毕业设计论文噪声采样多点平均算法单片机软件编程.docx
《毕业设计论文噪声采样多点平均算法单片机软件编程.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计论文噪声采样多点平均算法单片机软件编程.docx（22页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
毕业设计论文噪声采样多点平均算法单片机软件编程
西安邮电学院
毕业设计（论文）
题目：
噪声采样、多点平均算法单片机软件编程
院（系）：
通信与信息工程学院
专业：
电子信息科学与技术
班级：
电科xxxx班
学生姓名：
XXX
导师姓名：
XXX职称：
研究员
起止时间：
2011年1月3日至2011年6月10日
毕业设计（论文）诚信声明书
本人声明：
本人所提交的毕业论文《噪声采样、多点平均算法单片机软件编程》是本人在指导教师指导下独立研究、写作的成果，论文中所引用他人的文献、数据、图件、资料均已明确标注；对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明并表示感谢。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
论文（签字）时间：
2011年6月8日
指导教师已阅：
（签字）时间：
2011年6月10日
西安邮电学院
毕业设计（论文）任务书
学生姓名
XXX
指导教师
XX
职称
研究员
院（系）
通信与信息工程学院
专业
电子信息科学与技术
题目
噪声采样、多点平均算法的单片机软件编程
任务与要求
1.掌握单片机Aduc485的基本结构。
2.学习C语言单片机编程。
3.调研分析激光近感探测系统干扰的各个方面。
4.分析噪声源，采集噪声的软硬件方法。
5.提出噪声采集以及采集后对信号的处理。
6.掌握A/D采集的基本原理。
开始日期
2011年1月3日
完成日期
2011年6月10日
院长（签字）
2011
年
1
月
7
日
毕业设计（论文）工作计划
2011年1月3日
学生姓名XXX指导教师XX职称研究员
院（系）通信与信息工程学院专业电子信息科学与技术
题目噪声采样、多点平均算法的单片机软件编程
工作进程
1月3日至3月3日查找、检索关于数字电路电路噪声问题处理方法
的相关论文等资料，归类整理为论文设计提供参考。
学习指定的参考书籍，了解此程序在项目中的作用。
3月4日至3月30日与硬件电路设计协调接口定义，选择单片机型号，并分配编程资源。
4月1日至4月31日设计程序结构、流程，编写程序。
5月1日至5月20日设计测试方案，结合硬件电路，按照测试方案对程序进行全面的性能测试，形成测试数据，并分析程序是否达到预期目的。
探讨存在的问题，提出改进措施。
5月21日至5月31日撰写论文，完成论文初稿。
6月1日至6月5日完善并修改毕业论文。
6月6日至6月10日准备答辩。
主要参考书目（资料）
（1）张毅刚,彭喜源，谭晓昀.MCS-51单片机应用设计[M].哈尔滨:
哈工大出版社,1997.1.
（2）金显贺,王昌长,王忠东,等.一种用于在线检测局部放电的数字滤波技术[J].清华大学学报（自然科学版）,1993,33（4）:
62–67.
（3）EDN.基于CPLD，AD9059和EZ-USB（FX2）组成实用型数据采集卡设计[EB/OL].
主要仪器设备及材料
1.计算机一台
2.Aduc485单片机开发板
3.串口线、仿真器
论文（设计）过程中教师的指导安排
每周指导一次，主要解答学生问题，指导研究进度，并检查阅读资料笔记和仿真程序。
对计划的说明
本计划为开题之初所定，后续会根据具体情况随时调整，最终一定按毕业设计规定结束日期完成。
西安邮电学院
毕业设计（论文）开题报告
通信与信息工程学院院（系）电科专业０７级２班
课题名称：
噪声采样、多点平均算法的单片机软件编程
学生姓名：
XXX学号：
XXXXXX
指导教师：
XX
报告日期：
2011年2月28日
1．本课述题所涉及的问题及应用现状综述
本课题涉及的问题：
1、激光近感探测；
2、噪声最激光近感探测的影响；
本课题的现状综述：
激光信号通过探测器转换成电信号的过程。
通常用光电型探测器或光热型探测器探测激光信号。
激光探测在激光接收以及激光测距、通信、跟踪、制导、雷达等研究和应用中具有重要的作用。
激光近感探测系统抗环境干扰的研究非常重要,而且前人已经做了大量的工作,抗干扰技术也已经非常成熟
2．本课题需要重点研究的关键问题、解决的思路及实现预期目标的可行性分析
本课题研究的关键问题：
1、噪声采样；
2、多点平均需要的点数和重置门限的时间间隔的确定；
3、自动设置信号数字门限。
解决思路：
确定硬件连接关系；设计软件程序，通过传感器采样信号后，进行放大保持（滤波）后，经由单片机的A/D对加噪信号进行采样，一次采样若干点，使用单片机计算这几点数字量的平均值，将该数值保存在寄存器中，即为当前一段时间内的噪声门限。
当下次经由A/D后的采样值大于此值时，判断为噪声并去除，否则进行接收
可行性分析：
本系统便是尝试用单片机实现对噪声的采样，一次采样十个点，使用单片机计算这几点数字量的平均值，将该数值保存在寄存器中，即为当前一段时间内的噪声门限。
当下次经由A/D后的采样值大于此值时，判断为噪声并去除，否则进行接收。
这样若干次后，再对噪声门限值进行更新，一直重复这两步来实现对噪声的清除。
3．完成本课题的工作方案
1.研究环境噪声及联机噪声的特点，提出解决噪声问题的一种方法
2.解单片机的功能后，选择单片机型号，建立单片机电路设计方案，与硬件电路设计协调接口定义，选择单片机型号，并分配编程资源。
3．编写控制处理程序。
4.制作调试硬件电路。
。
5.根据测试结果，改进方案
6.撰写论文，完成论文初稿；最后完善并修改毕业论文。
4．指导教师审阅意见
指导教师（签字）：
2011年3月4日
说明：
本报告必须由承担毕业论文（设计）课题任务的学生在毕业论文（设计）正式开始的第1周周五之前独立撰写完成，并交指导教师审阅。
西安邮电学院毕业设计（论文）成绩评定表
学生姓名
李世华
性别
男
学号
04052076
专业班级
电科0702班
课题名称
噪声采样、多点平均算法的单片机软件编程
课题
类型
软硬件设计
难度
一般
毕业设计（论文）时间
2011年 1月 3日～ 6月 10日
指导教师
贺伟
（职称研究员）
课题任务
完成情况
论文（千字）；设计、计算说明书（千字）；图纸（张）；
其它（含附件）：
指导教师意见
分项得分：
开题调研论证分；课题质量（论文内容）分；创新分；
论文撰写（规范）分；学习态度分；外文翻译分
指导教师审阅成绩：
指导教师（签字）：
2011 年 月 日
评
阅
教
师
意见
分项得分：
选题分；开题调研论证分；课题质量（论文内容）分；创新分；
论文撰写（规范）分；外文翻译分
评阅成绩：
评阅教师（签字）：
2011年 月 日
验
收
小
组
意
见
分项得分：
准备情况分；毕业设计（论文）质量分；（操作）回答问题分
验收成绩：
验收教师（组长）（签字）：
2011 年 月 日
答
辩
小组
意
见
分项得分：
准备情况分；陈述情况分；回答问题分；仪表分
答辩成绩：
答辩小组组长（签字）：
2011年月日
成绩计算方法
（填写本系实用比例）
指导教师成绩20（％）评阅成绩30（％）验收成绩30（％）答辩成绩20（％）
学生实得成绩（百分制）
指导教师成绩评阅成绩验收成绩
答辩成绩总评
答
辩
委
员
会
意
见
毕业论文（设计）总评成绩（等级）：
院（系）答辩委员会主任（签字）：
院（系）（签章）
2011年月日
备
注
西安邮电学院毕业论文（设计）成绩评定表（续表）
摘要
激光近感探测系统的干扰来自两个方面，外部干扰和系统内部自身的干扰，激光近感探测系统使用的坏境恶劣，各种噪声，如内部和背景噪声，电磁干扰，如光电干扰，烟、尘、云、雨、雷、电等自然干扰等都对系统造成影响，使系统性能下降，严重时甚至造成失效，引发安全隐患，因此，研究此课题还是很有必要的。
本系统便是尝试用单片机实现对噪声的采样，它是在WindowsXP下，以Keil51开发平台，C语言为编程语言，其大致思想为电压通过传感器采样信号后，进行放大保持（滤波）后，经由单片机进行A/D采样，一次采样十个点，使用单片机计算这几点数字量的平均值，将该数值保存在寄存器中，即为当前一段时间内的噪声门限。
当下次经由A/D后的采样值大于此值时，判断为噪声并去除，否则进行接收。
这样若干次后，再对噪声门限值进行更新，一直重复这两步来实现，可通过实现。
关键字：
Keil51; C语言; A/D; 噪声采样
ABSTRACT
Laserproximitydetectionsystemfromtwoaspects,theinterferenceofexternaldisturbanceandsystemitself,Laserproximitydetectionsystemusedtheinterferenceofourenvironmentisbad,andvariousnoise,suchasinternalandbackgroundnoise,electromagneticinterference,suchasphotoelectricinterference,smoke,dust,cloud,rain,ray,electricityandothernaturaldisturbanceaffectonsystem,makethesystemperformancedegradation,seriouswhenevencausefailure,causingsafehiddentrouble,therefore,studyingthetopicorverybenecessary.
Thissystemistryingtousethesinglechipmicrocomputertoimplementthesampling,itisthenoiseinWindowsXP,usingKeil51developmentplatform,theClanguageforprogramminglanguage,itsroughlythoughtthroughthesensorforvoltageaftersamplingsignal,amplificationkeep（filter）byMCU,onA/Dsampling,Asamplingtenpoints,usingsingle-chipmicrocomputercalculationthistimetheaverageofthedigitalquantity,willthisnumericalkeptinregisters,namelyforthecurrentAperiodoftimeinsideofnoisethreshold.ThenexttimetheviaA/Daftersamplingvaluesgreaterthanthisvaluejudgmentisnoiseandremove,otherwiseproceedtoreceive.Soafterseveraltimesofnoisethreshold,thenrepeatthisupdate,hasbeenrealizedbytwostepsthroughimplementation.
Keywords：
Keil51,C,A/D,Noisesa
引言
激光信号通过探测器转换成电信号的过程。
通常用光电型探测器或光热型探测器探测激光信号。
激光探测在激光接收以及激光测距、通信、跟踪、制导、雷达等研究和应用中具有重要的作用。
Aduc845单片机内部集成的8路A/D采集接口，因此开发起来会很方便，而且也是一款比较新的单片机，有助于我们对IT行业最新发展方向的把握，并且它具有安全性，健全性，运行效率高等许多优点。
本次毕业设计——噪声采样、多点平均值算法的单片机软件编程，是在WindowsXP下，以Aduc845单片机为硬件开发平台，Keil51为软件开发平台，以C语言为开发语言，采用多点采样的平均值算法技术开发的。
在本论文中具体介绍了应用AdUc845型号单片机处理噪声的方法。
第1章为绪论，介绍单片机发展和应用,为什么选择AdUc845型号单片机，以及它的特点和工作原理。
第2章为本设计硬件电路的设计思想包括原理图。
第3章为软件算法的设计思想，用流程图说明。
第4章列举了该设计的主要程序，并加以注释。
第5章为结论，简述这次毕业设计过程的感想。
１ 绪论
1.1 单片机的发展及应用
单片机在国内的发展速度很快，应用领域也在不断扩大。
目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。
导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。
更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。
因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。
单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴：
1.在智能仪器仪表上的应用 单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。
采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。
例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。
2.在工业控制中的应用 用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。
例如工厂流水线的智能化管 芯片
理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。
3.在家用电器中的应用 可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭煲、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。
4.在计算机网络和通信领域中的应用 现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动，集群移动通信，无线电对讲机等。
5.单片机在医用设备领域中的应用 单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等
1.2 单片机AdUc845的选择
通过数十年的发展,MCU在嵌入模拟信号处理单元上取得了重要的进展。
今天,模拟信号处理中的放大、滤波、ADC、DAC、RF及其它模拟单元已经和MCU融为一体,构成一个SOC。
嵌入式开发人员可根据任务的具体要求,采用类似于使用CPLD/FP2GA一样的方法,用软件在MCU芯片上实现模拟信号处理单元的构建,解除了长期困扰模拟工程师的模拟元件选择和互连问题,模拟和数字开发工作将集中在同一芯片,使嵌入式的开发理念发生了本质的变化。
本文介绍这一发展的代表性芯片之一—ADI公司的MicroConverte系列芯片。
美国模拟器件公司（ADI）最近发布一款新的MicroConverter数据采集与处理系统芯片（SoC）-ADuC845,该系统芯片集成了ADI公司精密数据转换器、可编程微控制器（MCU）和闪速存储器,为需要精确测量宽动态范围低频信号的设计工程师提供了解决方案,ADuC845包含两个ΣΔADC（一个是主ADC,另一个是辅ADC）,它们都能达到规定的24bit分辨率并且嵌入到一个单指令周期的8052闪存MCU。
该ADC的最大吞吐率为1.3kHz。
片内的程序闪存允许用户在线重新编程,而独立的数据闪存提供更具安全性的非易失性读写功能。
ADuC845的另一个关键特点是主ADC和辅ADC都采用ADI公司高频"斩波"专利技术,以提供优良的直流（DC）失调和失调漂移指标。
因此它们非常适合用于对低温漂、噪声抑制和抗电磁干扰能力要求很高的应用场合。
ADuC845除了带有两个ADC之外,还包含一个10通道（或5个完全差分通道）输入多路复用器以方便实现多通道系统,同时又保持ADC的高分辨率有效位数（ENOB）。
ADuC845包含一个温度传感器、一个位于主ADC之前以便直接测量低幅度信号的可编程增益放大器（PGA）、一个12bit电压输出数模转换器（DAC）、两个灵活的脉宽调制（PWM）输出、两个电流源、一个基准电压源、一个从32MHz晶振产生12.58MHz时钟的振荡器与锁相环（PLL）以及UART、SPI和I2C通信端口。
1.3 AdUc845在噪声信息处理中的应用功能
什么是噪声
电子线路中所标称的噪声，可以概括地认为，它是对目的信号以外的所有信号的一个总称。
最初人们把造成收音机这类音响设备所发出噪声的那些电子信号，称为噪声。
但是，一些非目的的电子信号对电子线路造成的后果并非都和声音有关，因而，后来人们逐步扩大了噪声概念。
例如，把造成视屏幕有白班呀条纹的那些电子信号也称为噪声。
可能以说，电路中除目的的信号以外的一切信号，不管它对电路是否造成影响，都可称为噪声。
例如，电源电压中的纹波或自激振
荡，可对电路造成不良影响，使音响装置发出交流声或导致电路误动作，但有时也许并不导致上述后果。
对于这种纹波或振荡，都应称为电路的一种噪声。
又有某一频率的无线电波信号，对需要接收这种信号的接收机来讲，它是正常的目的信号，而对另一接收机它就是一种非目的信号，即是噪声。
在电子学中常使用干扰这个术语，有时会与噪声的概念相混淆，其实，是有区别的。
噪声是一种电子信号，而干扰是指的某种效应，是由于噪声原因对电路造成的一种不良反应。
而电路中存在着噪声，却不一定就有干扰。
在数字电路中。
往往可以用示波器观察到在正常的脉冲信号上混有一些小的尖峰脉冲是所不期望的，而是一种噪声。
但由于电路特性关系，这些小尖峰脉冲还不致于使数字电路的逻辑受到影响而发生混乱，所以可以认为是没有干扰。
当一个噪声电压大到足以使电路受到干扰时，该噪声电压就称为干扰电压。
而一个电路或一个器件，当它还能保持正常工作时所加的最大噪声电压，称为该电路或器件的抗干扰容限或抗扰度。
一般说来，噪声很难消除，但可以设法降低噪声的强度或提高电路的抗扰度，以使噪声不致于形成干扰。
1.3.2AdUc845的特点及AD转换原理
ADI公司的ADuC845集成了精密数据转换器、闪存和可编程微控制器，非常适合工业和仪器仪表应用中要求精确测量宽动态范围低频信号的应用场合，例如智能传感器、温度与压力传感器、称重仪、便携式仪器、电池供电系统、4~20mA控制环路和病人监护系统等。
此外，该器件在主ADC和辅助ADC都采用了ADI公司的高频“斩波”专利技术，可以提供优良有直流（DC）失调和失调漂移指标，故其也非常适合于低温漂且对噪声抑制和抗电磁干扰能力要求较高的应用场合。
由于ADuC845的两个A/D通道都采用Δ-∑转换技术，因而可实现24位无失码的优良性能。
器件工作时，先由Δ-∑调制器将输入采样信号转换成数字脉冲串，脉冲串的工作周期包含了数字信息。
然后采用Sinc3可编程低通滤波器对调制器的输出数据流进行10中抽1，以得到按可编程数据输出率从5.35Hz~105.03Hz给出的有效数据转换结果。
ADuC845对调制器信号流有抽取使能和抽取禁止两种操作模式。
ADCMODE寄存器内的CHOP位控制抽取操作的使能和禁止。
2硬件电路的设计思想
通过Aduc495单片机的A/D采集端口连接外部噪声的信号源，信号源可通过软件模拟或者传感器检测部件传递进来进行采样，本次的毕设中是采用软件模拟信号源，作为信号源的输入。
硬件部分主要分为时钟模块，为单片机及各个外设提供稳定的时钟源；串口模块，用于打印输出采集过程中的调试信息；采样电压模块，主要原理是信号源的电压与此电压进行比较而得出的采样值；具体电路原理图如下所示：
图1-1AD转换参考电压模块
图1-2串口电平转化模块
图1-3Aduc845MCU模块
图1-4软件复位模块原理图
图1-5MCU端口选择模块
3软件算法的设计思想
第一次上电开始采样以后，开始采集十次值，存放到全局aver[10]数组中，并且计算出这十次的平均值average，也用全局变量存储，此后每采样一次数值，与这个平均值average进行比较，如果大于average则丢弃，如果小于等于则用aver[0]存储，进行一次平均值计算，更新average值，以后都以此类推，具体流程图如下：
和aver进行比较
图3-1流程图
4主要程序注释
#include
#include"../inc/ADuC845.h"
unsignedcharnum=0;
unsignedcharaver_h=0;
unsignedcharaver_m=0;
unsignedcharaver_l=0;
#defineSAMPTIME10
unsignedcharsamp_h[SAMPTIME]={0};
unsignedcharsamp_m[SAMPTIME]={0};
unsignedcharsamp_l[SAMPTIME]={0};
//收集10次数据开始计
升级会员 