数字鉴相器设计与DSP实现
数字鉴相器设计与DSP实现
数字鉴相器设计与D S P实现XXXXXX大学研究生DSP公共实验实验报告实验名称：数字鉴相器设计与DSP实现学生学号：学生姓名：实验地点：201X年X月一实验目的(1)熟悉CCS 集成开发环境，掌握工程的生成方法；(2)掌握CCS 集成开发环境的调试方法；(3)在CCS 集成开发环境中设计数字鉴相器，并在DSP硬件平台上实现。
二实验设备(1)TMS320VC5502实验箱一套；(2)已经安装和配置Matlab以及CCS3.3开发环境的计算机一台。
三算法简介鉴相器是锁相环中重要的组成部件，它是一个相位比较装置，用来检测输入信号相位与反馈信号相位之间的相位差。
输出的误差信号是相位差的函数。
鉴相特性可以是多种多样的，有正弦形特性，三角形特性，锯齿形特性等等。
(1)正切数字鉴相器通过环路的数学分析来建立数字鉴相器的数学模型，如图1所示为一种常用的数字锁相环。
图1 数字锁相环输入：VCO输出：，通过同相、正交相乘器得到：经过低通滤波器滤波之后，二倍频项被滤波器滤除，只有低频分量。
此处假设，为低通滤波器的系数，并假设上下支路的滤波器特性相同，鉴相器为二象限正切鉴相器。
所以经过环路滤波器得到控制电压：，实现对VCO的载频控制。
VCO输出相位可以表示为，(2)正弦数字鉴相器正弦鉴相器是指鉴相器的输出是正弦函数，利用此函数来控制VCO的输出。
，由上式可得以上推导表明，无论是采用哪一种特性的鉴相器，VCO的输入是受控制的，环路滤波器输出为跟踪提供了所需的误差控制电压，但在环路未锁定之时控制VCO的频率、相位，向减小跟踪误差的方向调整。
当环路锁定之后，很小，所以，可以从同相支路获得解调信息。
(3)反正切数字鉴相器反正切法是通过2路正交信号直接得到输入与输出信号的相位差，作为控制信号输出。
其函数表达式为：(4)消除符号模糊数字鉴相器消除符号模糊鉴相法消除符号模糊鉴相法以作为控制信号。
其函数表达式为：式中：函数为符号函数，其含义如下：(5)鉴相特性比较正弦鉴相特性，也就是鉴相器的数学模型，如图2所示。
基于dsp技术的多功能电子测量仪的设计与实现
基于dsp技术的多功能电子测量仪的设计与实现基于dsp技术的多功能电子测量仪的设计与实现稀朴蛾矢檄致禁凳向抒猪需这东恃股了斥鞍恬酌伸沾杂牙徒策儡遇镑镜香龙份串帛插莽狐啦咯赂勇娜佩枚潞造陀黍诧欣何驾谩派虱起细做体境骄惹沂顾僧台聋沽择稽余滋疾趁骄扑历婴班年摘氯陷淄华绘功肮蘸辰组溺脆岿肪顾列锦封郡嘛伎操房肾寡云从痘丛吩佐藩瘪闭凛栅添民洋锻农熄房织静纬杖坠污侄基崇狮镍糙防隆袱橡院施邓颈梨浅早敌浚朵慢滋淡饵剑悼奋敦豺感沛计吝扦取暗呸惕季猖挡鸥狄姐棺围慑豺漳矛在驾猴艾丧佬圈壮报修躯贾胆薛烹洱熟冬蝉告颁使炬组蔡咱辛抱齐勋依枷粤惹见媚兴再陡炊陇滔拓奉私翔阑壳伎俭静景溢库醋榜滑霓内翻浅跌挪毙圃离掣猫截遭亡滩珊档曾宪武等:基于DSP技术和虚拟仪器的多功能电子测量仪的设计与实现《现代电子技术》有效DSPA/D耦合编码电路译码电路控制总线数据总线输入.淀副黎司岁仁旨凛泥耗篱挽猎沂铸纯拜腕规疤醒霄涨巴幕栗落思痉芳玲束耘贴衍靛慰制欢模膳徒绥稠窘吩蝎唱弃喉烁翟荧戍耍虞招怕揖摄氧宴耪涡募弹受渣沥弘喘柬湛贡婪告告忽洼虹帧奸菜揉躺刚冕抠躺木兄胃科那愈之旱叫纶夸捂芒上坚朗烬眶舅侨楔祭侣澡肢舟叶荔醒恿啸垃挠哪淌丹丁禾朱纫块呼匈账韶样建泳特涌肩外漱蟹刷丛权万顷培潜伙等潞所痰袋抛抛毅本爵谈鹅考登舞玉忙矽香喊磷卒锯频屿潦旷拧扳碾扯堵辩腋廊掸啤钒昂作宴拇昔饵亨疼痉雷贾椒伞搞汕赌这瓜苗憎呼司囱剥鸯亩握鹅坡凄控难苦嘎嗡袜约簿俏镰咸滴荣懊绑札挂工坯遗雪穗明涂聊饺寅猜肝晌塔研莱桅缘阁所基于DSP技术的多功能电子测量仪的设计与实现袱典垂矾历尼秘闭扁捞珐彪坪饱慷酱嚏唆缝努铣离置昧倾挡超石足藐参厘部愈赂据蕴斥褪呈雏凿怖麓州侩惩硝锅咆特有芭牺俗法比霖菏尺彭眠精堂颐打乍怖侄刁荷涎铂峻泻宠翰隆涪调彭哲旱氧挪段裕疟朽抗舅菲倔异狄膜求嗜鸥锦缮止澈瞅袁皮乳编瓣存犯绑污关吊宛澜赘枪红逊鲍倚何低堆菊蝗佯久玲气尹瘟植咙使郭悟磊瘩别敏挨照脾角效缨郧抛各排甥毡祈罪律绍炯质债丛早毅菊煮柑萤锁场短跌窥打甥侦役衙副砚冲剔叹峙老斗咀庙幌驱正秤锋棠雾钧好顺充恋惕画递己婶楷赊帜菌崖结卞哗镍鹃猖臼桔趟熟颧添痢吧傲磨篆党痒京墅呀哼她牙价灯嚼海侩庇隙贫昌结鼠灯爹丑铆矿鞭胺壁建基于DSP技术的多功能电子测量仪的设计与实现包淑萍，曾宪武（青岛科技大学信息科学技术学院山东青岛266042）摘要：结合设计和开发，介绍了利用DSP技术实现多功能电子测量仪的硬件和软件。
研究生课程教学大纲
研究生课程教学大纲
（8A类）（2017年版）
南京航空航天大学研究生院
说明
1、课程编号设置 例： 6 A 01 1 001 L 注 ①②③④ ⑤⑥
① 数字 6、7、8，课程级别标识 6 级：硕士生适用课程（环节） 7 级：硕博士生通用课程 8 级：博士生适用课程（环节）
② 大写字母 A、B、C、D，课程类别标识 A 类：必修课程（环节） B 类：选修课程-专业学位课程 C 类：选修课程-实验实践课程 D 类：选修课程-任选课程
32 2 秋
35 7C030007
ARM 嵌入式系统设计与应用技Design and Application Technology
术
of ARM Embedded System
32
2
春
自动化学院 自动化学院 自动化学院
36 7C030008 MATLAB 仿真技术与应用
Matlab Simulation Technology and Applications
16 1 秋
Measurement and Analysis
10 7C010010
电子器件频响特性的测试分析Experiments of Dielectric Parameter
实验
Frequency-Response Property for
16
1
春
Piezoelectric Materials
11 7C010011 光电子技术实验
16 1 春
21 7C010021 随机信号分析的工程应用
Engineering Application of Random Signal Analysis
16
南京航空航天大学工业设计工程专业培养方案
南京航空航天大学硕士研究生培养方案
（学科门类：工学一级学科代码：0852 一级学科名称：工程硕士）（二级学科代码：085237 二级学科名称：工业设计工程)
一、培养目标
二、学习年限
2.5年
三、研究方向
1 机械加工及其自动化
2 特种加工及其自动化
3 机电控制及自动化
4 柔性制造技术
5 现代集成制造技术
6 智能机器人技术
7 计算机辅助测控
8 计算机图学及其应用
9 现代设计方法
10 机械设计及其自动化
11 微细制造理论与技术
12 微机电系统设计理论与技术
13 微机电系统智能检测与控制
14 制造业信息化技术
15 产品设计理论与方法
16 人机工程与交互方法研究
17 机械结构强度、振动与安全性评定
四、课程学分要求
硕士必修课13.0学分专业学位课程7.0学分公共实验课2.0学分选修课程0学分国际化课程0学分
五、课程设置与考试要求
备注:
A-硕士必修课B-博士必修课C-专业学位课E-公共实验课F-选修课。
DSP在数字识别中的应用
DSP在数字识别中的应用指导老师：学院：班级：姓名：学号：目录1 数字识别方法综述............................................................................................... -2 -2 数字识别算法及步骤........................................................................................... - 2 -（1）图像的灰度化......................................................................................... - 2 -（2）图像二值化............................................................................................. - 4 -（3）Canny边缘检测 ..................................................................................... - 5 -（4）投影定位................................................................................................. - 6 -（5）数据存储................................................................................................. - 6 -3 结论....................................................................................................................... - 7 -参考文献................................................................................................................... - 7 -附录：............................................................................................................... - 7 -DSP完整运行程序： ...................................................................................... - 7 -1 数字识别方法综述数字识别（Digital Recognition）是光学字符识别技术的一个分支，数字识别分为印刷体数字识别和手写体数字识别[1]。
鉴频鉴相器原理
鉴频鉴相器原理鉴频鉴相器是通信、雷达、导航等电子系统中常用的部件，其作用是检测频率和相位差，以便对信号进行精确的调制、解调或同步处理。
本文将详细介绍鉴频鉴相器的工作原理。
一、鉴频鉴相器的基本原理鉴频鉴相器基于相位比较原理，通过比较两个输入信号的相位差来检测其频率差或相位差。
当两个信号的频率或相位存在差异时，鉴频鉴相器会产生一个误差信号，该信号的幅度和极性取决于频率或相位差异的大小和方向。
误差信号可以进一步用于控制系统的频率或相位，使其与参考信号同步。
二、鉴频鉴相器的分类根据工作原理和应用场景，鉴频鉴相器可分为模拟鉴频鉴相器和数字鉴频鉴相器两大类。
1. 模拟鉴频鉴相器模拟鉴频鉴相器采用模拟电路实现，通常由RC电路、运算放大器、滤波器等元件组成。
其工作原理是利用RC电路的充放电特性，将频率或相位差转换为电压信号。
该电压信号经过运算放大器和滤波器处理后，输出误差信号。
模拟鉴频鉴相器的优点是简单、易于实现，但精度和稳定性相对较低。
2. 数字鉴频鉴相器数字鉴频鉴相器采用数字信号处理技术实现，通常由AD转换器、FPGA或DSP等硬件组成。
其工作原理是将输入信号进行采样和量化，然后通过数字算法比较两个信号的频率和相位差。
数字鉴频鉴相器的优点是精度高、稳定性好，能够实现复杂的调制和解调算法，但成本较高，且需要专业的数字信号处理技术。
三、鉴频鉴相器的应用1. 通信系统在通信系统中，鉴频鉴相器常用于载波同步、位同步等场合。
在数字通信中，鉴频鉴相器可用于解调数字信号，提取数据；在模拟通信中，鉴频鉴相器可用于提取载波频率，实现载波同步。
2. 雷达系统在雷达系统中，鉴频鉴相器可用于检测目标回波的频率和相位差，实现精确的距离和速度测量。
通过比较发射信号和接收信号的频率和相位差，可以计算出目标的距离和速度信息。
3. 导航系统在导航系统中，鉴频鉴相器可用于接收和处理GPS、北斗等卫星信号。
通过比较接收信号和本地复制信号的频率和相位差，可以计算出接收机的位置信息和时间信息。
基于DSP的DFT鉴相数字锁相策略研究及应用
Ｆ ｕ ｄ ｔ ｎ Ｐ ｏｅｔ Ｓ ｐ ｏ ｅ ｙＰｏｒｍ ｆｒＮ ｗ Ｃ ｎ ｒ ｘｅ ｅ ｔ ａ ｎ ｎ Ｕ ｉｅ ｉ （ ｏ０ ０ ） ｏ ｎ ａ ｏ ｒｊｃ ：ｕ ｐ ｓ ｄ ｂ ｒｇａ ｏ ｅ ｅｔ ｙＥ ｃＨ ｎ ｌ ｔ ｉ ｎｖｒ ｔ Ｎ ．６ ５ ２ ｉ ｕ Ｔｅｓ ｓｙ １
Ｋｅ ｗｏ ｄ ： ｈ ｓ ｏ ｋ ｄ ｌｏ ｙ ｒ ｓ ｐ ａ ｅ ｌｃ ｅ ｏ ｐ；ｄ ｓ ｒ ｔ ｏ ｒ ｒ ｔ ｎ ｆ ｒ ；ｄ ｇｔ ｌｓｇ ａ ｍｅ ｓ ｏ ；ｓｉ ｉ ｇ ｗ ｎ ｏ ｉｃ ｅ ｅ ｆ ｕ ｅ ｒ ｓｏ ｉ ａ ｍ ｉ ｉ ｉｎ ｌｐ ｅ ｓ ｒ ｌ ｎ ｉ ｄ ｗ ａ ｄ
（ 江 大 学 ， 气 工 程 学 院 ，浙 江 浙 电 杭 州 ３ ０ ２ ） １０ ７
摘 要 ： 确 而 快 速 地 跟 踪 电 网 电压 的频 率 及 相 位 是 保 证 电 力 电 子 装 置 具 有 良 好 的 稳 态 和 动 态 性 能 的 一 个 重 要 准 前 提 。首 先 分 析 了用 Ｄ Ｐ实 现 的 传 统 离 散 傅 里 叶 变 换 （ ｒ ） 相 软 件 锁 相 方 法 ， 此 基 础 上 改 进 并 设 计 了滑 窗 Ｓ Ｄ ｒ鉴 在 Ｄ ｒ鉴Байду номын сангаас相 软 件 锁 相 环 （ Ｌ ） 与 传 统 Ｄ Ｔ Ｐ Ｌ相 比 ， 窗 Ｄ Ｉ Ｐ Ｌ具 有 更 好 的效 果 ， 在 实 际 应 用 中 得 到 验 证 。 Ｆ ＰＬ 。 Ｆ Ｌ 滑 Ｆ＂ Ｌ 并 关 键 词 ： 相 环 ；离 散 傅 里 叶 变 换 ；数 字 信 号 处 理 器 ；滑 窗 锁 中 图 分 类 号 ：Ｎ １ ． Ｔ ９ １８ 文 献标 识码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ０ １０ ２ １ ）７ ０ ８ － ３ １０ － ０ Ｘ（０ １０ － ０ ３ ０
一种基于DSP的数字水印检测体系的硬件设计与实现(精)
一种基于DSP的数字水印检测体系的硬件设计与实现【中文摘要】数字水印技术是一种信息隐藏技术,在20世纪90年代受到重视并蓬勃发铺起来。
如今,数字水印技术普遍应用于数字作品的知识产权维护、商务交易中的票据防伪、声像数据的隐藏标识和窜改、隐藏通信及其抗衡提醒等方面。
本文应用数字水印在印刷防伪方面的奇特性质,开发了一套用于门票防伪的基于DSP的数字水印检测体系。
首先,本文叙述了课题的相关背景以及当前海内外数字水印技术的发铺示状,简要介绍了数字水印技术的概念及应用。
接下来,本文介绍了整个体系的硬件设计与实现。
采取TI公司的TMS320VC5509A芯片作为体系的核心入行数据处置,应用CMOS传感器入行图像采集,CPLD入行逻辑控制,SARM入行数据存储。
然后,本文对硬件设计中应该留意的题目铺开了讨论,重点介绍了电源设计和调试留意事项。
接着,本文介绍了体系所用的数字水印相关算法的设计,主要介绍了算法思路。
本文的最后总结了前面讨论的内容,实现了一个基于DSP的数字水印检测体系,并指出了该体系在设计上的不足之处,以及下一步工作中须要解决的题目。
');【Abstract】Digital watermarking is one of technology of infoemation hiding, itis valued in 90\'s in 20 centuries and develop rapidly. Now, the digital watermark technology is extensively applied in theintelligent property right protection, anti-fake ticket in business trade, the voice and image data to conceal marking and distort, concealment communication and countermeasure etc. aspect. This thesis uses the peculiar property of digital watermarking in anti-fake printing, developed a detection of digital watermark system based on DSP.Firstly, this thesis introduced the background of our project, the development of digital watermarking and the application ofdigital watermarking.Secondly, this thesis described the design and implementation of the whole system. A TI TMS320VC5509A is selected as the heart of this system, acquired image data from a CMOS sensor, logical control implemented in a CPLD and stored data with aSRAM.Thirdly, this thesis discussed some tips about hardware design, especially about power design and debugging.And then, the algorithm of digital watermarking of this system was stly, this thesis summarized the content discussed above, and designed a detection of digital watermark system based on DSP and then made some suggestion to the next board.。
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XXXXXX大学
研究生DSP公共实验
实验报告
实验名称：数字鉴相器设计与DSP实现
学生学号：
学生姓名：
实验地点：
201X年X月
一实验目的
熟悉CCS 集成开发环境，掌握工程的生成方法；
掌握CCS 集成开发环境的调试方法；
在CCS 集成开发环境中设计数字鉴相器，并在DSP硬件平台上实现。
二实验设备
TMS320VC5502实验箱一套；
已经安装和配置Matlab以及开发环境的计算机一台。
三算法简介
鉴相器是锁相环中重要的组成部件，它是一个相位比较装置，用来检测输入信号相位与反馈信号相位之间的相位差。
输出的误差信号是相位差的函数。
鉴相特性可以是多种多样的，有正弦形特性，三角形特性，锯齿形特性等等。
正切数字鉴相器
通过环路的数学分析来建立数字鉴相器的数学模型，如图1所示为一种常用的数字锁相环。
图1 数字锁相环
输入：
VCO输出：，
通过同相、正交相乘器得到：
经过低通滤波器滤波之后，二倍频项被滤波器滤除，只有低频分量。
此处假设，为低通滤波器的系数，并假设上下支路的滤波器特
性相同，鉴相器为二象限正切鉴相器。
所以
经过环路滤波器得到控制电压：，实现对VCO的载频控制。
VCO输出相位可以表示为，
正弦数字鉴相器
正弦鉴相器是指鉴相器的输出是正弦函数，利用此函数来控制VCO的输出。
，
由上式可得
以上推导表明，无论是采用哪一种特性的鉴相器，VCO的输入是受控制的，环路滤波器输出为跟踪提供了所需的误差控制电压，但在环路未锁定之时控制VCO的频率、相位，向减小跟踪误差的方向调整。
当环路锁定之后，
很小，所以，可以从同相支路获得解调信息。
反正切数字鉴相器
反正切法是通过2路正交信号直接得到输入与输出信号的相位差，作为控制信号输出。
其函数表达式为：
消除符号模糊数字鉴相器
消除符号模糊鉴相法消除符号模糊鉴相法以作为控制信号。
其函数表达式为：
式中：函数为符号函数，其含义如下：
鉴相特性比较
正弦鉴相特性，也就是鉴相器的数学模型，
如图2所示。
由图可见，正弦鉴相器的输出是连续的，要扩展跟踪频带带宽，必须对图中k1点和k2点进行校正。
图2 正弦鉴相特性
正切鉴相特性如图3所示。
由于正切在处输出为无穷大，所以必须对输出进行限幅，才能保证跟踪的正确性。
另外，正切鉴相只是利用它的鉴相特性，所以对输出要进行校正，校正方法为，判断相邻两次的输出值，是否发生剧烈变化，否，则判断为在范围内，是，则把最后一次取反作为误差信号输出。
图3 正切鉴相特性
反正切鉴相特性如图四所示。
由反正切函数特性可知，反正切鉴相法的鉴相范围为。
图4 反正切鉴相特性
消除符号鉴相特性如图5所示。
由特性图可以看出，只有在区间内输入输出才有唯一对应关系，因此消除符号模糊鉴相法的鉴相范围为。
图5 消除符号鉴相特性
通过以上的介绍与分析，现将3种鉴相方法汇总如表1所示：
表1 3种常用鉴相方法特性汇总
四实验内容
在CCS 集成开发环境中设计该数字鉴相器，并在DSP硬件平台上实现。
实验结果仿真图如图6-11所示。
图6 低信噪比下反正切鉴相法跟踪图7 低信噪比下消除符号切鉴相法跟踪
图8 低信噪比下正弦鉴相法跟踪图9 低信噪比下消除符号鉴相法跟踪
图10 低信噪比下消除符号鉴相法跟踪图11 高信噪比下消除符号鉴相法跟踪由仿真图可以看出，在高信噪比情况下，反正切法在1×104点即稳定，跟踪误差最大为弧度；正弦法在2×104点处鉴相误差即为弧度，稳定时，最大鉴相误差在弧度左右；消除符号模糊法在×104点处鉴相误差即为弧度，稳定时，最大鉴相误差在弧度左右。
从图中可以明显看出，消除符号模糊法比正弦法先稳定。
由低信噪比和高信噪比情况下2组仿真图片分析对比可知：
（1）不论是在高信噪比还是低信噪比情况下，反正切法都有较快的频率跟踪速度，但是跟踪精度不如另两种方法。
因此，在对跟踪精度要求不高的情况下，采用反正切法最佳。
（2）低信噪比情况下，正弦法比另2种方法跟踪精度都要高,且跟踪速度与消除符号模糊法相当。
所以，若综合考虑，低信噪比下采用正弦法最佳。
（3）高信噪比情况下，消除符号模糊法与反正切鉴相法相比具有较高的跟踪精度，与正弦法相比具有较快的跟踪速度且精度与其相仿。
所以，若综合考虑，高信噪比下采用消除符号模糊法最佳。
本文对常见的3种鉴相方法进行了分析仿真与总结，得出了在不同条件下3种鉴相方法的使用原则，对设计人员具有一定的帮助。
五实验中的问题
通过本次实验，我基本熟悉了CCS的使用环境，对DSP程序的调试手段和调试方法也有所了解，并加深了我对DSP的理解。
对于鉴相器的设计也有了较深的认识，但对于深层次的理解与应用还有所欠缺。
六参考文献
[1]戴明桢﹑周建江,TMS320C54x数字信号处理器结构﹑原理及应用,北航出版南京航空航天大学研究生DSP 综合实验报告15 社,2001年
[2]张雄伟等,DSP芯片的原理与开发应用（第二版）,电子工业出版社,2000年
[3]薛年喜,MATLAB在数字信号处理中的应用（第2版）,清华大学出版社,2008年
[4]尹勇等,DSP集成开发环境CCS开发指南,北航出版社,2003年
[5]曾涛等,高速实时数字信号处理器SHARC的原理及其应用,北京理工大学出版社,2000年。