本发明专利技术提供了一种自动化测绘单片机系统中数字滤波器幅频特性曲线的系统，包括依次连接的PC机、CAN报文收发器、被测系统、信号发生器；所述PC机内部包括主控模块、信号控制模块和曲线绘制模块，PC机是所述三个软件模块的运行平台，并提供USB接口用于连接CAN报文收发器和信号发生器；所述被测系统和信号发生器通过双绞线进行连接；所述信号发生器和PC机通过USB线进行连接。本发明专利技术提出的自动化系统可以在全数字系统中实现，即在工程应用中，可以在原有的单片机系统中增加软件测试语句，通过计算输入信号的理论结果以及检测系统的实际结果，系统自动测绘出对应的幅频特性曲线，不需要增加额外的硬件成本或者设备成本。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种自动化测绘单片机系统中数字滤波器幅频特性曲线的系统，包括依次连接的PC机、CAN报文收发器、被测系统、信号发生器；所述PC机内部包括主控模块、信号控制模块和曲线绘制模块，PC机是所述三个软件模块的运行平台，并提供USB接口用于连接CAN报文收发器和信号发生器；所述被测系统和信号发生器通过双绞线进行连接；所述信号发生器和PC机通过USB线进行连接。本专利技术提出的自动化系统可以在全数字系统中实现，即在工程应用中，可以在原有的单片机系统中增加软件测试语句，通过计算输入信号的理论结果以及检测系统的实际结果，系统自动测绘出对应的幅频特性曲线，不需要增加额外的硬件成本或者设备成本。【专利说明】
本专利技术属自动化分析及测量控制
，涉及一种自动化测绘数字滤波器幅频 特性曲线的系统及其测绘方法。
技术介绍
数字滤波器和模拟滤波器相似，可分为低通、高通、带通和带阻等形式。传统模拟 滤波器主要靠硬件实现，包括电阻、电容和电感等元器件，而数字滤波器在硬件上主要涉及 A/D转换器、D/A转换器、寄存器、存储器及微处理器等。数字滤波器还可以通过编程用软件 算法来实现。 滤波器的频率响应特性是分析滤波器性能和稳定性的重要手段之一，也是滤波器 理论的核心分析方法。频率响应特性包括幅值响应和相位响应，反映在曲线上，就是幅频特 性曲线和相频特性曲线。滤波器的幅频特性曲线在滤波器的设计、模拟、实现和验证阶段都 起着极其重要的作用。 现有技术中绘制滤波器的幅频特性曲线一般有以下几种方案： a)通过数学建模获得滤波器的传递函数来分析。这种方案一般在滤波器设计阶段 用来分析理想情况下的幅频特性，当滤波器在单片机中实现后，其数学模型和传递函数很 难精确获得，因此方案a不适用于实际工程应用； b)购买幅频特性测试仪，通过仪器扫频的方式来获得系统的幅频特性曲线。这种 方案价格昂贵、体积庞大、操作不便，最主要的是，目前市面上的幅频特性测试仪主要针对 硬件模拟滤波器设计，无法测得单片机系统中的数字滤波器的幅频特性； c)通过正弦波扫频实验的方式近似测得滤波器的幅频特性曲线。这种方案通过开 关及旋钮用手工的方法逐点测量，效率低、易出错，而且很难获得幅频特性曲线的全部细 节，难以在实际工程应用中推广。 专利文献1(CN202837415U)中公开了一种幅频特性测试系统，包括依次连接的激 励信号发生器、交流恒流电路、被测网络、信号峰值检测电路、微处理器、人机界面。被测网 络输出的信号通过信号峰值检测电路检测出与信号幅度峰值相关的信号，并通过微处理器 接收处理、计算，测量出当前频率的幅频特性。通过微处理器的循环控制，完成幅频特性曲 线的自动绘制。 专利文献2(CN201220680023.8)中公开了一种便携式幅频特性测试仪，包括单片 机控制模块、扫频信号源、电压测量模块和显示屏。其中电压测量模块用于测量被测网络输 出的交流信号。被测网络的交流信号经过专用芯片的电压跟随后，由AD637芯片转换成具有 有效值的直流信号，传输给单片机的输入端口进行电压采集，存储在单片机中，然后将结果 显示在显示屏上。 专利文献3(CN201410145831.8)公开了一种获取滤波器幅频响应特性的方法，包 括步骤1:采集滤波器系统、频率点集;2:对滤波器进行幅频响应计算;3:滤波器输出相应的 幅值到设备。本专利技术提供的用于滤波器幅频响应特性的方法，通过对滤波器的系统函数，运 用了 Z平面上单位元的数字频率的关系，推导出滤波器的幅频响应计算方法。 专利文献4 (CN201510645735.4)公开了一种幅频特性曲线的绘制方法，这种方法 一次输入合成的激励源信号，以及测得的输出信号，就可以通过计算得到幅频特性曲线。另 外，本专利技术提出的测试方法可以在全数字系统中实现，即在工程应用中，可以在原有的硬件 平台上增加相应的软件程序，通过输入合成的激励源以及检测系统输出就可以通过软件测 得系统的幅频特性曲线。 对于专利文献1、专利文献2的系统均可以适用于实际工程应用，但是系统中都包 含了滤波器输出信号的测量装置，也就是说这两套系统仅仅能够适用于硬件模拟滤波器的 幅频特性曲线绘制，而当面对全数字滤波器应用时，这两套系统则无法测量出全数字滤波 器的滤波结果，导致幅频特性曲线无法绘制。 专利文献3的方法根据滤波器理论和实际采集的数据推导出滤波器的幅频响应计 算方法，并不能反映实际工程应用中的数字滤波器的幅频特性。 专利文献4中的方法是一次性输入合成信号，根据理论计算值和实际测量值比较 得到幅频特性曲线，此系统也可以运用在全数字的滤波器系统中。但是，此系统中提及的信 号合成步骤并没有实际的硬件装置，实际工程应用中也很难获得，【专利技术人】在系统验证阶段 不得不采用Matlab建模的方式。所以此方法很难推广到实际的工程应用当中。 专利文献1、专利文献2、专利文献3和专利文献4均没有考虑可变滤波器幅频特性 曲线测量的需求，因此，如果被测系统需要测量可变滤波器的所有幅频特性曲线，上述四种 方法都需要手工切换和记录，导致测试效率急剧下降。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，克服上述方案的缺陷，提供一种能够适用于单片机 系统中数字滤波器、测试效率高的幅频特性曲线的测绘系统，此测绘系统对工程中的可变 数字滤波器依然适用。 为解决上述技术问题，本专利技术提供一种自动化测绘单片机系统中数字滤波器幅频 特性曲线的系统，包括依次连接的PC机I、CAN报文收发器2、被测系统3、信号发生器4; 所述PC机1内部包括主控模块5、信号控制模块6和曲线绘制模块7，PC机1是所述三 个软件模块的运行平台，并提供USB接口用于连接CAN报文收发器2和信号发生器4; 所述PC机1和CAN报文收发器2通过USB线进行连接;所述CAN报文收发器2和被测系 统3通过CAN总线连接;所述被测系统3和信号发生器4通过双绞线进行连接;所述信号发生 器4和PC机1通过USB线进行连接； 所述CAN报文收发器2主要用于接收主控模块5的控制命令，并将控制命令通过CAN 总线发送给被测系统3、接收被测系统3的实际滤波结果，并将实际滤波结果通过USB线发送 给主控模块5;所述被测系统3中包含待测数字滤波器、CAN通信接口、CAN报文收发程序及命令响 应程序;主要用于对输入信号进行滤波，得到实际滤波结果并将结果发送到CAN总线、接收 主控模块5的控制命令后修改待测数字滤波器的参数;所述参数包括中心频率、品质因子Q; 所述信号发生器4接收信号控制模块6的控制参数，根据控制参数生成所需频率、 幅值的正弦信号，并通过双绞线将所需频率、幅值的正弦信号发送给被测系统3; 上述所需频率在扫频的初始频率和终止频率范围内；初始频率最低可以设置为 0.1 HZ，精度为0.1 HZ，终止频率为被测系统3中的ADC采样频率的一半;若被测系统中3中的 ADC采样频率为IOOKHZ，则扫频的终止频率为50KHZ;上述所需幅值的范围为0~IOV，精度为 Imv ； 所述主控模块5用于自动化测绘的总体控制，包括系统初始化、计算当前频率信号 滤波前的理论结果、通过USB线将控制命令发送给CAN报文收发器2、接收来自CAN报文收发 器2的实际结果本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种自动化测绘单片机系统中数字滤波器幅频特性曲线的系统，其特征在于：包括依次连接的PC机(1)、CAN报文收发器(2)、被测系统(3)、信号发生器(4)；所述PC机(1)内部包括主控模块(5)、信号控制模块(6)和曲线绘制模块(7)，PC机(1)是以上三个软件模块的运行平台，并提供USB接口用于连接CAN报文收发器(2)和信号发生器(4)；所述PC机(1)和CAN报文收发器(2)通过USB线进行连接；所述CAN报文收发器(2)和被测系统(3)通过CAN总线连接；所述被测系统(3)和信号发生器(4)通过双绞线进行连接；所述信号发生器(4)和PC机(1)通过USB线进行连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吕贵林，陈涛，刘时珍，李朴，于滢，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22
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