電子信息工程綜合實踐中信號處理系統(tǒng)的運用分析

摘要：本文討論了數(shù)字信號處理系統(tǒng)在電子信息工程的綜合實踐中的具體應(yīng)用。數(shù)字信號處理系統(tǒng)正在各種領(lǐng)域中迅速使用，例如計算機、通信、機械、電子和網(wǎng)絡(luò)。使用信號處理系統(tǒng)來改善電子信息工程的綜合實踐培訓(xùn)，不僅可以提高信號處理的能力和穩(wěn)定性，而且靈活，功能強大的軟件，友好的操作界面，高集成度、低功耗和高處理速度可以滿足電子信息工程的大多數(shù)全方位實踐培訓(xùn)需求，并對電子信息工程的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

關(guān)鍵詞：信號處理系統(tǒng);通訊技術(shù);信號傳輸

1 研究數(shù)字信號處理的基本應(yīng)用、特征和意義

目前，信息技術(shù)是發(fā)展最為迅速的技術(shù)，在其高速發(fā)展之下，已經(jīng)深入到了我們的生活之中，在我們每天的生活中，必須面對大量的數(shù)據(jù)。不僅信息量龐大，而且種類多、類型廣，對于信息傳播的即時性與處理速度要求高。

1.1 高速性能

在對信號傳輸與處理越來越高的現(xiàn)下，傳統(tǒng)的信號處理系統(tǒng)的微處理器由于處理速度慢，已經(jīng)無法適應(yīng)于電子信息工程的實際發(fā)展需求，尤其是隨著電子信息工程的不斷發(fā)展，其要求越來越高，這種背景下，對信息處理的速度以及即時性要求極高，顯然傳統(tǒng)的微處理器已經(jīng)落后于時代，而數(shù)字信號處理具有高速性能，其處理信號的速度快且實時性強，可以極大的提升信號處理系統(tǒng)的處理效率，進(jìn)而提高電子信息工程的時效性，使電子信息工程適應(yīng)發(fā)展越來越快的時代。數(shù)字信號處理采用了創(chuàng)新性的哈佛結(jié)構(gòu)，其不同于傳統(tǒng)的微信處理結(jié)構(gòu)，在數(shù)據(jù)處理速度方面具有較大的優(yōu)勢，這是由于哈佛結(jié)構(gòu)采取了創(chuàng)新的并行體系結(jié)構(gòu)，其中程序模塊和存儲功能模塊是獨立配置的（以獨立內(nèi)存的形式），并且各種存儲設(shè)備都可以通過獨立支持來解決。這種并行架構(gòu)為數(shù)字信號處理技術(shù)提供同時獲得指令字和操作數(shù)的優(yōu)勢，大大提高了電子信息工程中信號處理系統(tǒng)的效率和處理水平。其次，處理的及時性水平。與電子信息工程中使用的傳統(tǒng)通用微處理器相比，數(shù)字信號處理芯片更加注重提高信號處理的及時性，并具有用于實時數(shù)據(jù)處理的功能模塊，這也擴大了電子信息工程的應(yīng)用范圍。

1.2 大規(guī)模集成的特點

隨著集成電路的發(fā)展，處理器的體積越來越小，集成度越來越高，數(shù)字信號芯片的集成度極高，相比與傳統(tǒng)的微處理器的電路結(jié)構(gòu)而言，在功能、控制精度、穩(wěn)定性、可靠性以及集成程度上都有極大的提高，而且有效的減小了芯片處理的體積。尤其是隨著電子信息工程的應(yīng)用范圍越來越廣，應(yīng)用環(huán)境越來越復(fù)雜，數(shù)字信號處理芯片體現(xiàn)出了更大的優(yōu)勢，其小體積、可靠性強以及功能多的特點可以適應(yīng)更多的應(yīng)用場景和應(yīng)用環(huán)境，且隨著技術(shù)的發(fā)展，其優(yōu)勢還在不斷提升與加強。

1.3 可編程性和可控性功能

數(shù)字信號處理芯片還具備可編程性與可控性強的特點，這代表了數(shù)字信號處理芯片可以根據(jù)實際情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷呐c升級，從而提升其適應(yīng)性和性能。數(shù)字信號處理芯片不僅可以對接收到信號進(jìn)行增強和修改，而且可以通過遠(yuǎn)程控制對數(shù)據(jù)信號進(jìn)行編譯，因此其不僅可以實現(xiàn)信號轉(zhuǎn)換、分析等功能，而且可以完成語言、圖像等信息的處理，可以而且還廣泛用于數(shù)字信號處理的管理與運行、執(zhí)行各種濾波任務(wù)不會引起設(shè)備故障和操作影響，這也是數(shù)字信號處理特性可控性的主要體現(xiàn)之一。

1.4 應(yīng)用價值

由于技術(shù)的不斷發(fā)展，實際應(yīng)用中不同的電子信息設(shè)備之間存在著一定的差異性，其采用的信號處理系統(tǒng)也有所差別，這導(dǎo)致了使用傳統(tǒng)的信號牌處理方式無法滿足不同設(shè)備之間信號傳輸?shù)囊?，難以實現(xiàn)不同設(shè)備之間穩(wěn)定準(zhǔn)確的傳輸信號。另外，在計算機技術(shù)不斷進(jìn)步的情況下，雖然電子信息工程中計算機應(yīng)用的比例不斷提高，在電子信息工程中對準(zhǔn)確識別計算機硬件的性能要求也越來越高，信號復(fù)雜性也越來越高，因此即時處理的要求也越來越高。這就要以數(shù)字信號處理芯片強大的處理能力，對各種復(fù)雜的信號頻率進(jìn)行處理，以實現(xiàn)穩(wěn)定的信號傳輸功能。再者，電子信息工程是一門復(fù)雜的實踐專業(yè)，其綜合多個學(xué)科的知識與內(nèi)容，在教育實踐中，傳統(tǒng)實驗設(shè)備的使用不僅操作繁瑣、尺寸大、細(xì)節(jié)繁多、而且學(xué)生也很難掌握，很難像在數(shù)字信號處理中演示諸如濾波器變換，卷積計算，傅立葉變換和希爾伯特變換之類的操作。

2 數(shù)字信號處理的主要功能模塊和應(yīng)用領(lǐng)域的研究

2.1 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與處理

首先，在數(shù)字信號處理操作期間，ISA總線技術(shù)的內(nèi)部配置和應(yīng)用將轉(zhuǎn)換數(shù)字信號處理電信號，然后實時且遠(yuǎn)程地傳輸轉(zhuǎn)換后的信號，并確保信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性、及時性和完整性。其次，PC處理器和其他處理器對接收到的信號進(jìn)行深度處理，并根據(jù)接收到的信號的指令執(zhí)行各種控制操作。

2.2 存儲和管理信號

在信號處理系統(tǒng)的操作期間，不僅需要執(zhí)行數(shù)字信號處理信號的實時接收、實時處理和傳輸，而且還需要收集和存儲信號。另外，數(shù)字信號處理將各種傳輸信號顯示為可視化圖表，然后信號處理系統(tǒng)管理員可以根據(jù)這些圖表設(shè)置各種參數(shù)指示器和控制系統(tǒng)界面。使用信號處理系統(tǒng)管理界面，管理人員可以使用各種關(guān)聯(lián)程序以復(fù)雜的方式管理信號處理。

3 數(shù)字信號處理在電子信息工程綜合實踐中的實際應(yīng)用

3.1 整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

開發(fā)的綜合實踐電子信息工程平臺基于數(shù)字信號處理技術(shù)，主要由兩部分組成：數(shù)字信號處理系統(tǒng)和微機。該平臺相對簡單快速，操作員易學(xué)。通過計算機輸入信息后，它可以有效地將信息傳輸?shù)綌?shù)字信號處理器。在這種情況下，信息和數(shù)據(jù)處理結(jié)果也將顯示在計算機上。這樣就完成了整個過程。微機控制主要包括數(shù)字信號處理和操作。操作員負(fù)責(zé)輸入數(shù)據(jù)，數(shù)字信號處理負(fù)責(zé)輸出數(shù)據(jù)。數(shù)字信號處理單元主要執(zhí)行數(shù)據(jù)存儲，處理和傳輸。

3.2 微機單元

在電子信息工程的綜合實踐實驗中，微型計算機起著重要作用，它可以將實驗操作員與實驗處理過程緊密地聯(lián)系在一起。使用數(shù)字調(diào)制解調(diào)器，F(xiàn)FI，數(shù)字濾波器，語言分析和全面的語言信號處理功能選擇實驗內(nèi)容后，可以有效地收集相關(guān)信息，并采取了許多實驗步驟，例如數(shù)字頻率轉(zhuǎn)換，圖像處理和自動化。測量完成。此外，數(shù)字信號處理系統(tǒng)中還具有模擬學(xué)習(xí)功能。微型計算機單元結(jié)構(gòu)使用專業(yè)的通訊接口將實驗指令傳輸?shù)綄嶒炚?。收到實驗指令后，?fù)責(zé)信息的主控制器應(yīng)執(zhí)行適當(dāng)?shù)牟僮?，并同時有效地分析和存儲數(shù)字信號處理結(jié)果，并向?qū)嶒灢僮鲉T提供控制權(quán)，以便實驗者可以使用微計算機接口執(zhí)行適當(dāng)?shù)膶嶒灣绦?，大大?jié)省了實驗過程，也可以保證實驗的準(zhǔn)確性。在信號處理系統(tǒng)的運行過程中，微機單元在整個系統(tǒng)中占有極其重要的應(yīng)用位置，是電子信息工程中人員與過程之間緊密聯(lián)系的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。例如，在選擇信號處理系統(tǒng)的目的之后，管理者或用戶可以使用微計算機單元和各種系統(tǒng)功能模塊以及隨后的信息來收集分布在電子信息技術(shù)的輻射范圍內(nèi)的電信號以及進(jìn)行一系列處理過程，例如信號頻率轉(zhuǎn)換和自動測量。最后，微機單元在信號處理系統(tǒng)的界面中以圖表等形式顯示信號處理的結(jié)果，方便管理者和用戶查詢數(shù)據(jù)處理的結(jié)果。

3.3 數(shù)字信號處理單元

在信號處理系統(tǒng)運行期間，為了確保收集和連接的電信號的真實性和安全性，有必要使用系統(tǒng)處理單元以信號濾波的形式增加信號電壓并確保信號完整性。擴展后的信號電壓滿足傳輸通道的特定要求。然后，處理單元對濾波后的信號執(zhí)行一系列處理過程，例如變換、恢復(fù)、放大和瞬時信號傳輸，并且還收集并存儲接收、處理和輸出的信號。在該單元中，主要單元是數(shù)字信號處理芯片，它完成信號處理并通過芯片的操作來控制信號的輸入，輸出和訪問。

4 數(shù)字信號處理系統(tǒng)在電子信息工程綜合實踐中的應(yīng)用

4.1 數(shù)字信號處理系統(tǒng)的軟硬件組成和運行

4.1.1數(shù)字信號處理系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

其一是中央數(shù)字信號處理單元，主要執(zhí)行數(shù)字運算和轉(zhuǎn)移，前向通道包括模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和外部電路;其二，返回通道包括數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和其他電路，主要負(fù)責(zé)將輸出的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號;其三是解碼方案，主要負(fù)責(zé)恢復(fù)給定符號的二進(jìn)制代碼;其四是接口電路，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸和與計算機的通信控制;其五是電源電路，主要實現(xiàn)數(shù)字和模擬電源的分離以及輸入極性保護(hù)和電壓穩(wěn)定性。

4.1.2數(shù)字信號處理系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)

首先，根據(jù)通信要求，傳輸條件和整個通信系統(tǒng)的操作模式，啟動數(shù)字信號處理初始化完成;其次，加載程序，將要處理的模擬數(shù)字信號處理數(shù)據(jù)或要執(zhí)行的應(yīng)用程序從計算機下載到數(shù)字信號處理存儲區(qū)，然后將PC指針移到要執(zhí)行的程序上;最后，在數(shù)字信號處理和計算機之間控制和交換數(shù)據(jù)。由于數(shù)字信號處理和計算機具有各自的操作設(shè)備，它們的工作頻率不同且彼此獨立，因此，為了確保在數(shù)字信號處理過程中可靠的數(shù)據(jù)交換，設(shè)置了特殊的控制字和控制信號地址以實現(xiàn)相互通信關(guān)系，數(shù)字信號處理以及計算機控制和數(shù)據(jù)交換。

4.2 數(shù)字信號處理系統(tǒng)在電子信息工程的綜合實踐中的應(yīng)用示例

用于無線網(wǎng)絡(luò)管理的溫度監(jiān)控器設(shè)計：

4.2.1設(shè)計要求

無線溫度傳感器的設(shè)計與制造。當(dāng)溫度傳感器檢測到溫度時，數(shù)據(jù)由單片機處理，相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息通過無線收發(fā)器模塊顯示在LCD屏幕上。同時，增加了超溫報警功能，但是當(dāng)溫度達(dá)到指定值時，主機將蜂鳴并發(fā)出蜂鳴聲。用keiIC開發(fā)系統(tǒng)程序，并使用單芯片計算機系統(tǒng)模擬硬件。仿真成功后，將進(jìn)行物理生產(chǎn)和調(diào)試。

4.2.2系統(tǒng)設(shè)計

無線控制溫度控制系統(tǒng)主要由主機和從機組成。主站負(fù)責(zé)接收無線信號，顯示溫度并在超出限制時發(fā)出警報，而從站負(fù)責(zé)收集溫度并無線傳輸信號，等待一分鐘，以便DS18820溫度傳感器監(jiān)視溫度，AT89C52微控制器將處理DS18820收集的數(shù)據(jù)，然后通過NRF24L01模塊發(fā)送信號。在接收側(cè)，接收到的信號也通過NRF24L01發(fā)送到控制器，并顯示在LCD1602上。

4.2.3軟件設(shè)計

如今，微控制器被廣泛引用。為了方便程序的加載，移植，操作和維護(hù)，有必要使用適當(dāng)?shù)木幊陶Z言進(jìn)行開發(fā)。AT89C52單片機屬于51系列單片機，主要采用匯編語言和C語言兩種形式，在本系統(tǒng)中，所選的DS18820溫度傳感器具有測溫系統(tǒng)簡單，測溫精度高的特點，但在實際應(yīng)用中，硬件成本較低，補償通常需要相對復(fù)雜的軟件。因此，為了確保嚴(yán)格的讀寫順序，編程語言為keiIC，其生成機器碼的效率非常高。

4.3 改進(jìn)的信號處理設(shè)備的建議

（1）電子信息設(shè)備的質(zhì)量保證：如果信號處理系統(tǒng)是為了確保市場的長期發(fā)展，則必須適應(yīng)時代的要求。在日常生活中使用可靠的數(shù)字處理系統(tǒng)無疑需要性能和穩(wěn)定性。因此，有必要確保電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)部件的質(zhì)量。電子信息設(shè)備制造商的相關(guān)人員必須仔細(xì)研究相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)，擁有適當(dāng)?shù)募夹g(shù)設(shè)施，并滿足施工要求，然后才能進(jìn)行操作。同時，產(chǎn)品監(jiān)控必須合法，并且生產(chǎn)必須符合國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

（2）改進(jìn)電子設(shè)備技術(shù)并優(yōu)化設(shè)計：為了適應(yīng)各種行業(yè)，促進(jìn)電子設(shè)備的發(fā)展，必須進(jìn)行優(yōu)化，另外，不斷的更新和技術(shù)創(chuàng)新可以提高電子設(shè)備的質(zhì)量。

（3）提高售后服務(wù)質(zhì)量：售后服務(wù)不僅可以提了解電子設(shè)備的缺點，而且及時進(jìn)行調(diào)整，提高電子設(shè)備的品牌形象。相關(guān)人員必須增強售后服務(wù)的戰(zhàn)略意識，認(rèn)識到售后服務(wù)的重要性。

5結(jié)束語

電子信息工程是一種實用性強以及復(fù)雜的綜合性應(yīng)用，傳統(tǒng)的信號處理方式已經(jīng)難以滿足快速發(fā)展的需求，這種情況下數(shù)字信號系統(tǒng)的應(yīng)用與發(fā)展勢在必行。其具有強大的數(shù)據(jù)處理能力，且集成度高，體積小、能耗低，且易于操作，對于電子信息工程綜合實踐中信號處理系統(tǒng)的發(fā)展至關(guān)重要。

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作者簡介

陳卓（1999-），男，山東省濟寧市人。中國礦業(yè)大學(xué)信息控制學(xué)院，大學(xué)本科在讀。研究方向為微電子方面、物聯(lián)網(wǎng)方面。