（电路与系统专业论文）蝙蝠发声声场强度分布测量仿真系统的研究.pdf

摘要 【蝙蝠是翼手日( c h i r o p t e r a ) 动物的统称，是世界上分布最广、进 化最成功的哺乳动物类群之一，除南北极以及大洋中过于偏远的荒岛 外，地球上各种陆地生态环境都有蝙蝠的分布。在进化的过程中，蝙 蝠避开与其他海陆兽类的竞争而飞向天空；在空中，回声定位系统的 高度进化使它们避开与鸟类的竞争而占据了独特的生态位黑暗的 夜空。蝙蝠擅长在夜间活动，它们的视觉较差，听觉却异常发达。因 为蝙蝠能够有效地利用回声定位，所以在夜间或十分昏暗的环境中也 能自由飞翔并准确无误地捕捉猎物。因此对其回声定位系统的研究有 着明显的意义。根据调研我们知道矿，从生态学角度对蝙蝠的叫声研究 多集中在对信号本身的时频特性研究。而从声学本身出发看待蝙蝠信 号，它的空间三维场强分布是不可忽视的一个特征，有重要的研究价 值国内外在蝙蝠声场强度分布的系统测量与研究方面尚无专门文献 对其做出阐述。且由于蝙蝠的叫声是脉冲形式的超声波，因而要求测 量系统必须采用专用的数字信号处理设备才能满足测量要求。产一 基于目前尚无合适专用仪器的情况，拟用t i 公司生产的5 4 系列定 点d s p 芯片t m s 3 2 0 v c 5 4 0 2 为核心自行设计一套专用仪器研究蝙蝠 声场强度分布。本论文正是对前期尝试性探索工作的总结。整个论文 分为六部分。首先，介绍研究蝙蝠回声定位信号的意义，目前的研究 手段以及研究成果，提出对其声场测量的学术意义。接着，从声学角 度阐述对于蝙蝠声场强度的分布特征的理论预测，从理论角度分析我 们在现阶段实验中所要采集蝙蝠信号的特性。然后对工作中遇到的 几个关键问题进行逐一讨论。接下来依次为实验系统硬件、软件的具 体讨论。最后为实验结果。随过j 二述工作我们希望可以对蝙蝠叫声从 声场分布角度进行仿真研究，、为后续工作打下基础。、l 关键词：蝙蝠i 回声定位系统；t m s 3 2 0 v c 5 4 0 2 ，、蝙蝠声场强度分栉 a 转s t r a c t b a ti st h eg e n e r a ld e s i g n a t i o no fc h i r o p t e r aa n i m a l si ti sak i n do f b r e a s t f e e dm a m m a lm a i c hm o s t e x t e n s i v e l y d i s t r i b u t e da n dm o s t s u c c e s s f u l l l ye v o l v i n g b a t s d i s t r i b u t ei na l lk i n d so fl a n d e c o l o g y e n v i r o m e n t si nt h ew o r l de x p e c tt h es o u t hp o l e ，t h en o r t hp o l ea n ds o m e r e m o t ei s l a n d sw h i c ha r ei no c e a n s 。d u n n gt h ee v o l u t i o nb a i tf l y st oa v o i d c o m p e t i t i o n s 、埘t ho t h e ra n i m a l sw h i c hl i v ei no c e a no ro nl a n d s u c c e s s f u l e v o l u t i o no fe c h o l o c a t i o n s y s t e m i nt h e s k y m a k e st h e ma v o i d c o m p e t i t i o n sw i t h b i r d s s ot h yo c c u p i e das p e c i a le c o l o g i c a ln i c h e - s k y o f n i g h t b a ti se x p e r ti na c t i v i n gd u r i n gt h en i g h t i th a sap o o rs e n s eo f s i g h tw h i l ea nu n u s u a ld e v e l o p e ds e n s e o fh e a r i n g ，b e c a u s eo fu s i n g e c h o l o c a t i o ne f f e c t i v e l yt h e yc a r lf l y f r e e l ya n dc a t c he d i b l e sa c c u r a t e l y d u r i n gt h en i g h to ri nv e r yd a r ke n v i r o m e n t s 。s oi ti sv e r ym e a n i n g f u lt o s t u d y t h e i re c h o l o c a t i o nc a l l si n e c o l o g y c o n c e n t r a t e si n r e s e a r c h i n g t i m e - f r e q u e n c y c b a r a t e r so ft h e s i g n a l s b u t i na c o u s t i c st h et h r e e d i m e n s i o nf i e l di n t e n s i t yd i s t r i b u t i o ni ns p a c ei sa nu n i g n o r a n tc h a m c t e ro f t h es i g n a lo fb a ta n di sv e r yv a l u b l et ob er e s e a r c h e dt h e r ea r en o ta n y s p e c i a ld o c u m e n t s a b o u t s u r v e y i n ga n ds t u d y i n g t h et h r e ed i m e n s i o n sf i e l d i n t e n s i t yd i s t r i b u t i o ni ns p a c eo fb a t f u r t h e r m o r e ，t h ec a t l so f b a t sa r e s u p e r s o n i cp u l s e ，s o i ti s v e r yn e c e s s a r yt o u s e s p e c i a ld i g i t a ls i g n a l p r o c e s s i n ge q u i p m e n t s b e c a u s et h e r ea r en os p e c i a li n s t r u m e n t sw ep l a nt od e s i g nas p e c i a l i n s t r u m e n tt os t u d yt h es o u df i e l di n t e n s i t yd i s t r i b u t i o no fb a t ，w eu s ef i x p o i n td s p st m s 3 2 0 v c 5 4 0 2a sac o r ec h i pw h i c hi sm a d eb yt i t h i s p a p e rs u m m a r i z e st h ew o r kw h a tw e h a v ea t t e m p t e dt od o t h i st h e s i si s c o n s i s t e do f6c o n t e n t s f i r s t ，w ei n t r o d u c e st h em e a n i n go fs t u d y i n g e c h o l o c a t i o n ，w h a tm e a n sh a v eb e e nu s e db yn o w , a c c o m p l i s h m e n t sg o tb y o t h e r sa n dp o s et h em e a n i n go fs u r v e y i n gs o u n df i e l di n t e n s i t y s c c o n 镬y , w e e x p o u n d st h e o r yf o r e c a s to f t h es o u n df i e l di n t e n s i t vd i s t r i b u t i o no fb a t i na c o u s t i c sa n da n a l y s i st h ec h a r a c i e ro ft h e s i g n a lt h a tw ec o l l e c ta t p r e s e n tt h i r d l y , w ed i s c u s st h ep r o b l e m sw eh a v em e to n eb yo l l e a n d t h e nd i s c u s s e sh a r d w a r ea n ds o f t w a r eo ft h i ss y s t e mi nt h et 、v ol a t e r p a r t s a tl a s tw e a n a l y s i st h er e s u l t so f t h i sr e s e a c hw e a t t e m p tt os u r v e yt h e c a l l so fb a ti n i t i a l l yb y0 1 f fw o r ka n dm a k e af o u n d a t i o n & f h e f o l l o w - u p w o r k k e y w o r d s ：b a t ，e c h o l o c a t i o ns y s t e m ，t m s 3 2 0 v c 5 4 0 2 ， s o u n df i e l di n t e n s i l yd i s t r i b u t i o n 独创性声明 本人声叫所口交的学位论文是木人礼导| l j f j 指导卜进行的研究t 作及取褂的研究成果。撕我所知，除r 文i 导别如l 以标注和致谢的 地方外，论文小小包含j 他人已经发表或撰写过的倒f 究成果，也f i 包含为扶褂尔北师范人学或j 他教冉机构的学位或证1 而使川过的 材料。o j 我一j 叫t 作的同忐对奉研究所做的任f 口贞献均已在论文r | i 作r 明确的、蜕明j 钨曼示酬意。 学位论文作者签名：燃 h 期： 迦2 ：主。丝 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解东北师范大学有关保留、使片j 学位论 文的规定，即：东北师范大学有权保留并向国家有关部门或机构送 交学位论文的复印件和磁盘，允许论文艘查测和借阅。本人授权东 北师范大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行 检索，可以采川影日l 、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保镥荦的学位论文在解密后适_ i = f j 本授权t ) 学位论文作者签名：肇迷指导教师签名：至熟照 【j ， 期：j 盟j 。z d i = j靼j ：2 固，曼! 丝 学位论文 t 作单位 通汛地址 话： 编：墨堂巡 第一章引言 翼手珏( c h i r o p t e r a ) 是骧巍类中分布簸广、数量最多熬麓甥粪群 之一，从热带到寒带( 除南极洲和少数岛屿外) 都有蝙蝠分布，它们 几乎占据了所有可利用鹩生态环境。蝙蝠楚哺乳动物中十分独特静一 个类群，因为它们是真曩i 会飞的兽类，这鼬进化上豹捷势馒它们剥用 r 生态环境中一个仝新的、朱被利用的生态位。又由于蝙蝠在夜间飞 行捕食，这馁褥它稍可暖稠溺嚣常丰富静食襁滚滚，著显竞争径j 零 小( 饺寿少数鸟类在夜麟摅食) i t - 6 1 。 蝙蝠是翼手日动物的统称，是龄界上分布最广、进化最成功的哺 巍动物类群之一。在进化的过程中，蝙蝠避开与箕他海陆普类的煮争 瓣飞二了天空。它 f j 在空中毪行，并撞妖瘦阙活动。它翻豹视堂较差， 听觉却异常发达。利用回声定位，蝙蝠可在夜间或t 分昏暗的环境中 鑫亩飞翔弗潍确纛诶墟臻挺猪携。酗声定经系统静离发送纯经宅们避 拜与鸟类豹竞争丽占据了独特舟勺生态位黑略的夜空。因此对其回 声定位系统的研究有明照的意义1 1 - 6 1 。 i - 1 蝙蝠回声定位系统概述卜6 2 0 嫠纪3 0 年代后舅 ，美国动裙学家d o n a l dr g r f f i n 褥窭了“运 声定位”的概念。g r i f f i n 利用“声纳探测器”( 一釉对人类昕觉范围 以外的声音f 份敏感的= i = 具) 对蝙嚼的飞行进行监控，发现鼠耳蛹属 ( m y o t i sk a u p ) l 够翻拜3 塑爱发出豹强声来定位其毪霉爨线唾；弱甥 体，即蝙蝠往飞行时产生频率为2 0 k t l z 以。【：超 【5 人类昕髓范围之外的 涟声躲冲波，这就蹩我们所说的鳊编的圈声定位。回声定位楚一个复 杂的、螽度进化的过程，是一葶巾动物对自费发射声波的回声的分析， 通过这种分析来建立起周围环境的声音“图像”。蝙蝠以脉冲形式 1 发射超声波，通过一系列高频的短脉冲进行回声定位。这些脉冲嘴 或鼻叶传出。蝙蝠发出的声波在三维空间中传播，其形式是以声波发 出点的延长线为轴的轴对称声场。当声波碰到环境c f 的物体后就会以 回声的形式返回，但此时声波的性质已经改变了。通过回声的接收和 处理，蝙蝠不仅可以探测到运动物体的存在、距离、方向和运动速率， 还可以判断目标的大小、形状和结构。蝙蝠还可以通过这些信息避开 障碍物，同时又可以识别和跟踪飞行中或栖息的猎物。 1 2 国内外研究现状及对蝙蝠声场测量的 学术意义 蝙蝠回声定位的研究在国际上一直是热点和重点，因为蝙蝠特殊 的生态位及声行为的独特性，决定了蝙蝠回声定位行为的生态学研究 具有重要意义。但目前我国对蝙蝠的生态学研究十分薄弱，对蝙蝠回 声定位的研究才罔l l l s j 起步。 根据调研我们知道，从生态学角度对蝙蝠的叫声研究多集中在对 信号本身的时频特性分析。而从声学本身出发看待蝙蝠信号，它的空 问三维场强分布是不可忽视的一个特征，有重要的研究价值。且运用 现代信号处理的先进手段和工具可以使其具有更强的技术生命力。 第二章蝙蝠声场分布特征的理论预测及对 蝙蝠信号的分析 从声学角度出发蝙蝠发声有着明显的声学特征。本章正是从理 论上对其分布特征进行合理预测，并从具体分析实验中将要采集到的 蝙蝠信号的时域特征。 2 - 1 蝙蝠声场分布特征的理论预测1 2 2 声学中对于各种声源的辐射声场有如下基本规律：( 1 ) 在离开声源 的距离远大于声源限度的区域，一般都是球面波：( 2 ) 由于声源部分位 相不同或者即使各部分同位相振动但声源线度较大以至于可以和声 波波长相比拟时，声源具有指向性，在远场是不均匀球面波；( 3 ) 如果 声源线度比波长小很多，各部分又同位相振动，这时声源无指向性， 其远场区是均匀球面波：( 4 ) 如果声源表面各部分位相无规变化，其远 场也是均匀球面波，这时声源无指向性。 在该课题中我将蝙蝠叫声抽象为活塞式声源。所谓活塞式声源是 一种平面状的振子，当它沿平面的法线方向振动时，其面上各点的振 动速度幅值和位相都是相同的。活塞式声源有着明显的指向特性。其 指向特性为： d ( 目) ：堂止：阻! 塑墅到 、4 ( p ) i k as i n o i 其中k ：兰为波数，日为活塞半径，口为位置矢量r 与穿过活塞中 c 0 心垂直与活塞所在平面的：轴间的夹角。可见指向特性同活塞的尺寸 与波长的相对比值有关。当活塞尺寸相对于媒质中波长来讲比较小时， 辐射几乎是各向均匀的，此时的指向性图差不多是一个圆。随着活塞 尺寸的加大或辐射频率的提高，指向性愈来愈尖锐。当活塞尺寸加大 3 鬟一定值竣辐射频率达到一定大小瞅，在指向图上除主瓣以外逐会出 现一煌旁瓣。相对于主瓣而吉旁瓣的辐射强度报弱( 如图2 - 1 示) 。 活塞辐射在近场区出现声压振幅起伏特1 生而在远场醚则持续平稳衰 减，两者之间出现个从近场到远场的分界线( 如图2 2 示) 。敢该谦 麓中，设计铡定较为平穗麴运餐区场强分布。 。 厂 。 0 。z 噶( 踟1 ) l 。0 o 8 0 。 0 心。2 o 9 0 。 9 0 。 t i t2 - 1 u 厂j未-10 0 ) 荔 9 0 。 g o 。 i ，o 5 z ；o1 52 o 三 | t , j 围b _ 和s 2 - 2 对实验中采集蝙蝠信号的分析 蝙蝠的叫声较为复杂由于我们只研究蝙蝠声场波总声强的声场 分布故可将其近似看作调幅波，如图2 - 3 示。因此我们拟从低频入 手。故将图2 3 的蝙蝠叫声信号解调，即通过包络检波器后得到如图 2 - 4 示的信号包络作为我们进行采样、处理及分析对象。该信号的周 期约为l o m s 左右。 圈2 3 图2 - 4 第三章实验中的几个关键阎遂 具体工作中我们遇到并解决了测量麴实对螋、传感爨的数量等几 个关键性闷题。本耄主要讨论这几个翘题及其鳞决方案。 3 - 1 测量的实时性问题 测量的实封挫翊题：接设计我们是要糖螭堰叫声麴装 l 尊刻、篡频攀 声坛分毒做出溅鬟。这戟决定了袭空阂分毒鹣各健感器凄采集熬数废 是嗣一酵剩熬，毵要求测羹熬实对牲。 解决方案：利用a d 芯片豹循环扫摇功畿对鞠伞传感器进行商速扫 描，当采样速率越够大l f 于我们就可疆近锫认为对各点韵测麓是蜜l 蜉韵。 同样道理，为了邂为准确，我们将对霞个传感器连绥循环采样1 6 次的 时问尽可能缩短，并在d s p 的颟煎理中将其蓬新分组取其平均值。 3 。2 传感嚣的数量翔题 传感禚的羧薰问运：在动态场的研究中蕻场强分布琵一个重要莳 性质，经常需要艇体测定。从场强测定、绘湖的角度 趋发，在设计场 强度分布测量系统时，在传感器溯量线度一定的条件下，系统前端布 置的传感器数量越多，那么描绘出的场空问分辨率越商、越真实。1 i ； 无论从传感器自身的造价出发，还是从传感器数量对整个系统复杂化 造成的影响考虑，包含过多数量的传感器设计都是不合理的。因而， 如何暴明较少的传感器，完成原本霞娑大量传感器才熊完成的复杂的 测熊王务十分重要。 6 一 解决方案；我们采用视械传动装置将圈个俦感糕褶辩子声源韵蕉度 霸距裹遴行毒援搏的调整嚣测量，采髑归一纯的方法将各次测量结果 归为统一基准，从而避免使用大爨传感器。 具体说来，基于上一章的声学理论分祈我们知道对于蝙蝠静发声 熹褥言，壤瓣列声魏菜辩裂、某频率声援盛是对称戆。教瑟我们营先 将嬲个传感器摆放至距离声源l 的0 。、3 0 。、6 0 a 和9 0 。处( 如图3 一l 示) ，对采得的数据进彳亍归一化即将3 0 0 、6 0 0 和9 0 。处的数据除以我 稻选定静基猴僵s 噩艺对位子0 的传感器所采采静数据。接下来我 棚蟪各健感器距声源款距离仍擐持在l ，调整角度至0 。、1 0 。、2 0 0 瑚3 0 。 ( 如图3 - 2 永) ，再将予l o 。、2 0 。和3 0 。处采得的数据除以此时位于0 0 的传感器所聚来的数据，即基准使s 。 l 譬 ! ，7 f i ， 一 刊 i 。一 ，t “ 1 ， ，。l ，d 毋一。；0 圈盛9 曼王_ = 三 够( - - ，一- - 一 圈自焉( 争毪三= = 二a 瞪3 - 1圈3 _ 2 趣榉道理，固定距离l ，调整角度至0 。4 0 。、5 0 。和6 0 。( 如图 3 3 示) ，将程4 0 。、5 0 。和6 0 。处采得的数据除以此时的基准值s ：固 定距离l ，谪整角度至0 。、7 0 0 、8 0 e 和9 0 。( 如图3 - 4 示) ，荐将在7 0 0 、 8 0 。和9 0 。处莱褥蛉数撰狳以她薅浆基黩篷s 。 这榉，通过对传感器布局的多次调整完成了对采样空间的一缀细 化。只要传感器线度允许，便可调整角度反复铡蹩，进行多级细化。 最终禳据声妫的辩称特性绘激距黟添固定疆离l 姓懿熬伞球嚣上番令 点豹场强值。此外，当传感器线发达到极跟但传戆爨灵敏度能达到要 求的情况下理论上可以通过加大距离l 来达到进一步提高角分辨率 的目的。这蘼。细纯的级数懿及l 值都褫其体工律的簧求丽定。 丫。? 。口 t ；i7 7。 乙t _ i 3l i ? i ? ，二，o j 7 ，! ， 昌赫- 7 口檀_ 墨 圈3 - 3图3 - 4 因此，采用上述方法即可不受蝙蝠每次叫声大小不同的影响，绘 出整个蝙蝠发声声场强度分布之图谱，以达到节省传感器数量的目的。 3 - 3 不理想数据的合弃问题 不理想数据的合弃阔题：从蝙蝠固定点的时域信号图( 图2 2 ，2 3 ) 来看，存在着一些点正好处在信号包络斜率较大的部分。在这样的位 置测得的数据明显是不理想的，因而要考虑如何能使系统自动进行舍 弃。 解决方案：在实际工作中，我们在d s p 的发送、接收程序之后添加 了预处理程序。对各通道数据重新分组后算出每一传感器侧的数据的 方差，比较要求值，将不符合要求、处于斜率较大处的点舍弃。 具体说来，方差的计算公式为：d = 寺( 一一x ) 2 = 击兰t - i ( 寸也；+ 1 x ) i x+一x ： 一x t + m 互 2 一 一打 一 一 # 一 # 一 。 李等。 令9 = 窑鲁、i = 专窑一魍煮。= g 一穷。艮嚣姨= g 一；+ 熹、 叉：i + 童。 n 薅t m s 3 2 0 v c 5 4 0 2 扣有一条指令。m sx m e m ，y m e m 楚专f j 用于均方计 棼麴i t 4 。执嚣过稷为； a + ( x m 。m ) c l k m d + 1 5 - 1 2j li o - a2l 0 p l l m i i lp l l d p l l c o u n tp l l o n o f fh l ，n b i vl i i l s 薯 t 玎s o i o o00 0 0 0 0 0 0 0lll 4oo 7 p l l n d i v = ip l l d i v = op l l m u l - - 4 澍进撵 p l l m u h l ) 5 铬鬏，嚣 c l k o u t = 5 c l k i n 薹 u o u n t t o 牵 | 时闷漫餮为零 2 7 p l l o n o f f = 1 p l l n d l v = i 时钟发生器工作在锁相模式p l l s t a t u s = i使 用锁相模式 s t m # 1 8 0 0 h ，s t 0 , 设置状态寄存器0 ，( 如表5 - 2 ) ( 表5 - 2 ) s t 0 l5 1 31 2 1 11 09帅 a r pt ccd 秘o v b d p 0 0 0 110 0d 咖0 d o 0 1 8 1 0 1 0 上述各值均为复位值 s t m # 2 9 0 0 1 1 s t i ；设置状态寄存器i ( 如表5 - 3 ) ( 表5 - 3 ) s t i 1 51 41 31 21 11 09 87654 0 b r a fc p lx fh mi t r n uo v ms x m c 1 6f rc ma s m c t町 00l0l00 100o0 0 0 0 0 290 1 0 b r a f - - 0 块重复处于非激活状态 c p l = 0 直接寻址时使用的指针是数据页指针d p x f = l 外部标志引脚状态 h m = o 微处理器在执行内部程序存储器的程序 i n t m = i 禁止所有可屏蔽中断 o v m = o 溢出结果直接加载到目的累加器 s x m f f i l 数据进入a l u 之前进行符号扩展 c 1 6 = 0a l u 工作在双精度算术运算模式 f r c t f f i o 分数无特殊操作 c m p t f f i o 问接寻址中单数据存储器操作不会更新a r p a s m = o 累加器移位模式 s t m # o o a o h ，p m s t ；设定楚理器模式状态寄存器 ( p m s t ) ，( 如表5 4 ) ( 表“) p m s t 1 5 76 54 32lo i p r rm p ，m co v l y a 、礓sd r o m c l k o f fs m t ls s t 0 0 鲫0 0 0 0 101o 0o00 00 a 0 l r 孺蝴l 中斯是量表揍囱0 0 8 0 h m p m c 确霉露片蠹r o m 寻址 o v l y = i 片内r a m 浃射至数据存豫器鞋程痔存储器 a v l s = 0 不可献矫部地址 l 脚访闷内部程序存潞器 d r o m - - 0 片内r o m 不映射在数据存储器 c l k o f f f f i o 允许c l k o u t 输出 s m u i 产0s s t f f i 0 此她无效 蹦、d s p 的串口钢始化： s 霹蚺# 0 0 0 0 h ，3 8 h s t m # 0 0 0 0 h , 3 9 h ：关牟翻控魁寄存器l ，( 妇袭5 - 5 ) ( 表5 - 5 ) s p c 采l o 1 51 4 1 1 31 2 - l il o - 8，64 32lo d l br 椰s tc l kd x e a b i sr i n砒y nr f ur r n yr 瓣 s t pn at mc e r r l l 0o o帕0 0 00 o帅onoo 0 l 0oo d l b = 0 d l b 禁止 r j u s * = 0 右对齐用0 填商位 c l k s t p , f f i o 禁卜时钟停1 l ：模j d x e n a ；【o 关d x 控制器 a b i s f f i e 禁止a b i s ( l 电特域抽取扩展工侔模式) r i n t m f f i o 接收中壤 r s y n c e r r = 0 接收无同步错误 r f u l l = 0 接收空 r r d y = o 接收器未准备好 r r s t = 0 禁止接收，处于复位状态 s t m # 0 0 0 l h ，3 8 h s t m # 0 0 0 0 h 3 9 h ：关串口控制寄存器2 ，( 如表5 6 ) ( 袭5 - 6 ) s p c r 2 0 1 5 1 098 65 43 2】0 r r e es o f t f r s tg r s t x i nx s y nx e mx r d yx r s t t mc e r rp y 0 o0o0 00 00 000 0oo 0 f r e e - - 0s o f t = 0 高级语言处理断点( 此处来用) f r s t - - o 复位帧同步逻辑 g r s t = 0 复位采样率发生器 x i n t m = 0 发送中断 x s y n c e r r - - o 发送无同步错误 x e m p y = o 发送空 x r d y f f i o 发送器未准备好 x r s t = o 禁止发送，处于复位状态 s t m # 0 0 0 2 h ，3 8 h s t m # 0 0 4 0 i l 3 9 h ：设定接收控制寄存器1 ，( 如表5 - 7 ) ( 表5 - 7 ) r c r l 0 1 5l 伯 7 5 4 0 r f r l e n lr w d l e n l 0呻帅0 0 1 0 0 0 啪 o l 04 0 r f r l e n i 接收数据第一段每段一字 r w d l e n i 每字1 6 字 s t m # 0 0 0 3 1 1 3 8 h s t m # 0 0 0 1 h ，3 9 h ：设定接收控制寄存器2 ( 如表5 8 ) ( 袭5 - 8 ) r c r 2 0 1 5 1 4 - 8扎s 4 。 l 2 l 栅 r p h a s e聚f 鼗l ，e n 2 善i 辐器l e n 2 r c 渊p a 鞴l r f i g l r d a t i l y o 骥b 0 b0 0 00 0 l o l 0 1 oo 0 l r p h a s e = a 0 每帧一段 r f r l e n 2 f f i 0 r w d l e n 2 - - 0 诧娃无效 r c o m p a n d = 0 无压控数攒传送从高搬开始 r f i c _ , - - 0 谈利帧阔步弥冲 r d a t d l y f f i l 数据接收蜒迟为l ( s p i 米定义延迟为0 、2 的横式+ 放r 能为1 ) s t m # 0 0 0 4 h , 3 8 h s t 糖# 0 0 4 0 h , 3 9 h ：设定发送控制寄存器l ， = a 则跳至b o d y 否则继续 n o p n o p 0 mn o p 十六、每个通道数据相加除4 平均值为最终所要的数据存入o s o o h 开始 的地址： s t m # 3 h ，b r c ；循环一次保存一个通道的平均后数据 r p t bo k 一1 l d # 0 0 0 0 h b n o p n o p n o p r p t # 3 a d d * a r s + ，b ；将每一通道的四个数据加在一起 n o p 1 n o p n o p s t lb ，一2 ，牛a r 6 + ；) ) 2 位相当于除以4 取平均，并将平 均运算后的数据存于0 5 0 0 h - x x x x h 4 0 n o p n o p n o p 0 、n o p f 。七、重新定义排序后的数据区( 0 3 0 0 h ) ： s t m # 0 3 0 0 h ，a r 5 bb o d y 5 - 2 发送接收中断服务子程序详解 s u e t”b x i n t o ” h o s tb x i n t o ： l d * a r 3 + 。a s t l ma 2 3 h r e t e s c c t ”b r i l l t o ” h o s tb r in t o ： l d m2 1 h b s t lb * a r 4 + r e t e 5 - 3 中断矢量表 中断矢量表洋见附录。该部分属常规定义，故不赘述。 4 l 5 - 4c m d 文件 c m d 文件详见附录。该部分属常规定义，故不赘述。 5 5 除法运算的另一种实现 主程序部分中多次用到除法运算，我是采用向右移位来完成的。 但这种移位只适用于除数为二的倍数的情况。当除数为奇数或小数甚 至负数的时候就必须采用其他方式。为拓宽程序的应用性，我也调试 了用条件减法指令( s u b c ) ，及重复指令( r p t ) 为核心的另一种除 法程序。 采用这种除法实现原功能时只需对程序主体进行三处改动： 一、在程序最初的段定义等指令的后面加上下述三条指令： b s sh u m ，1 ：为被除数保存一个字的空间 b s sd e n 1 ；为除数保存一个字的空间 b s sq u o t ，l ；为商保存一个字的空间 二、将5 1 的第十二、十三部分中采用加重字体标示出的程序段 替换为如下程序段： s t m # 0 0 0 4 h ，a r 0 s t m # 0 0 0 0 h , a r l s t m # 0 2 0 0 h ，a r 2 ； s t m # 0 3 0 0 h a r 3 ： s t m # 0 4 0 0 h ，a r 4 q w m v l v l m a r 2 ，a r i l d # 0 0 0 0 h a n o p 源数据区起始地址 按通道调整后的数据存放区起始地 划： 除法运算后的数据存放区起始地址 4 2 n o p n o p s t m # 0 3 h ，b r c ；循环一次将一个通道的数据重新依次 排序 r p t b q q 1 l d * a r l + o a n o p n o p n o p s t l a ，2 ，+ a r 3 + n o p n o p n o p n o p a d d mo + a r 2 + ：换另一通道 i d ma r 2 a n o p n o p n o p s u b # 0 2 0 4 h a n o p n o p n o p b c q w , a l t ：判断数据是否都已传完 n o p n o p n o p ；以下进行除4 的运算 4 3 s t m # 0 7 0 0 h ，a 国 s t r n # 0 3 0 0 h ，a t 3 德环一次将排好序的数搌均除以四 指定被除数攒区的起始地址 将被除数送入预壁的被除数单元 ；取羧豫蠡缝蹲稳存予b ( 1 5 - 0 ) a d d # 0 0 0 4 h , 1 6 ，b ；将除数绝对值存于b ( 3 2 1 6 ) n o p n o p n o p c m p sb ，4 a r 。十：t k 较b 的高半部分和低半部分，即比 较被躲数鳃怼壤奎予除数缝怼 ：莛 t c = 0 ，被除数绝对值大予等于除数绝 对值t c = o ，此外较大的部分送入辅 助寄存器0 ( 这里没有翅) n o p n o p s t m # 0 0 0 4 h ，+ a r l l d d e n ，1 6 ，a m p y a h u m ；将除数送入预整黝除数单元 ：将除数移到累加器a ( 3 1 1 6 ) ：( n u m ) 4 ( a ( 3 2 1 6 ) ) 8 ，获敬裔的 4 4 一一一一岬脚娜唧汹娜唧岬 符号 ；除数取绝对值 ；烩数绝对蕊夺隧照处 ：下c l 执行f 一条指令哲煲| jn o p 一次 ：对应被除数绝对值大f 等予除数绝对值 的情况，被赊数+ a ( 1 5 - 0 ) n o p n o p x c1 , n t c ；n t c = i 执行下一条指令否则n o p 一次 l d h u m ，1 6 ，a ；对应被除数绝对值小于除数绝对愎的情 况，被除数a ( 3 2 1 6 ) a b s a：被除数取绝对值 x c2 ，t c ；t c = 1 执行下两条指令否则n o p 两次 r p t # 1 5；对应被除数绝对值太子等予除数绝对姨 靛情况，1 6 次减法循环，完戒除法 s u b c d e n , a x c2 , n t c ：n t c = i 执行下两条指令秀则n o p 两次 r p t # t 4 对瘦被除数缎对僮，j 、乎黢数绝对值螅馈 税，1 5 次减法循环，完成豫法 s u b c d e n , a x c , s l t；如果b ( o ( 商是负数) ，则需要受号 n e g a 鲥a ，* a t 4 +；保存商 n o p h o p n o p p p n o p 蔓、将5 一 妁第 六部分中采罔窥l 萤字体括示出的攫序段替换为 窝f f 程痔段： 珏 a 缈汜呲姐嚏 曲凼； m a d d + a r 5 + ，b ；将每一通道的刚个数据加在一起 n o p n o p 凇 s t m # n u m ，a r l ；涂鞋4 取平均，并籍平均运算后的数据 存于0 5 0 0 h x x x x h s t lb , 0 ，+ a r l 十；将被除数送入预搿的被除数单元 n o p h o p n o p n o p a b s b ；取被除数绝对值存于b ( t 5 0 ) h o p h o p n o p a d d # 0 0 0 4 h ，1 6 ，b ：将除数绝对簸存于b ( 3 2 1 6 ) h o p h o p n o p c r o p sb ，a t 0 + ：泣较b 兹毫半粼努稳羲半絮分，靼魄 较被除数缝对俊小于除数缝瓣德 t c = 0 ，被除数绝对值大于等于除数绝 对值t c = 0 ，此外较大的部分送入辅 助寄存器0 ( 遮里没有用) n o p n o p s t m # 0 0 0 4 h , * a r l ；将除数送入预留的除数单元 l d d e n , 1 6 ，a：将除数移到累加器a ( 3 1 1 6 ) m p y a h u m；( n u m ) 十( a ( 3 2 - 1 6 ) ) - - - b ，获取商 戆符号 毒6 a b s a l 藤数毅绝对德 s t ha ， d e n ：除数绝对值存回原处 x el ，t c ；t c = i 执嚣下一螯豢令否则n o p 一次 l d n u m ，a；对应被除数绝对值大于等于除数绝对值 懿 摹瑗，祓除数a ( 1 5 - 0 ) h o p h o p x c l ，n t c； l 蘸蓬弘h 璇，1 6 囊 a b s 鑫 x c2 t c r p t # 1 5 n t c l 执行下一条指令否则n o p 一次 ；对疲被豫数缝霹簸小于黢数缝怼 莛整 情况，被除数a ( 3 2 1 6 ) ；被除数取缭对蓬 t c 一1 执行下两祭指令否则n q p 两次 ；对疲被狳数缝怼穰大手等手豫数缝瑟壤煞溃 况，1 6 次减法循环，完成