● 摘要
在科学和工程研究领域中，信号检测必不可少。然而由于各种传感器、测量仪器中存在噪声，同时还存在外界的干扰，被测信号常被淹没在噪声之中。因此，能将微弱信号从强背景噪声中提取出来的微弱信号检测系统已经成为了研究热点。 传统的微弱信号检测仪器存在着体积大、成本高、功耗多、灵活性差等缺点，这使得微弱信号检测系统的研究要向着小型化的趋势发展。本文为了解决上述问题，使用了具有数模混合信号处理功能的可编程片上系统（Programmable System on Chip, PSoC）芯片，在其基础上设计并实现了一个微弱信号检测系统。该系统在保持较高系统性能的同时，大大减小了系统的体积，减低了成本，并缩短了开发周期，很好的实现了系统的小型化设计。 论文的主要研究工作如下： 1、设计并实现了基于PSoC的微弱信号检测系统的硬件电路。详细讨论了检测系统中的硬件实现结构，包括电源模块、信号调理模块、Capsense实现系统动态重构模块、信号处理模块、编程模块、结果显示与接口电路，论述了系统各模块的具体实现方法，并从理论上对PSoC系统进行了噪声特性分析。 2、实现了PSoC的硬件配置和软件编程，并进行了微弱信号检测实验。这是系统设计的核心部分。为了达到较好的检测性能，根据不同被测信号采用了不同的检测算法，并设计了与算法相应的高精度信号处理硬件电路，这些电路实现的功能主要包括模拟信号的调理、模数转换、数字信号处理等。详细讨论了这些功能在PSoC中的实现方法、资源配置、参数设置以及软件编程实现。最后通过实验获得了设计系统的性能参数。 3、设计并实现了结果显示与接口电路。研究了检测系统中的外部设备及其相关标准，包括液晶模块、RS232串口和USB接口。在PSoC中编写了外部设备的配置程序，并在PC端编写了USB接口的驱动程序。为了实现与PC的通信，还编写了PC端的用户界面软件。