基于DDS的礦山信號處理系統研究

黨志軍，任俊軍，吳甜甜

（鄭州成功財經學院，信息與機電工程學院，河南 鞏義 451200）

礦山信號處理是利用信號自身的組抗性特征，同時采取聲電轉換裝置來實現信號的收發轉換，進而利用電壓器來發射電壓以此來進行礦山周圍信號的數據采集及功率放大等。本文所研究的基于DDS的礦山信號處理系統在實現礦山信號采集、信號處理以及信號識別等領域當中具有較高的應用價值。

基于DDS的礦山信號處理系統設計方案，在信號輸入和輸出端都能夠有效的反映出信號的類型以及信號的脈寬，最終實現信號的D/A轉換及信號測量，從而進行信號波束處理，最終實現多功能的礦山通信信號處理。

1 系統整體構架研究

基于DDS的礦山信號處理系統采取了STC89C52來作為AD電路的外圍器件，同時它還采取了數字式頻率合成器DDS來進行信號調制和限號出來，最終實現了礦山信號的匹配濾波放大及可控增益放大。與此同時，它還使用了低功耗的S3C240作為系統的核心板，以此來實現礦山通信信號的多渠道采集及處理。

2 系統硬件研究

本文所研究的基于DDS的礦山信號處理系統的硬件設計主要包括了兩部分，分別是礦山信號處理器模塊的設計和信號處理通信總線的設計，它們二者的結合能夠有效的實現礦山信號處理的采集。系統模塊設計主要包括以下五大模塊：自動增益控制模塊、濾波電路模塊、復位電路模塊、上位機通信模塊以及模擬信號預處理模塊。

2.1 自動增益控制模塊

自動增益控制模塊是實現礦山信號采集后的通信信道和增益放大的均衡功能，它主要以DDS為主控芯片，同時構建自動增益放大模塊建波電路，以此將收集到的礦山信號輸出到A/D裝換器當中進行采樣，實現礦山通信信號的頻譜分析與增益放大。

2.2 濾波電路模塊

濾波電路模塊的主要功能是實現礦山信號的抗干擾濾波，以此來使輸出的礦山信號實現理想狀態下的增益，把增益值控制在-80dB～80dB之間，同時采取DDS技術開展濾波電路的程序放大設計，設計相應的可調電阻，以此來實現礦山通信信號的逐級當大輸出。

2.3 上位機通信模塊

上位機通信模塊是實現基于DDS的礦山信號處理系統信號傳輸和信號交互的功能模塊。通過CPLD編程來進行ADM706SAR礦山通信信號總線的設計，同時在利用DSP單獨構工業標準code，在此基礎之上，把信號數據由DMA控制器進行讀取或者寫入，以此來使實現礦山信號的收發和轉換。

3 系統軟件研究

基于DDS的礦山信號處理系統在進行IED信號采集和信號交互需要DDS作為中間件，以此來獲取相應活動的信號。

根據系統運行具體分為以下幾個步驟：信號顯示、信號查詢和調度控制。

3.1 信號顯示

信號顯示主要包括礦山的基本信息、基礎設施運行狀況以及實時曲線顯示等內容。礦山的每日信號收發數量是系統檢測的重要內容，同時它也是系統運行的最終目的，在獲取信息之后要及時進行人機交互，以此來挖掘信號數據的最大價值。

3.2 歷史信號查詢

歷史信號查詢是從歷史數據庫里面讀取事故發生時期的相關設備信息，從而為事故的成功解決提供有效的幫助。當系統運行出現報警事故時，系統平臺不僅僅能夠有效的顯示出事故報警的來源、事故的類型以及事故的時間等信息，同時系統還能夠將這些數據錄入到歷史信號系統庫當中，方便日后的查詢，為日后數據查詢打下基礎。

4 實驗論證分析

為了保證本文所研究的基于DDS的礦山信號處理系統具有有效的實效性，進行了此次實驗論證分析。如表1所示為相關的實驗數據。

通過實驗研究發現，與傳統的礦山信號處理系統相比較，本文所研究的基于DDS的礦山信號處理系統具有明顯的優勢，其信號收集范圍較大、收集成本較低、收集周期較短，并且其信號收集率相對較高，高達92%。

表1 實驗數據表

5 結語

本文研究了基于DDS的礦山信號處理系統，采取了硬件設計方法對自動增益控制模塊、濾波電路模塊、復位電路模塊、上位機通信模塊以及模擬信號預處理模塊進行了硬件設計。

通過研究表明，所設計的基于DDS的礦山信號處理系統，系統穩定性較好，改善了礦山通信信號處理的性能。