四川省大学生电子设计竞赛报告——微弱信号检测装置 2012-08
考查近似函数同所给数据误差
大小,常用的方法有以下三种:
1、误差
的—范数;
2、误差绝对值的和3、误差平方和
,即误差向量r的1—范数; 的算术平方根,即误差向量r的2—范数。
绝对值的最大值
,即误差 向量
前两种方法简单、自然,但不便于微分运算 ,后一种方法相当于考虑 2—范数的平方,因此在曲线拟合中常采用误差平方和据拟合的具体作法是:对给定数据 使误差
的平方和最小,即
来 度量误差(i=0,1,…,m)的整体大小。数
,在取定的函数类中,求
,
?ri?0m2i=i?0??p(x)?y?iim2?min
的距离平方和为最小的曲线。
从几何意义上讲,就是寻求与给定点函数
称为拟合函数或最小二乘解,求拟合函数
的方法称为曲线拟合的最小二乘法。
在曲线拟合中,函数类可有不同的选取方法。
三、软硬件设计 3.1 硬件设计
3.1.1 信号源模块硬件电路设计
该电路由INA2134组成的高性能加法器和纯电阻分压网络组成,实现正弦信号与噪声信号的叠加并将其衰减100倍以上。
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所以设计了一个可调放大器。
3.1.2 微弱信号检测模块硬件电路设计
根据系统设计要求,设计整体框图如下:
74LS74分频再经过单双极性变化进入乘法器。
图3信号源电路图
图5 信号输入通道电路
图4 微弱信号检测模块框图
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MAX7490构成的程控带通滤波,中心频率500HZ-2000HZ可调,因为测量峰值小到20mv,
AD630和TL084组成锁相放大电路提取微弱正弦信号,两路相互正交的参考信号由
题目要求微弱检测模块的输入阻抗大于1M,我们采用OPA2227做正向前置放大,后接
图6 双相锁相放大器
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示。
3.2 软件设计
3.2.1 主机程序设计
3.1.3 参考信号电路
的电路,电路设计如图8:
案,改为采用双单片机实现控制和显示功能。
图7正交信号发生电路图
采用移相电路,将一路信号移相输出二路正交信号。电路设计如图7:
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同时由于MSP430单片机输出的信号是单极性,设计一个将单极性信号变成双极性信号
图8 极性变换电路图
系统设计要求使用TI 的Launchpad(MSP430小开发板)来完成,经过分析采用并口LCD
号频率,实现系统对500Hz—2KHz信号的检测,同时将测量到的值及修改后的参数送从机显
显示电路后,单片机的控制引脚不够使用。由于设计时间关系,只能放弃使用串行LCD的方
双单片机系统中的主机完成A/D采样、输出参考信号的功能,可通过按键值修改参考信
设计采用MSP430单片机输出指定频率的参考信号,由于设计要求2路正交的参考信号,
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图 9双机模式主机主程序流程图
3.2.2 从机程序设计
双单片机系统中的从机接收主机信号,完成测量结果的显示,同时根据主机发送的参数控制程控滤波器。
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