摘  要

 

信号采集是现代化工业控制领域非常重要的一个环节，随着以arm为内核的嵌入式系统的迅速发展，信号采集器更需要与嵌入式系统结合来增强信号采集的精度，所以设计一套以arm为内核的可以精准地进行信号采样与进行快速傅里叶变换计算的信号采集系统可以大大提高信号采集的速度与处理性能，从而更好地服务于现代化集成控制领域。本文首先介绍了嵌入式系统和信号采集检测处理系统的发展现况，以及探讨了在中国“智”造快速发展的条件下信号采集分析系统发展的未来，随后讲解了设计本系统所基于的理论基础——采样定理（又称奈奎斯特定理）与快速傅里叶变换，这两条定理作为设计基于arm处理器的信号采集系统的理论基础能够很好地帮助我们设计相关的软件代码，之后本文详细介绍了一种基于arm处理器的电动信号采集检测系统的总体方案框架，检测一个分压电路可调电阻电阻两端的交流电压，再通过运算放大器LM347N以及一个电压跟随器进行电压的放大，随后通过一个简易的二阶低通有源滤波电路将电信号进行初步滤波，设计系统代码将stm32f103ZE获取到的电信号首先进行高次谐波的完全过滤，随后进行数据的实时传输和存储以及进行合理的采样与傅里叶变换，并在LCD显示屏上实时显示信号频谱和电压值以及频率。

 

关键词：arm内核，信号采集，快速傅里叶变换，硬件电路， stm32f103ZE

目  录

 

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2嵌入式系统的发展概述 1

1.3信号采集系统的发展现况 2

1.4本章小结 3

第二章 基于arm的信号采集系统的理论基础 3

2.1 采样定理 4

2.2 快速傅里叶变换 4

2.3 本章小结 6

第三章 基于arm的信号采集系统的总体设计框架 7

3.1 方案比较 7

3.2 选择本方案的原因 7

3.3 拟实现功能 7

第四章 基于arm的信号采集系统的硬件实现方案 8

4.1 硬件设计流程图 8

4.2 基于LM324设计的运算放大电路 8

4.3 基于OP07设计的电压跟随器 9

4.4 基于LM358设计的二阶有源滤波电路 9

4.5 stm32f103ZE主控CPU 10

第五章 基于arm的信号采集系统的软件实现方案 10

5.1 软件设计流程图 10

5.2 软件实现概述 11

5.3 部分代码展示 11

第六章 测试方案概述 13

第七章 总结与展望 13

参考文献 15

致  谢 16