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基于dsPIC30F6014处理器漏水探测仪的设计及实现

作 者: 张海峰
导 师: 李树华
学 校: 内蒙古大学
专 业: 信号与信息处理
关键词: 漏水探测仪 dsPIC30F6014 数字滤波 相关
分类号: TN912.3
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
下 载: 46次
引 用: 0次
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内容摘要


地下供水管网出现漏水现象后,漏点位置难以及时准确的发现,容易造成水资源的浪费,随着我国淡水资源的日趋减少,先进管道漏水探测仪的研究越来越成为一个重要课题。本文针对这一课题而设计了一种基于DSP的漏点定位相关探测仪,重点论述了系统的硬件电路和软件算法。本设计采用美国微芯半导体公司Microchip生产的16位高性能数字信号处理器dsPIC30F6014作为系统的核心处理器,对采集到的漏水声音信号进行数字滤波和相关分析,并将结果通过LCD液晶显示器显示出来。本文首先论述了管道漏水声音信号的特点,阐述了管道漏水探测的原理,并在此基础上提出了以DSP为核心设计的漏水探测系统,接着对漏水探测系统各硬件模块的电路结构和设计方法进行了详细论述,给出了电路的连接图。在软件算法研究方面,主要论述了漏水信号的滤波算法和互相关延时算法,并通过仿真工具MATLAB和Microchip公司的集成开发工具MPLAB IDE验证算法的合理性,最后在模拟现场环境条件下,完成系统仿真测试,给出了测试和定位结果。实验证明本设计的漏点定位仪检测速度快、可靠性高、使用方便,具有较高的实用价值。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 引言  9-14
  1.1 研究背景及意义  9-10
  1.2 地下水管漏水检测技术及其发展状况  10-12
    1.2.1 听音测漏法  10
    1.2.2 相关测漏法  10-11
    1.2.3 漏水声自动记录法  11
    1.2.4 分区检漏法  11
    1.2.5 区域漏水普查系统法  11-12
  1.3 本论文的主要研究内容  12-14
第二章 漏水信号分析及相关检漏原理  14-18
  2.1 管道漏水信号的产生和传播特性  14-15
    2.1.1 漏水信号的产生  14
    2.1.2 漏水信号的传播特性  14-15
  2.2 相关检漏原理  15-18
第三章 DSP漏水检测系统硬件电路设计  18-35
  3.1 漏水检测相关仪的设计思路  18-19
  3.2 系统硬件总体结构  19-20
  3.3 传感器设计  20-22
    3.3.1 压电传感器选择要求  20
    3.3.2 压电传感器工作原理  20-22
  3.4 放大电路设计  22-24
  3.5 模拟滤波器的设计  24-25
  3.6 音频输出电路  25-26
  3.7 DSP主机系统设计  26-33
    3.7.1 DSP简介  26-27
    3.7.2 DSP芯片选型  27-28
    3.7.3 dsPIC30F6014处理器概述  28-30
    3.7.4 DSP主机系统硬件组成  30-31
    3.7.5 人机接口键盘设计  31-32
    3.7.6 液晶显示器控制电路  32-33
  3.8 系统电源管理  33-35
    3.8.1 系统的电压要求  34
    3.8.2 电源模块设计  34-35
第四章 系统算法和软件设计  35-43
  4.1 软件开发平台  35-37
    4.1.1 集成开发环境MPLAB IDE简介  35-36
    4.1.2 MPLAB ICD在线调试器简介  36-37
    4.1.3 MATLAB简介  37
  4.2 主机程序设计  37-39
  4.3 FIR数字滤波器设计  39-41
    4.3.1 数字滤波器的选择  39-40
    4.3.2 FIR滤波器的辅助设计  40-41
  4.4 基于FFT的快速相关算法  41-43
    4.4.1 FFT简介  42
    4.4.2 基于FFT的快速相关算法原理  42-43
第五章 测试与总结  43-48
  5.1 性能测试分析  43-47
    5.1.1 传感器采集信号分析  43-44
    5.1.2 滤波效果分析  44-45
    5.1.3 相关时延估算结果分析  45-47
  5.2 系统设计总结  47-48
参考文献  48-50
附录 dsPIC30F6014部分程序段代码  50-55
致谢  55-56
攻读学位期间发表的学术论文目录  56

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 电声技术和语音信号处理 > 语音信号处理
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