且必须遵循微软在Windows98和更新版本中为用户定义的Win32驱动模式。Windows98和Windows2000中，USB总线驱动是WDM驱动，扩展名为.sys。编写USB设备驱动需要使用VisualC++，此外还需要Windows98或2000设备开发包（98DDK/NTDDK）。USB设备驱动的编写通常不是一项简单的任务，驱动开发包就提供一种途径，通过做尽可能多的工作为跳过驱动开发，这些开发库有BlueWaterSystems的WinDK和CompuwareNuMega的DriverWorks。这些工具包能够集成到VisualC++编程环境中。运用这些工具包只需很少的时间就能生成一个高效的驱动程序。
这一部分可以包括4个模块：初始化模块、即插即用管理模块、电源管理模块和I/O功能模块。初始化模块提供一个DriverEntery入口点来执行大量的初始化函数。即插用模块实现USB设备的动态插拔及配置。当硬件检测到USB设备接入时，Windows查找相应的驱动程序，并且调用它的DriverEntery例程，PnP（即插即用）管理器调用驱动程序的AddDevice例程，通知它添加了一个设备。驱动程序会收到一个包含有设备分配资源信息的启动设备的IRP，在对设备进行正确配置后，开始与硬件的对话。在运行过程中，如果设备被拔除，PnP会发出相应的IRP，驱动程序会进行盯应处理。USB设备的挂起和唤醒是由电源管理模块进行管理的。I/O功能模块完成I/O请求的工作。
2.2.3应用程
序设计
固件程序和USB设备驱动程序的设计是USB设备开发者的工作，对于广大用户而言，与系统的交互是通过应用程序实现，而且整个实时采集系统的主要数据处理都是在这里完成的。因此，运行效率高、界面友好、具有强大数据分析和处理的应用程序的设计，也是系统设计上一个不容忽视的关键因素。应用程序的主要功能有：启动/关闭USB设备，检测USB设备，设置USB数据传输管道/端口，设置A/D，采集数据，显示/分析数据。这里，我们采用VisualC++6.0作为程序的开发环境，并且充分运用了多线程的编程思想。
在这个设备中，设置4个线程：首先是1个主线程，负责用户界面，并保持中枢地位。它的生存周期也就是整个用户程序的主存期，用户的动作（例如鼠标事件、键盘事件）都会触发主线程的消息机制，从而完成对用户的响应；而3个分离的辅助线程分别负责数据的采集、数据的分析处理以及数据的显示这3个不同的任务。辅助线程是在主线程运行过程中产生的，它的生命就是线程函数本身，函数一旦return，线程就结束了。因此，辅助线程的生存周期只是整个程序生存期的一部分。
MFC程序只会有一个CwinApp对象，而CwinApp派生自CwinThread，即产生了应用程序的主线程。每当需要一个额外的线程时，应先产生一个CwinThread对象，再调用全局函数AfxBeginThread（），将线程产生出来。
对于辅助线程（workerthread），要为它准备一个线程函数，然后调用AfxBeginThread()。例如：CWinThread*pThread=AfxBeginThread(ThreadFunc，¶m)；
UINTThreadFunc(LPVOIDpParam)；//线程函数
对于用户界面线程（UIthread），不能够光由一个线程函数来代表，因为它要处理消息，它需要一个消息循环。应该先从CWinThread派生一个自己的类，再调用AfxBeginThread（）产生一个CWinThread对象。
结语
基于USB技术的实时数据采集系统，在编程上运用了多线程思想；从硬件和软件两方面录求较佳的解决途径，并将二者结合起来，在实际中取得了良好的运行效果。
篇6：一种QCM信号在线采集系统的实现
一种QCM信号在线采集系统的实现
摘要：石英晶体微天平（QCM）信号采集系统的设计质量是影响其测量精度的重要因素。提出了一种QCM信号在线系统的实现方案，给出了系统的结构框图，并对系统电路进行了详细的分析。关键词：石英晶体微天平DSP谐振频率
QCM（QuartzCrystalMicrobalance）是由AT切石英晶体片和镀在其上下表面的金属电极构成的一种谐振式传感器。其结构如图1所示。QCM作为微质量传感器具有结构简单、成本低、振动Q值大、灵敏度高、测量精度可以达到纳克量级的优点，被广泛应用于化学、物理、生物、医学和表面科学等领域中，用以进行气体、液体的成分分析以及微质量的测量、薄膜厚度的检测等。根据需要，还可以在金属电极上有选择地镀膜，进一步拓宽其应用。例如，若在电极表面加一层具有选择性的吸附膜，可用来探测气体的化学成分或监测化学反应的进行情况。因传感器等。随着生物科学的蓬勃发展，QCM作为基因传感器在生物领域的应用有着广阔前景。
在国外，QCM在气相中的应用已经相当成熟，近几年，对液相中的QCM应用的研究也取得了很大进步，并且已经出现了很多商品化的产品，但是它们的价格非常昂贵。国内的相关研究相对较少。本文提出了一种基于DSP的QCM信号在线采集系统。该系统主要由高频信号发生器、QCM传感器和信号采集处理部分组成，结构简单、成本低。借助DSP强大的数字信号处理功能，实现了在线测量，并且保证了较高的测量精度。
1QCM测量原理
石英是具有压电性质的物质之一，当外加交变电压的频率为某一特定频率时，石英晶片振幅会急剧增加，这就是压电谐振。
1959年Sauerbrey在假定外加持量均匀刚性地附着于QCM的金电极表面的条件下，得出了QCM的谐振频率变化与外加质量成正比的结论。即：
式中，Δf为QCM谐振频率的变化；f0oQCM的基频；c66为石英的辰电强化剪切模量；pq为石英的密度：2.65lg/cm3；A为金电极的面积；Sf为传感器的灵敏度；Δm为电极表面的质量变化。通过（1）式可得到QCM电极表面的质量变化。由于QCM的灵敏度很高，可以达到纳克级，并且结构简单，因此一问世就得到了广泛的应用，如用于真实或空气中膜的厚度检测等。
20世纪90年代以来，随着研究的深入，QCM在液相中也取得了广泛的应用，主要用于生物、化学等领域的检测中。1982年Monura和Okuhara最先提出了可以在液相中驱动QCM振动的电路，将QCM的应用扩大到了液相。1985年Kanazawa和Gordon推出了QCM在牛顿流体中振荡时其谐振频率变化与液体的粘度和密度的关系式，即：
从式（1）、（2）可以看出，QCM谐振频率的变化量Δf是关键的待测量。
2系统方案
目前驱动QCM振动并采集其输出信号的方法主要有两种：（1）振荡电路法；（2）频谱分析法。振荡电路法的基本原理为：将QCM接入自激振荡电路中，使其构成选频元件，电路的振荡频率等于QCM的谐振频率。通过电路振荡频率的变化可得到QCM谐振频率的变化，从而可推测出待测物质性质的变化。频谱分析法的基本原理为：扫描QCM在其谐振频率附近的一段频率范围内的频谱（幅频和相频特性），通过该频谱可得到QCM的谐振频率、Q值等参数。与振荡电路的方法相比，频谱分析的主要优点有：在大阻尼介质中不会停振、测量结果信息量大、形象直观、计算解释容易。本设计给出了一种基本频谱分析法的QCM信号采集系统。
3系统分析
电路的正弦信号产生部分由直接数字信号合成（DDS）芯片、自动增益控制（AGC）和运放（AMP）等组成。DDS接收DSP的控制信号，产生频率可控的正弦信号；AGC调整DDS的输出信号，使其峰-峰值始终保持为一个已知的定值；AMP则完成信号的放大和阻抗转换。由于信号产生部分增加了自动增益控制使其产生的信号的信号的峰-峰值保持恒定，从而减少了待测信号的数目，简化了测量和处理的过程。
信号产生器部分产生的正弦信号作用在如图2中所示的两个反相比例电路上，反相比例电路的输出信号包含QCM在相应频率下的等效阻抗的幅值和相角信息。根据反相比例电路虚地的原理，作用在QCM上的电压始终保持为信号产生部分的输出电压与地之间的电压差。采用这种结构的好处是：（1）使作用在QCM上
的电压保持恒定，简化了处理过程。（2）只通过一个反相比例电路的输出信号即可单独得到QCM等效阻抗的幅值（通过后面的`计算将会得到此结论）。
反相比例电路输出信号的采集和处理部分的核心是两个乘法器和低通滤波器。设信号产生部分的输出信号电压为：u=u0coswt，用相量表示为：u。则含有QCM的反相比例电路的输出为：
式中，R1为参考电阻|Z|和φ为其对应的幅值和相角。另一个反相比例电路的输出为：
式中，R2、R3分别为参考电阻R2、R3的阻值。u1、u2作为两个模拟乘法器的输入。乘法器1的输出为：
两路输出信号经低通滤波（LPF）后的输出为：
这两个直流信号经过放大器放大后由ADC芯片采集，所采集的数字信号经DSP处理后送往PC机供分析、显示之用。为保证采集的精度，此处的放大器选用AD620芯片。AD620具有高精度、低漂移和低哭声的优点，另外AD620可以通过一个外接电阻方便地调节放大倍数。ADC芯片采用双通道的高精度转换芯片。
整理（3）、（4）两式可得QCM等效阻抗的幅值为：
上面各式中R1、R2、R3和u0均为与电路参数有关的已知值，所以由采集的信号uf1和uf2，通过（5）、（6）式即可分别计算出QCM等效阻抗的幅值和相角。通过DDS改变产生信号的频率，即可得到不同频率下QCM等效阻抗的幅值和相角。对QCM谐振频率附件的频率段进行扫描，记录每个频率测量点对应的幅值和相角，即可给出QCM的频谱。由频谱可以得出QCM谐振频率的变化量Δf。
由（5）式可知，通过uf1即可单独求出QCM等效阻抗的幅值，得到QCM的幅频率特性曲线。因此本电路可以设定两种工作模式：（1）使电路仅采集信号uf1，从而得到QCM的幅频特性曲线，由该曲线可以得到QCM的谐振频率（对应于阻抗值最低点处的频率）、带宽、Q值等参数。采用此模式得到的信号虽不全面，但它足以得到谐振频率的变化量Δf，且由于这种模式只采集、处理一路信号，因此工作速度较快。（2）同时采集信号uf1和uf2，从而可得到QCM的幅频特性和相频特性曲线。采用此模式可以得到QCM的最全面的信息，但它的工作速度与模式（1）相比较慢。
数字信号的采集、处理、传输以及整个电路的控制是由DSP控制器、A/D转换芯片和PC机完成的。DSP的高速处理能力和较大的数据存储空间使得系统可以在线地采集处理信号。实际中，从低通滤波器输出的信号uf1、uf2是混杂着哭声的直流信号，为了消除引入的干扰信号，在DSP中采用滤波算法对数据进行滤波处理，可以进一步提高系统的精度。
本系统结构简单、成本低、易于实现。通过使使用在QCM上的信号峰-峰值保持恒定，简化了后续的计算处理过程。同时系统具有两种工作模式，可采集的信息量全面。系统的核心控制器由DSP担任，借助DSP强大的数字信号处理能力，可以实现信号在线采集，并对信号进行滤波处理，进一步提高了系统精度。
篇7：准周期信号基2同步数据采集系统的设计
准周期信号基2同步数据采集系统的设计
摘要：介绍了一款基于单片机的倍频电路。该电路能够实现对准周期信号的整周期同步采样，具有倍频精度高、跟踪速度快、能对准周期信号进行预测和补偿等特点；同时介绍了一种周期预测的方法和原理以及基于PC总线实现准周期信号的同步数据采集系统。关键词：准周期信号整周期采样单片机预测
数据采集及其傅立叶分析是信号处理的重要环节和基本手段。众所周知，利用FFT技术对信号进行频谱分析时，其精度受谱泄漏和栅栏效应等因素的制约。理论研究和实验均表明：对周期或准周期信号实行按基频整周期同步采集2n个数据，即整周期基2同步采样，可以减小傅立叶分析中的固有误差――谱泄漏和栅栏效应[1]。
对周期信号，通常可采用由锁相环和分频器组成的锁相倍频电路[2]，实现对信号的整周期基2同步采样。但对周期缓慢变化的准周期信号，要实现整周期基2同步采样，则非易事。一文提出一款基于单片机周期预测和补偿，从而实现对准周期信号整周期基2号同步采样的倍频电路。该电路倍频精度高、跟踪速度快，能对准周期信号进行预测和补偿，在信号处理和数据采集领域有较好的应用前景。最后给出了基于PC总线实现同步要样的数据采集系统。
1准周期信号基2倍频电路的实现
1.1准周期信号基2倍频原理
设待采集的准周期信号的频率为fx，周期Tx。为了实现对输入信号的整周期同步采样，要求对输入信号N倍频，即产生一个频率为Nfx的A/D采样脉冲。又设某基准时钟脉冲信号的频率为fo(fo>>fx),周期为To,对fo进行M分频后，使其恰好等于输入待采集周期信号频率fx的N倍，即：
Nfx=(f0)/M(1)
或
Tx=M・NT0=N・MT0（2）
为了实现基2同步采样，通常取：
N=2n(3)
式(3)中n=4,5,...8。显然，当n的位数确定后，改变M，使M随Tx的变化而变化，就能保证整周期基2同步采样。
1.2准周期信号基2倍频电路的硬件实现
为了保证对准周期信号基2整周期同步采样有较高的精度，笔者提出一款基于双单片机的基2倍频电路如图1所示。它由过零比较器、二分频器、单片机和或门组成，其中单片机选用AT89C2051，外部晶振频率为12MHz，内部计数频率fo为1MHz，输入信号fx经整形和二分频后直接与两单片机的外中断INT0和INT1相连。图1中A、B、C、D、E、F、G各点波形如图2所示。
其工作原理是：在信号的奇周期Tx1期间，单片机(1)定时器To由输入信号Tx1的上升沿启动，并对Tx1填脉冲计数，Tx1的下降沿关闭定时器To;借助单片机的运算功能，确定M值，并利用定时器T1产生频率为Nfx的输出脉冲信号。定时器To设为内部计数形式，工作方式1（16位计数，初值为0），GATE位为1，利用外部中断INT0引脚上的电平Tx1，直接启动和关才计数器。其计数结果是16位二进制数HL，其中高位为H，低位为L值。
当输入信号频率较低时，计数器T0会溢出触发中断，在中断服务程序中使用单片机内部寄存器（R4）记灵中断次数，以扩展计数范围。利用外部中断INT0引脚上Tx1电平的下降沿产生中断，读取T0的计数值HL和R4的值。通常（3）式中的n可根据输入信号的频率，智能地选取4到8位的二进制数，（2）式中的M值由下式给出：
M=R4HLN（4）
显然M为16位二进制数，因此设置定时器T1为内部计数方式，GATE位为1。当输入信号频率较高时，选工作方式2（8们，初值自动重装载）；当输入信号频率较低时，选工作方式1（16位）。定时器T1的初值取决于上一奇周期期间测得的M值，当计数溢出中断时，在中断服务程序中使PLO输出电平翻转，即获得fx的N倍频的方波信号。
同理，可实现单片机（2）在偶周期Tx2期间，输出N倍频的方波信号。可
见当输入单片机的外部信号?x每产生一个周期脉冲，在其输出端就会有N个输出脉冲，用输出脉冲去触发A/D板卡采集，即实现了N倍频的整周期采样。
1.3准周期信号的周期预测
上述方法实现整周期采样时，是把这一周的周期值作为下一周的周期来计算采样脉冲输出频率的。对周期性信号，周期固定不会影响结果；但对准周期信号，周期是渐变的，会带来较大的`误差。为了减少或补偿这种误差，本设计借助单片机的运算和数据处理功能，分别对下一周期进行周期预测。即利用前m个周期的T值，对下一个周期作出预测，再以预测的M来设置定时器T1的初值。用拉格朗日线性插值法可预测周期[3]，如图3所示。提取最近两周的周期值，推算下一周的周期值。
图3中Tj为第j周终了时刻测得的周期值，Tj-1为第j-1周终了时刻测得的周期值，Tj+1为要预估的下一周终了时刻的周期值，则可得预估公式：
Tj+1=2Tj-Tj-1=Tj±ΔTj(5)
由此可得：
Mj+1=2Mj-Mj-1=Mj±ΔMj(6)
2基于PC总线控制的数据采集系统
基于PC总线的同步采样系统框图见图4，它主要由地址译码器、单片机倍频电路、A/D转换器组成。各模块功能如下：
地址译码：PC机中用户可使用0300H～031FH地址，采用与非门74LS133对PC总线的地址信号A0～A9译码，端口地址为030FH和030FH。
单片机倍频电路：产生同步信号进行同步采样，保证信号截断长度正好是信号周期的整数倍。
A/D转换器：采用AD678芯片实现模数转换。AD678是带采样保持器的12位A/D转换器，其精度为2-12=1/4096=0.024%，转换时间为5μs，其工作速率满足采样频率的要求。
3性能及误差分析
（1）输入信号上下限频率fxH和fxL的确定
当输入信号频率较高时，（3）式中的n取4位二进制，考虑到单片机的中断响应时间需要3～8个T0，因此由（2）式可求得：
Txmin=8х24T0+TP=128μs+TP(7)
式（7）中的TP为单片机周期预测所需的时间，设约为72μs。
当输入信号频率较低时，（3）式中的n取8位二进制，（4）式中的M可取16位二进制的最大值，因此由（2）式可求得：
Txmax=28х216T0≈16s(8)
则由（7）、（8）两式可确定：
fxH≤5kHz和fxH≥0.1Hz
(2)误差分析
根据（5）式估算的周期值，如果准周期信号的周期变化是均匀的，即遵从匀变速规律，由此引入的误差为0；如果周期变化是非均匀的，则仍会带来一定误差。在许多实际应用场合（如旋转机械的起停过程）周期主要是匀变速或接近匀变速，而少许的偏离经（5）式的修正后影响很小。其它的计数误差和单片机中断引起的误差，可看作系统误差，由单片机修正。
本文介绍的准周期信号同步数据采集系统，借助单片机的周期预测功能，对准周期信号智能倍频，从而实现整周期基2同步采样，进而大大消除频谱分析中的泄漏误差和栅栏效应，在机械故障诊断、信号测试等相关领域具有很强的实用性。
篇8：准周期信号基2同步数据采集系统的设计
准周期信号基2同步数据采集系统的设计
摘要：介绍了一款基于单片机的倍频电路。该电路能够实现对准周期信号的整周期同步采样，具有倍频精度高、跟踪速度快、能对准周期信号进行预测和补偿等特点；同时介绍了一种周期预测的方法和原理以及基于PC总线实现准周期信号的同步数据采集系统。关键词：准周期信号 整周期采样 单片机 预测
数据采集及其傅立叶分析是信号处理的重要环节和基本手段。众所周知，利用FFT技术对信号进行频谱分析时，其精度受谱泄漏和栅栏效应等因素的制约。理论研究和实验均表明：对周期或准周期信号实行按基频整周期同步采集2n个数据，即整周期基2同步采样，可以减小傅立叶分析中的固有误差――谱泄漏和栅栏效应[1]。
对周期信号，通常可采用由锁相环和分频器组成的锁相倍频电路[2]，实现对信号的整周期基2同步采样。但对周期缓慢变化的.准周期信号，要实现整周期基2同步采样，则非易事。一文提出一款基于单片机周期预测和补偿，从而实现对准周期信号整周期基2号同步采样的倍频电路。该电路倍频精度高、跟踪速度快，能对准周期信号进行预测和补偿，在信号处理和数据采集领域有较好的应用前景。最后给出了基于PC总线实现同步要样的数据采集系统。
1 准周期信号基2倍频电路的实现
1.1 准周期信号基2倍频原理
设待采集的准周期信号的频率为fx，周期Tx。为了实现对输入信号的整周期同步采样，要求对输入信号N倍频，即产生一个频率为Nfx的A/D采样脉冲。又设某基准时钟脉冲信号的频率为fo(fo>>fx),周期为To,对fo进行M分频后，使其恰好等于输入待采集周期信号频率fx的N倍，即：
Nfx=(f0)/M (1)
或
Tx=M・NT0=N・MT0 （2）
为了实现基2同步采样，通常取：
N=2 n (3)
式(3)中n=4,5,...8。显然，当n的位数确定后，改变M，使M随Tx的变化而变化，就能保证整周期基2同步采样。
1.2 准周期信号基2倍频电路的硬件实现
为了保证对准周期信号基2整周期同步采样有较高的精度，笔者提出一款基于双单片机的基2倍频电路如图1所示。它由过零比较器、二分频器、单片机和或门组成，其中单片机选用AT89C2051，外部晶振频率为12MHz，内部计数频率fo为1MHz，输入信号fx经整形和二分频后直接与两单片机的外中断INT0和INT1相连。图1中A、B、C、D、E、F、G各点波形如图2所示。
其工作原理是：在信号的奇周期Tx1期间，单片机(1)定时器To由输入信号Tx1的上升沿启动，并对Tx1填脉冲计数，Tx1的下降沿关闭定时器To;借助单片机的运算功能，确定M值，并利用定时器T1产生频率为Nfx的输出脉冲信号。定时器To设为内部计数形式，工作方式1
[1] [2] [3]
篇9：静电悬浮转子微陀螺微位移信号检测系统的设计
静电悬浮转子微陀螺微位移信号检测系统的设计
为实现对悬浮转子微陀螺转子五自由度的测量,提出了一种频分复用的微位移检测原理,主要介绍了多频率信号发生器,前置放大器,锁橱放大器组成的测试系统,设计了一种基于DDS技术的多频率信号发生器和基于锁相放大原理的`解调电路.实验和分析结果表明,该电路能实现多自由度微位移检测,设计的多频率信号发生器的频率分辨率能达到0.005821Hz,相位分辨率可以达到0.006rad,检测轴向灵敏度为1.34V/μm,检测径向灵敏度为0.092V/μm,测量电路的轴向位移分辨率为0.45nm,径向位移分辨率为6.6nm,转角的分辨率为0.25μrad,位移检测电路的分辨率,灵敏度和测量范围能够满足静电悬浮转子微陀螺的控制需要.
作 者：肖奇军 陈文元 崔峰 李胜勇 黄晓刚 邵 作者单位：肖奇军(上海交通大学微纳科学技术研究院,上海,2000130;广东肇庆学院电子信息工程系,广东肇庆,526061)陈文元,崔峰,李胜勇,黄晓刚,邵(上海交通大学微纳科学技术研究院,上海,2000130)
刊 名：机电工程技术 英文刊名：MECHANICAL & ELECTRICAL ENGINEERING TECHNOLOGY 年，卷(期)：2009 38(5) 分类号：U666.1 关键词：微陀螺 微位移检测 信号发生器 锁相放大器篇10：基于FPGA的四频陀螺信号解调系统的设计与仿真
基于FPGA的四频陀螺信号解调系统的设计与仿真
为了简化四频差动激光陀螺的信号读出系统,采用了一种基于FPGA实现的数字电路解调方案取代传统的合光棱镜中的1/4波片和偏振片来分离左、右旋陀螺信号.简述了四频差动激光陀螺的信号读出原理及解调电路方案,设计了主要由A/D转换器和FPGA构成的'四频陀螺信号读出系统.通过Quartus Ⅱ等EDA工具在软件上对系统予以了实现,并针对其主要功能模块进行了仿真验证.仿真结果表明,将四频陀螺信号转化为数字信号后,利用FPGA实现信号解调并最终达到分离左、右旋陀螺信号的方案是可行的,该方案将有助于全数字化激光陀螺的研制.
作 者：刘政 王飞 LIU Zheng WANG Fei 作者单位：国防科学技术大学光电科学与工程学院,湖南长沙,410073 刊 名：光学与光电技术 英文刊名：OPTICS & OPTOELECTRONIC TECHNOLOGY 年，卷(期)：2009 7(3) 分类号：V241.5+58 关键词：四频差动激光陀螺 数字解调电路 信号读出系统 仿真★ 教学系统设计
★ 病史采集范文
★ 光的折射教学设计
★ 光的本性教学设计
★ 陀螺教学反思
多线程的光陀螺信号采集系统设计（通用10篇）
