一种用于激光光谱信号分析的数字信号处理器的制作方法

1.本实用新型涉及信号传输技术领域，具体而言，涉及一种用于激光光谱信号分析的数字信号处理器。


背景技术：

2.在激光光谱气体分析技术中，不同波长的光与待测气体发生反应后，通过高灵敏的传感模块，会产生微弱的电信号，该电信号经过初级放大后，会被采集到上位机中，上位机通过复杂的算法处理后，生成可读的数据，从而完成气体分析过程。同时，在探测过程中，还需要生成相应的模拟信号用以控制激光器的输出，从而实现对激光器的调谐。
3.在上述过程中需要用到的一种很重要的设备，就是数据采集卡，俗称板卡。板卡既可以将采集的模拟信号生成数字信号，亦可以将设定的数字信号转换成对应的模拟信号进行输出，从而实现数字计算机和模拟器件的数据转换。但是现有的数据采集卡有其局限性：（1）体积大，通道数过多，能耗大，有些甚至需要单独的电源系统供电。（2）价格昂贵，通常几千到上万元不等。（3）只有模数转换、数模转换和通用i/o接口，没有单独的数据分析功能，需要和上位机软件配合使用。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本实用新型实施例的目的在于提供一种用于激光光谱信号分析的数字信号处理器。
5.一种用于激光光谱信号分析的数字信号处理器，包括：
6.主控制器；
7.第一adc驱动器，与所述主控制器连接；
8.第一模数转换芯片，分别与所述第一adc驱动器和第一adc输入端口连接，用于将激光光谱测量中生成的模拟电信号转换为数字信号，并将所述数字信号传输到所述主控制器进行处理；
9.数据传输端口，与所述主控制器连接，用于将处理后的数字信号传输到上位机。
10.优选的，还包括：
11.数模转换芯片，与所述主控制器连接，用于将所述主控制器生成的数字调频信号转换为模拟调频信号。
12.优选的，还包括：
13.dac输出端口，与所述数模转换芯片连接，用于将所述模拟调频信号传输到激光器控制器中进行激光调制。
14.优选的，还包括：
15.激光器电流输出端口，与所述主控制器连接，用于将所述主控制器生成的电流信号传输到激光器中。
16.优选的，还包括：
17.gpio，与所述主控制器连接；
18.jtag接口，与所述主控制器连接。
19.优选的，还包括：
20.激光器控制器连接端口，与所述主控制器连接。
21.优选的，还包括：
22.温度控制器连接端口，用于与温度控制器连接；
23.激光器连接端口，与所述温度控制器连接端口连接，用于与激光器连接。
24.优选的，所述数据传输端口为usb数据端口。
25.本实用新型提供的一种用于激光光谱信号分析的数字信号处理器的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型生成的数字信号可直接使用usb数据端口在上位机进行读取，不需要在上位机上安装各种分析软件，使信号采集人员可以摆脱繁琐的板卡连接程序和上位机配置，实现一键式数据采集和分析。
26.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
27.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1示出了本实用新型实施例所提供的一种用于激光光谱信号分析的数字信号处理器的立体图；
29.图2示出了本实用新型实施例所提供的一种用于激光光谱信号分析的数字信号处理器的俯视图；
30.图3示出了本实用新型实施例所提供的一种用于激光光谱信号分析的数字信号处理器的背面图；
31.图4示出了本实用新型实施例所提供的一种用于激光光谱信号分析的数字信号处理器的原理图。
32.1、gpio；2、主控制器；3、jtag接口；4、第一模数转换芯片；5、第一adc输入端口；6、第二adc输入端口；7、第三adc输入端口；8、第二模数转换芯片；9、dac输出端口；10、数模转换芯片；11、激光器电流输出端口；12、激光器连接端口；13、温度控制器连接端口；14、激光器控制器连接端口；15、电源插口；16、电源开关；17、usb数据端口；18、外部控制按键；19、复位按键；20、测试指示灯；21、第一adc驱动器；22、第二adc驱动器；23、外部存储器；24、复位电路；25、串口通讯芯片。
具体实施方式
33.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便
于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
34.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
35.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
36.本实用新型实施例的目的在于提供一种用于激光光谱信号分析的数字信号处理器，以解决现有激光采集板卡，需要依赖上位机实时处理光谱信号的问题。
37.请一并参阅图1-3，一种用于激光光谱信号分析的数字信号处理器，包括：主控制器2、第一adc驱动器21、第二adc驱动器22、第一adc输入端口5、第二adc输入端口6、第三adc输入端口7、第一模数转换芯片4、第二模数转换芯片8和数据传输端口。
38.第一adc驱动器21，与所述主控制器2连接；第一模数转换芯片4，分别与所述第一adc驱动器21、第一adc输入端口5和第二adc输入端口6连接，用于将激光光谱测量中生成的模拟电信号转换为数字信号，并将数字信号传输到主控制器2进行处理；数据传输端口，与所述主控制器2连接，用于将处理后的数字信号传输到上位机。进一步的，本实施例中的数据传输端口为usb数据端口17。
39.需要说明的是，在本实施例中，主控制器2的型号优选为tms320f28335ptp，第一模数转换芯片4的型号优选为ad7903brqz。第二模数转换芯片8的型号优选为ad7915bcpz。第二adc驱动器22，与所述主控制器2连接，第二模数转换芯片8分别与第二adc驱动器22和所述第三adc输入端口7连接，其作用与第一模数转换芯片4相同，对此不再赘述。
40.本实用新型生成的数字信号可直接使用usb数据端口17在上位机进行读取，不需要在上位机上安装各种分析软件，使信号采集人员可以摆脱繁琐的板卡连接程序和上位机配置，实现一键式数据采集和分析。
41.进一步的，本实用新型在上述实施例的基础上还包括：数模转换芯片10、dac输出端口9和激光器电流输出端口11。
42.数模转换芯片10，与所述主控制器2连接，用于将所述主控制器2生成的数字调频信号转换为模拟调频信号，且在本实施例中数模转换芯片10的型号优选为ad5721bruz。dac输出端口9，与所述数模转换芯片10连接，用于将所述模拟调频信号传输到激光器控制器中进行激光调制。激光器电流输出端口11，与所述主控制器2连接，用于将所述主控制器2生成的电流信号传输到激光器中。
43.进一步的，本实用新型在上述实施例的基础上还包括：
44.gpio1，与所述主控制器2连接，为扩展类接口，可以对相关设备进行统一管理和控制。jtag3为编程接口，是将程序烧写到主控制器2的接口。复位电路24与主控制器2连接，可通过按压复位按键19，使主控制器恢复到起始状态。外部控制按键18与主控制器2连接，为
扩展类按键。串口通信芯片与主控制器2连接，用于主控制器与上位机之间的通信。
45.本实用新型的数字信号处理器上还设置有激光器控制器连接端口14、温度控制器连接端口13和激光器连接端口12。
46.激光器控制器连接端口14，与所述主控制器2连接，是激光器控制器与主控制器2的通信接口，用于根据主控制器2发送的控制信号调控激光器的参数。温度控制器连接端口13，是激光器上的温度控制器的连接接口，用于与温度控制器连接；激光器连接端口12，与所述温度控制器连接端口连接，用于将温度控制器与激光器连接在一起；其中，温度控制器可控制激光器的温度，用于为激光器散热。
47.图4为本实用新型提供的一种用于激光光谱信号分析的数字信号处理器电路图，如图4所示，本实用新型的数字信号处理器主要由超低噪声电源管理模块，模数/数模转化模块，dsp信号处理模块（主控制器），数据传输模块构成。进一步的，ad7903_spi为第一模数转换芯片4与主控制器2之间的通信，ad7915_spi为第二模数转换芯片8与主控制器2之间的通信，ext_ram为外部存储器23与主控制器2之间的通信，sci_tx和sci_rx为串口通讯芯片25与主控制器2之间的通信，reset为复位电路24与主控制器2之间的通信，dac_port为数模转换芯片10与主控制器2之间的通信。qcl_pwr_on和qcl_en为主控制器2与激光器控制器连接端口14之间的通信，test为主控制器2与测试指示灯20之间的通信，xint为主控制器2与外部控制按键18之间的通信。本实用新型可通过利用数据传输模块采集激光光谱技术中的微弱电信号，通过dsp信号处理模块对电信号进行快速实时处理，生成可用数字信号并传输到上位机端。
48.本实用新型生成的数字信号可直接使用上位机进行读取，不需要在上位机上安装各种分析软件，使信号采集人员可以摆脱繁琐的板卡连接程序和上位机配置，实现一键式数据采集和分析。此外，本实用新型通过将各个端口和芯片集成在双面六层pcb板上，不仅可以将数字信号处理器的尺寸缩小到一张信用卡大小，方便应用到例如光学实验和仪器仪表开发领域，还可以使激光光谱气体分析系统具有便携，易用，成本低，功耗低，处理速度快等优点。
49.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换的技术方案，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。