电子信息工程综合实践中信号处理系统的运用分析

2020-02-21陈卓

电子技术与软件工程 2020年13期

摘要：本文讨论了数字信号处理系统在电子信息工程的综合实践中的具体应用。数字信号处理系统正在各种领域中迅速使用，例如计算机、通信、机械、电子和网络。使用信号处理系统来改善电子信息工程的综合实践培训，不仅可以提高信号处理的能力和稳定性，而且灵活，功能强大的软件，友好的操作界面，高集成度、低功耗和高处理速度可以满足电子信息工程的大多数全方位实践培训需求，并对电子信息工程的发展产生深远的影响。

关键词：信号处理系统;通讯技术;信号传输

1 研究数字信号处理的基本应用、特征和意义

目前，信息技术是发展最为迅速的技术，在其高速发展之下，已经深入到了我们的生活之中，在我们每天的生活中，必须面对大量的数据。不仅信息量庞大，而且种类多、类型广，对于信息传播的即时性与处理速度要求高。

1.1 高速性能

在对信号传输与处理越来越高的现下，传统的信号处理系统的微处理器由于处理速度慢，已经无法适应于电子信息工程的实际发展需求，尤其是随着电子信息工程的不断发展，其要求越来越高，这种背景下，对信息处理的速度以及即时性要求极高，显然传统的微处理器已经落后于时代，而数字信号处理具有高速性能，其处理信号的速度快且实时性强，可以极大的提升信号处理系统的处理效率，进而提高电子信息工程的时效性，使电子信息工程适应发展越来越快的时代。数字信号处理采用了创新性的哈佛结构，其不同于传统的微信处理结构，在数据处理速度方面具有较大的优势，这是由于哈佛结构采取了创新的并行体系结构，其中程序模块和存储功能模块是独立配置的（以独立内存的形式），并且各种存储设备都可以通过独立支持来解决。这种并行架构为数字信号处理技术提供同时获得指令字和操作数的优势，大大提高了电子信息工程中信号处理系统的效率和处理水平。其次，处理的及时性水平。与电子信息工程中使用的传统通用微处理器相比，数字信号处理芯片更加注重提高信号处理的及时性，并具有用于实时数据处理的功能模块，这也扩大了电子信息工程的应用范围。

1.2 大规模集成的特点

随着集成电路的发展，处理器的体积越来越小，集成度越来越高，数字信号芯片的集成度极高，相比与传统的微处理器的电路结构而言，在功能、控制精度、稳定性、可靠性以及集成程度上都有极大的提高，而且有效的减小了芯片处理的体积。尤其是随着电子信息工程的应用范围越来越广，应用环境越来越复杂，数字信号处理芯片体现出了更大的优势，其小体积、可靠性强以及功能多的特点可以适应更多的应用场景和应用环境，且随着技术的发展，其优势还在不断提升与加强。

1.3 可编程性和可控性功能

数字信号处理芯片还具备可编程性与可控性强的特点，这代表了数字信号处理芯片可以根据实际情况进行适当的修改与升级，从而提升其适应性和性能。数字信号处理芯片不仅可以对接收到信号进行增强和修改，而且可以通过远程控制对数据信号进行编译，因此其不仅可以实现信号转换、分析等功能，而且可以完成语言、图像等信息的处理，可以而且还广泛用于数字信号处理的管理与运行、执行各种滤波任务不会引起设备故障和操作影响，这也是数字信号处理特性可控性的主要体现之一。

1.4 应用价值

由于技术的不断发展，实际应用中不同的电子信息设备之间存在着一定的差异性，其采用的信号处理系统也有所差别，这导致了使用传统的信号牌处理方式无法满足不同设备之间信号传输的要求，难以实现不同设备之间稳定准确的传输信号。另外，在计算机技术不断进步的情况下，虽然电子信息工程中计算机应用的比例不断提高，在电子信息工程中对准确识别计算机硬件的性能要求也越来越高，信号复杂性也越来越高，因此即时处理的要求也越来越高。这就要以数字信号处理芯片强大的处理能力，对各种复杂的信号频率进行处理，以实现稳定的信号传输功能。再者，电子信息工程是一门复杂的实践专业，其综合多个学科的知识与内容，在教育实践中，传统实验设备的使用不仅操作繁琐、尺寸大、细节繁多、而且学生也很难掌握，很难像在数字信号处理中演示诸如滤波器变换，卷积计算，傅立叶变换和希尔伯特变换之类的操作。

2 数字信号处理的主要功能模块和应用领域的研究

2.1 数据转换与处理

首先，在数字信号处理操作期间，ISA总线技术的内部配置和应用将转换数字信号处理电信号，然后实时且远程地传输转换后的信号，并确保信号传输的稳定性、及时性和完整性。其次，PC处理器和其他处理器对接收到的信号进行深度处理，并根据接收到的信号的指令执行各种控制操作。

2.2 存储和管理信号

在信号处理系统的操作期间，不仅需要執行数字信号处理信号的实时接收、实时处理和传输，而且还需要收集和存储信号。另外，数字信号处理将各种传输信号显示为可视化图表，然后信号处理系统管理员可以根据这些图表设置各种参数指示器和控制系统界面。使用信号处理系统管理界面，管理人员可以使用各种关联程序以复杂的方式管理信号处理。

3 数字信号处理在电子信息工程综合实践中的实际应用

3.1 整个系统结构

开发的综合实践电子信息工程平台基于数字信号处理技术，主要由两部分组成：数字信号处理系统和微机。该平台相对简单快速，操作员易学。通过计算机输入信息后，它可以有效地将信息传输到数字信号处理器。在这种情况下，信息和数据处理结果也将显示在计算机上。这样就完成了整个过程。微机控制主要包括数字信号处理和操作。操作员负责输入数据，数字信号处理负责输出数据。数字信号处理单元主要执行数据存储，处理和传输。

3.2 微机单元

在电子信息工程的综合实践实验中，微型计算机起着重要作用，它可以将实验操作员与实验处理过程紧密地联系在一起。使用数字调制解调器，FFI，数字滤波器，语言分析和全面的语言信号处理功能选择实验内容后，可以有效地收集相关信息，并采取了许多实验步骤，例如数字频率转换，图像处理和自动化。测量完成。此外，数字信号处理系统中还具有模拟学习功能。微型计算机单元结构使用专业的通讯接口将实验指令传输到实验者。收到实验指令后，负责信息的主控制器应执行适当的操作，并同时有效地分析和存储数字信号处理结果，并向实验操作员提供控制权，以便实验者可以使用微计算机接口执行适当的实验程序，大大节省了实验过程，也可以保证实验的准确性。在信号处理系统的运行过程中，微机单元在整个系统中占有极其重要的应用位置，是电子信息工程中人员与过程之间紧密联系的关键环节。例如，在选择信号处理系统的目的之后，管理者或用户可以使用微计算机单元和各种系统功能模块以及随后的信息来收集分布在电子信息技术的辐射范围内的电信号以及进行一系列处理过程，例如信号频率转换和自动测量。最后，微机单元在信号处理系统的界面中以图表等形式显示信号处理的结果，方便管理者和用户查询数据处理的结果。

3.3 数字信号处理单元

在信号处理系统运行期间，为了确保收集和连接的电信号的真实性和安全性，有必要使用系统处理单元以信号滤波的形式增加信号电压并确保信号完整性。扩展后的信号电压满足传输通道的特定要求。然后，处理单元对滤波后的信号执行一系列处理过程，例如变换、恢复、放大和瞬时信号传输，并且还收集并存储接收、处理和输出的信号。在该单元中，主要单元是数字信号处理芯片，它完成信号处理并通过芯片的操作来控制信号的输入，输出和访问。

4 数字信号处理系统在电子信息工程综合实践中的应用

4.1 数字信号处理系统的软硬件组成和运行

4.1.1数字信号处理系统的硬件结构

其一是中央数字信号处理单元，主要执行数字运算和转移，前向通道包括模数转换电路和外部电路;其二，返回通道包括数模转换电路和其他电路，主要负责将输出的数字信号转换为模拟信号;其三是解码方案，主要负责恢复给定符号的二进制代码;其四是接口电路，主要负责数据传输和与计算机的通信控制;其五是电源电路，主要实现数字和模拟电源的分离以及输入极性保护和电压稳定性。

4.1.2数字信号处理系统的软件结构

首先，根据通信要求，传输条件和整个通信系统的操作模式，启动数字信号处理初始化完成;其次，加载程序，将要处理的模拟数字信号处理数据或要执行的应用程序从计算机下载到数字信号处理存储区，然后将PC指针移到要执行的程序上;最后，在数字信号处理和计算机之间控制和交换数据。由于数字信号处理和计算机具有各自的操作设备，它们的工作频率不同且彼此独立，因此，为了确保在数字信号处理过程中可靠的数据交换，设置了特殊的控制字和控制信号地址以实现相互通信关系，数字信号处理以及计算机控制和数据交换。

4.2 数字信号处理系统在电子信息工程的综合实践中的应用示例

用于无线网络管理的温度监控器设计：

4.2.1设计要求

无线温度传感器的设计与制造。当温度传感器检测到温度时，数据由单片机处理，相应的数据信息通过无线收发器模块显示在LCD屏幕上。同时，增加了超温报警功能，但是当温度达到指定值时，主机将蜂鸣并发出蜂鸣声。用keiIC开发系统程序，并使用单芯片计算机系统模拟硬件。仿真成功后，将进行物理生产和调试。

4.2.2系统设计

无线控制温度控制系统主要由主机和从机组成。主站负责接收无线信号，显示温度并在超出限制时发出警报，而从站负责收集温度并无线传输信号，等待一分钟，以便DS18820温度传感器监视温度，AT89C52微控制器将处理DS18820收集的数据，然后通过NRF24L01模块发送信号。在接收侧，接收到的信号也通过NRF24L01发送到控制器，并显示在LCD1602上。

4.2.3软件设计

如今，微控制器被广泛引用。为了方便程序的加载，移植，操作和维护，有必要使用适当的编程语言进行开发。AT89C52单片机属于51系列单片机，主要采用汇编语言和C语言两种形式，在本系统中，所选的DS18820温度传感器具有测温系统简单，测温精度高的特点，但在实际应用中，硬件成本较低，补偿通常需要相对复杂的软件。因此，为了确保严格的读写顺序，编程语言为keiIC，其生成机器码的效率非常高。

4.3 改进的信号处理设备的建议

（1）电子信息设备的质量保证：如果信号处理系统是为了确保市场的长期发展，则必须适应时代的要求。在日常生活中使用可靠的数字处理系统无疑需要性能和稳定性。因此，有必要确保电子设备的结构部件的质量。电子信息设备制造商的相关人员必须仔细研究相关标准和产品质量数据，拥有适当的技术设施，并满足施工要求，然后才能进行操作。同时，产品监控必须合法，并且生产必须符合国家和行业标准。

（2）改进电子设备技术并优化设计：为了适应各种行业，促进电子设备的发展，必须进行优化，另外，不断的更新和技术创新可以提高电子设备的质量。

（3）提高售后服务质量：售后服务不仅可以提了解电子设备的缺点，而且及时进行调整，提高电子设备的品牌形象。相關人员必须增强售后服务的战略意识，认识到售后服务的重要性。

5结束语

电子信息工程是一种实用性强以及复杂的综合性应用，传统的信号处理方式已经难以满足快速发展的需求，这种情况下数字信号系统的应用与发展势在必行。其具有强大的数据处理能力，且集成度高，体积小、能耗低，且易于操作，对于电子信息工程综合实践中信号处理系统的发展至关重要。

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