數(shù)字電子技術(shù)在電子信息工程中的應(yīng)用

周子夜 任偉

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電子信息工程領(lǐng)域?qū)?shù)字電路及數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的要求也在逐漸提高，為滿足社會(huì)發(fā)展需要，在實(shí)際中，應(yīng)不斷改進(jìn)數(shù)字電子技術(shù)，充分發(fā)揮數(shù)字信號(hào)的優(yōu)勢(shì)，從而推動(dòng)電子信息工程的工作效率，實(shí)現(xiàn)電子信息行業(yè)的全面發(fā)展?；诖?，本文主要分析了數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在電子信息工程中的應(yīng)用有關(guān)內(nèi)容，以供參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)字信號(hào)處理技術(shù);電子信息工程;應(yīng)用措施

1數(shù)字電子技術(shù)的概述

1.1內(nèi)涵分析

數(shù)字電子技術(shù)是用來產(chǎn)生、傳輸、處理不連續(xù)變化的離散信號(hào)的電路，主要用來研究電路的輸出與輸入之間的邏輯關(guān)系。其特點(diǎn)是電路的半導(dǎo)體器件多數(shù)工作在開關(guān)狀態(tài)，即工作在飽和區(qū)或截止區(qū)，放大區(qū)僅是過渡狀態(tài)。數(shù)字信號(hào)通過數(shù)據(jù)傳輸，傳輸至數(shù)字信號(hào)處理器，數(shù)字信號(hào)處理器是一種專業(yè)的信號(hào)處理設(shè)備。將采集到的原始數(shù)據(jù)信號(hào)通過信號(hào)濾波、采樣處理和信號(hào)傳輸發(fā)送給數(shù)字信號(hào)處理器，根據(jù)實(shí)際需要去實(shí)現(xiàn)信號(hào)的轉(zhuǎn)換。該信號(hào)處理技術(shù)廣泛應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生、自動(dòng)化工程、雷達(dá)探測(cè)等領(lǐng)域。在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，數(shù)字信號(hào)技術(shù)受到了企業(yè)的青睞。以其為核心的產(chǎn)品和技術(shù)在電子信息工程中發(fā)揮著不可替代的作用。

1.2特點(diǎn)分析

數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)包括采集信號(hào)數(shù)據(jù)，濾除無(wú)效信息并增強(qiáng)有效信息，最終將有效信息轉(zhuǎn)換成更合適的信號(hào)形式，使信號(hào)更加穩(wěn)定、準(zhǔn)確的傳輸?shù)叫盘?hào)處理器當(dāng)中。以往的技術(shù)主要采用模擬信號(hào)，但是這種方法使得數(shù)據(jù)參數(shù)難以修改，信號(hào)靈敏度不高，目前的技術(shù)發(fā)展逐漸用數(shù)字信號(hào)來代替模擬信號(hào)，數(shù)字信號(hào)采用了二進(jìn)制邏輯技術(shù)，該技術(shù)對(duì)聲音、溫度和顏色的變化具有很強(qiáng)的感知能力和適應(yīng)性。

2完善電子信息工程中的數(shù)字電子技術(shù)的措施

2.1優(yōu)化設(shè)計(jì)方式，提高工作效率

數(shù)字電子技術(shù)應(yīng)用范圍越來越廣，為了更好的適應(yīng)電子信息工程的發(fā)展，需要不斷完善數(shù)字電路的設(shè)計(jì)方式，建立一整套健全的信息數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)管理制度，加強(qiáng)數(shù)據(jù)信息的安全性、可靠性與準(zhǔn)確性。在實(shí)際的設(shè)計(jì)與應(yīng)用中，應(yīng)正確的使用適配性最好的電子元件。以同步計(jì)數(shù)器74LS161為例，如若需要此四位二進(jìn)制同步加法計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)小于16位的循環(huán)，可使用異步清零法與同步置數(shù)法等多種方法，但是一個(gè)好的設(shè)計(jì)方法并不僅僅以實(shí)現(xiàn)功能為首要前提，更要為其穩(wěn)定性、故障率、維護(hù)方便程度等多方面進(jìn)行考慮。多種設(shè)計(jì)方法均可以實(shí)現(xiàn)某一功能，但應(yīng)該優(yōu)中選優(yōu)，選用最穩(wěn)定、最適合的外部接線與元件（與非門電路等）進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.2數(shù)模轉(zhuǎn)換（D/A轉(zhuǎn)換）與模數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D）

在電子信息工程中，能將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)的電路稱為數(shù)模轉(zhuǎn)換器（D/A），而能將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)的電路稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D），為將時(shí)間連續(xù)、幅值也連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)換為時(shí)間離散、幅值也離散的數(shù)字信號(hào)，需要采用模數(shù)轉(zhuǎn)換，模數(shù)轉(zhuǎn)換一般要經(jīng)過采樣、保持、量化及編碼四個(gè)過程，這些過程往往在轉(zhuǎn)換過程中同時(shí)完成。在此列舉雙積分式模數(shù)轉(zhuǎn)換器，雙積分式模數(shù)轉(zhuǎn)換器是一種間接模數(shù)轉(zhuǎn)換器，它的基本原理是，對(duì)輸入模擬電壓和參考電壓分別進(jìn)行兩次積分，將輸入電壓平均值變換成與之成正比的時(shí)間間隔，然后利用時(shí)鐘脈沖和計(jì)數(shù)器測(cè)出此時(shí)間間隔，進(jìn)而得到相應(yīng)的數(shù)字量輸出。由于該轉(zhuǎn)換電路是輸入電壓的平均值進(jìn)行變換，所以它具有很強(qiáng)的抗干擾工頻能力，在數(shù)字測(cè)量中得到廣泛應(yīng)用。數(shù)模轉(zhuǎn)換器與模數(shù)轉(zhuǎn)換器都是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不可缺少的接口電路，在工業(yè)控制中，電網(wǎng)與設(shè)備運(yùn)行的各電子參數(shù)絕大多數(shù)都為高壓強(qiáng)電，按同比例縮小可得出模擬量，經(jīng)過集成運(yùn)放與其外接設(shè)計(jì)電路可對(duì)其進(jìn)行各種運(yùn)算，所得結(jié)果也為模擬量，但是一般計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是不能識(shí)別模擬量的，這時(shí)候就需要A/D轉(zhuǎn)換器將模擬量轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠識(shí)別的數(shù)字量，計(jì)算機(jī)通過程序的運(yùn)算得出的數(shù)字量再通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器（D/A）轉(zhuǎn)化為模擬量，用此模擬量來同比例放大可實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓強(qiáng)電的自動(dòng)控制，且具有控制精度高、波形良好等優(yōu)點(diǎn)。

2.3時(shí)序邏輯數(shù)字電路的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

目前，我國(guó)的科技技術(shù)飛速發(fā)展，相關(guān)的科研人員逐漸研發(fā)出多種數(shù)字電路的組合方式，利用這種方式能夠?qū)νㄐ畔到y(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。時(shí)序邏輯數(shù)字電路任何時(shí)刻的輸出不僅取決于該時(shí)刻的輸入，還與電路原來的狀態(tài)有關(guān)，這是由時(shí)序電路的結(jié)構(gòu)決定的。時(shí)序邏輯電路是由組合邏輯電路和存儲(chǔ)電路兩部分組成，例如用觸發(fā)器與移位寄存器通過不同的外接電路有機(jī)的組合，以實(shí)現(xiàn)不同的功能。

2.4數(shù)字電子技術(shù)的應(yīng)用

在實(shí)際的工業(yè)控制領(lǐng)域中，往往需要在設(shè)備上安裝控制器對(duì)各個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、運(yùn)算和處理，而單片機(jī)以其價(jià)格低廉、控制穩(wěn)定、對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，深受電氣設(shè)計(jì)人員的青睞，而單片機(jī)實(shí)際上就是一個(gè)高集成度的數(shù)字電路與模擬電路的有機(jī)組合。數(shù)字電路按其邏輯功能特點(diǎn)可分為組合電路和時(shí)序電路，按其結(jié)構(gòu)可分為分立元件電路和集成電路兩大類。集成電路又可分為小規(guī)模、中規(guī)模、大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路，按其所用器件不同還可分為雙極型電路和單極型電路。其中，雙極型電路有TTL，DTL，ECL等，單極型電路有JFET，NMOS，PMOS，CMOS等。

2.5數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)對(duì)運(yùn)動(dòng)控制卡進(jìn)行優(yōu)化

現(xiàn)代科技的重要表現(xiàn)之一便是機(jī)器人工程，機(jī)器人的智能化程度能夠反映出現(xiàn)有科技的真實(shí)水平。能夠控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的電子控制器稱之為運(yùn)動(dòng)控制卡，目前機(jī)器人行動(dòng)越來越協(xié)調(diào)，反應(yīng)速度越來越靈敏，其主要原因就是對(duì)運(yùn)動(dòng)控制卡的升級(jí)，所以科研人員會(huì)針對(duì)于運(yùn)動(dòng)控制卡進(jìn)行優(yōu)化，逐步完善機(jī)器人的設(shè)計(jì)。可以利用步進(jìn)電機(jī)對(duì)運(yùn)動(dòng)控制卡進(jìn)行控制，使機(jī)器人能夠完美的躲避面前的障礙物。要想從根本上提高機(jī)器人的能力，相關(guān)的工作人員就要對(duì)于數(shù)字信號(hào)處理器進(jìn)行管控。在機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)過程中，數(shù)字信號(hào)處理器會(huì)發(fā)出相關(guān)的信號(hào)，并傳遞到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。在此過程中，數(shù)字信號(hào)處理器發(fā)揮著重大的作用，要想從根本上提高機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)能力，就需要對(duì)數(shù)字信號(hào)處理器進(jìn)行優(yōu)化?？梢酝ㄟ^做實(shí)驗(yàn)的方式來驗(yàn)證數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)對(duì)運(yùn)動(dòng)卡系統(tǒng)的優(yōu)化。利用兩個(gè)不同的機(jī)器人，一個(gè)安裝數(shù)字信號(hào)處理器，一個(gè)則不安裝，并對(duì)于外部環(huán)境進(jìn)行采集，將相關(guān)的信息傳入到機(jī)器人上位計(jì)算機(jī)中。相關(guān)的工作人員再將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的脈沖信號(hào)，對(duì)兩個(gè)機(jī)器人不同的反應(yīng)進(jìn)行觀察，實(shí)驗(yàn)人員觀察到?jīng)]有安裝數(shù)字信號(hào)處理器的機(jī)器人沒有反應(yīng)，而安裝了數(shù)字信號(hào)處理器的機(jī)器人會(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)可以證明，在機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)過程中，數(shù)字信號(hào)處理器是核心內(nèi)容，能夠?qū)?shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)，進(jìn)而使機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。

3結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)如今，數(shù)字電子技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到各行各業(yè)，伴隨著它的廣泛應(yīng)用，其缺點(diǎn)也不斷顯露出來，因此，應(yīng)該不斷完善數(shù)字電子技術(shù)，依托現(xiàn)代計(jì)算機(jī)信息技術(shù)，創(chuàng)新數(shù)字信號(hào)處理的管理方式，制定科學(xué)的發(fā)展戰(zhàn)略。同時(shí)，還要加強(qiáng)工作人員的技能培訓(xùn)，不斷普及數(shù)字信號(hào)處理器的管理知識(shí)，積極開展核心技術(shù)的研發(fā)工作。完善數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，促進(jìn)電子信息工程的建設(shè)升級(jí)，推動(dòng)我國(guó)電子信息工程的可持續(xù)發(fā)展。

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