快速高效的信號(hào)噪聲濾波處理系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種快速高效的信號(hào)噪聲濾波處理系統(tǒng)及方法，所述快速高效的信號(hào)噪聲濾波處理系統(tǒng)包括時(shí)鐘產(chǎn)生模塊、第一觸發(fā)器、第二觸發(fā)器、第一反饋控制模塊、第二反饋控制模塊，本發(fā)明提供的快速高效的信號(hào)噪聲濾波處理方法能夠?qū)崿F(xiàn)任意寬度的噪聲過濾效果，本發(fā)明提出的快速高效的信號(hào)噪聲濾波處理系統(tǒng)及方法實(shí)現(xiàn)對(duì)任意寬度的噪聲進(jìn)行判斷和過濾，且可以根據(jù)噪聲寬度，進(jìn)行預(yù)設(shè)的調(diào)節(jié)，速度快，效率高，噪聲識(shí)別處理能力強(qiáng)。
【專利說明】
快速高效的信號(hào)噪聲濾波處理系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種信號(hào)噪聲濾波處理系統(tǒng)及方法，特別是涉及一種快速高效的對(duì)信號(hào)上的噪聲進(jìn)行濾波處理的系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在電子信號(hào)處理方案中，經(jīng)常需要對(duì)信號(hào)的噪聲進(jìn)行過濾處理，以還原信號(hào)的真實(shí)狀態(tài)。
[0003]傳統(tǒng)的處理方法主要由以下幾種:
一、信號(hào)上連接電容，根據(jù)信號(hào)上的噪聲大小，調(diào)整電容的大小，本方法的缺點(diǎn)是電容本身對(duì)信號(hào)機(jī)噪聲都有影響，去掉噪聲的同時(shí)也干擾影響了信號(hào);且電容的容值很容易受限制，不能做的太大，導(dǎo)致有些太大的信號(hào)或太小的信號(hào)無法處理。
[0004]二、累加判斷去抖方案，通過對(duì)信號(hào)的每個(gè)脈沖都進(jìn)行累加求和，判斷脈沖是否為噪聲從而過濾。本方法的缺點(diǎn)是需要至少幾百?幾萬個(gè)邏輯電路門，成本高，不利于集成，且處理速度至少是四個(gè)時(shí)鐘周期以上，比較慢，直接導(dǎo)致后續(xù)模塊無法對(duì)信號(hào)進(jìn)行快速處理另對(duì)小于一個(gè)時(shí)鐘寬度的噪聲無法準(zhǔn)確識(shí)別。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種快速高效的信號(hào)噪聲濾波處理系統(tǒng)及方法，其實(shí)現(xiàn)對(duì)任意寬度的噪聲進(jìn)行判斷個(gè)過濾，且可以根據(jù)噪聲寬度范圍，進(jìn)行預(yù)設(shè)參數(shù)的調(diào)節(jié)，速度快，效率高，噪聲識(shí)別處理能力強(qiáng)。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明首先提供了一種快速高效的信號(hào)噪聲濾波處理系統(tǒng)，其特征在于，其包括:
時(shí)鐘產(chǎn)生模塊，產(chǎn)生第一觸發(fā)器和第二觸發(fā)器所需要的時(shí)鐘信號(hào)，該模塊最終產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)送到第一觸發(fā)器和第二觸發(fā)器的CLK端;該模塊內(nèi)置或接收系統(tǒng)其它模塊送來的參數(shù)控制信號(hào)，根據(jù)該參數(shù)控制信號(hào)，生成特定頻率的時(shí)鐘信號(hào)；
第一觸發(fā)器，第一觸發(fā)器為帶復(fù)位的D觸發(fā)器，其中第一觸發(fā)器的D端接固定的高電平或者低電平，第一觸發(fā)器的時(shí)鐘CLK端接時(shí)鐘產(chǎn)生模塊輸出的信號(hào)，第一觸發(fā)器的復(fù)位端連接第一反饋控制模塊的輸出端，并產(chǎn)生一個(gè)第二輸出信號(hào)輸出給第二反饋控制模塊；
第二觸發(fā)器，第二觸發(fā)器為帶復(fù)位的D觸發(fā)器，第二觸發(fā)器的D端接第二反饋控制模塊的輸出端，第二觸發(fā)器的時(shí)鐘CLK端接時(shí)鐘產(chǎn)生模塊輸出的信號(hào)，第二觸發(fā)器的復(fù)位端連接系統(tǒng)的復(fù)位信號(hào);本模塊產(chǎn)生最終輸出的無噪聲的第四輸出信號(hào)；
第一反饋控制模塊，對(duì)輸入信號(hào)和第二觸發(fā)器輸出的輸出信號(hào)，并進(jìn)行復(fù)合邏輯操作，并產(chǎn)生第一輸出信號(hào)送給第一觸發(fā)器的復(fù)位端；
第二反饋控制模塊，對(duì)第一觸發(fā)器輸出的第二輸出信號(hào)和第二觸發(fā)器輸出的第四輸出信號(hào)進(jìn)行復(fù)合邏輯操作，并產(chǎn)生第三輸出信號(hào)送給第二觸發(fā)器的D端。
[0007]本發(fā)明還提供了一種快速高效的信號(hào)噪聲濾波處理方法，其包括以下步驟: 步驟一，系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)有效，第二觸發(fā)器的Q端輸出零，完成初始復(fù)位，第四輸出信號(hào)的值此時(shí)只跟系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)有關(guān)，為低電平；
步驟二，系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)無效后，帶噪聲的輸入信號(hào)如果跟第四輸出信號(hào)相同為零，則第一反饋控制模塊的Y端經(jīng)過異或邏輯運(yùn)算，輸出低電平引發(fā)觸發(fā)器復(fù)位動(dòng)作，使第一觸發(fā)器的Q端的第二輸出信號(hào)為低電平；
步驟三，第二反饋控制模塊對(duì)第二輸出信號(hào)和第四輸出信號(hào)進(jìn)行異或運(yùn)算，得到第三輸出信號(hào)為零；
步驟四，第二觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)的脈沖邊沿有效后，采集到其D端信號(hào)，Q端輸出使第四輸出信號(hào)為低電平，使整個(gè)系統(tǒng)輸出了原始的信號(hào)電平；
步驟五，當(dāng)輸入信號(hào)上的噪聲高電平到來時(shí)，因?yàn)榇藭r(shí)第四輸出信號(hào)還是低電平零，故第一反饋控制模塊的第一輸出信號(hào)為高電平，第一觸發(fā)器復(fù)位無效，此時(shí)第一觸發(fā)器輸出Q端的第二輸出信號(hào)還是維持原來電平無變化，整個(gè)系統(tǒng)的第四輸出信號(hào)保持不變；
步驟六，當(dāng)輸入信號(hào)的噪聲信號(hào)高電平，且時(shí)鐘信號(hào)觸發(fā)邊沿同時(shí)發(fā)生時(shí)，第一觸發(fā)器采集到D端信號(hào)，第二輸出信號(hào)為高電平，并引起第二反饋控制模塊的第三輸出信號(hào)也為高電平；因?yàn)橐粋€(gè)時(shí)鐘信號(hào)周期寬度一定大于噪聲電平的維持時(shí)間寬度，當(dāng)噪聲消失后，第一反饋控制模塊的輸出端立刻恢復(fù)為低電平，從而使第一觸發(fā)器的Q端很快恢復(fù)到了低電平，后續(xù)模塊經(jīng)過處理后，最終的第四輸出信號(hào)保持為低電平；
步驟七，同步驟二到步驟六所述邏輯關(guān)系，當(dāng)信號(hào)為高電平，噪聲為低電平時(shí)，最終的系統(tǒng)的第四輸出信號(hào)保持為高電平。
[0008]本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于:本發(fā)明實(shí)現(xiàn)對(duì)任意寬度的噪聲進(jìn)行判斷和過濾，且可以根據(jù)噪聲寬度，進(jìn)行預(yù)設(shè)的調(diào)節(jié)，速度快，效率高，噪聲識(shí)別處理能力強(qiáng)。
【附圖說明】
[0009]圖1為無噪聲的干凈數(shù)字信號(hào)的波形圖。
[0010]圖2為被噪聲污染后的信號(hào)的波形圖。
[0011 ]圖3為本發(fā)明快速高效的信號(hào)噪聲濾波處理系統(tǒng)實(shí)施例的組成示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0013]如圖1所示，A是一個(gè)無噪聲的干凈數(shù)字信號(hào)，如圖2所示B則是被噪聲污染后的信號(hào)；數(shù)字系統(tǒng)的信號(hào)，其高電平為電源VDD，低電平為接地GND。噪聲是在信號(hào)鏈路中，被系統(tǒng)環(huán)境噪聲、前端處理模塊等各種原因污染后而形成的附加在信號(hào)之上的無用信號(hào)，如圖1中所標(biāo)注的C部分。
[0014]圖3為本發(fā)明快速高效的信號(hào)噪聲濾波處理系統(tǒng)實(shí)施例的組成示意圖。如圖2所示，該實(shí)施例包括時(shí)鐘產(chǎn)生模塊010、第一觸發(fā)器020、第二觸發(fā)器030、第一反饋控制模塊050、第二反饋控制模塊060，其中:
時(shí)鐘產(chǎn)生模塊010，產(chǎn)生第一觸發(fā)器020和第二觸發(fā)器030所需要的時(shí)鐘信號(hào)，該模塊最終產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)Cl送到第一觸發(fā)器020和第二觸發(fā)器030的CLK端。該模塊內(nèi)置或接收系統(tǒng)其它模塊送來的參數(shù)控制信號(hào)，根據(jù)該參數(shù)控制信號(hào)，生成特定頻率的時(shí)鐘信號(hào)。參數(shù)的大小根據(jù)噪聲脈沖寬度大小進(jìn)行設(shè)置調(diào)節(jié)，使:頻率=1/(最大噪聲的寬度*1.2)，其中，因子數(shù)值“1.2”不是固定值，本發(fā)明的范圍最小是1.0，最大值是不大于“信號(hào)脈沖最小寬度除以最大噪聲的寬度”；
第一觸發(fā)器020，是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字電路帶復(fù)位功能的觸發(fā)器，本實(shí)施例中為帶復(fù)位的D觸發(fā)器。其中第一觸發(fā)器的D端接固定的高電平(電源VDD)或者低電平(接地GND)，本實(shí)施例中為高電平。第一觸發(fā)器的時(shí)鐘CLK端接時(shí)鐘產(chǎn)生模塊輸出的時(shí)鐘信號(hào)Cl，第一觸發(fā)器的復(fù)位端連接第一反饋控制模塊050的輸出端，并產(chǎn)生一個(gè)第二輸出信號(hào)S3輸出給第二反饋控制模塊060;
第二觸發(fā)器030，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字電路帶復(fù)位功能的觸發(fā)器，本實(shí)施例中為帶復(fù)位的D觸發(fā)器。其中第二觸發(fā)器的D端接第二反饋控制模塊060的輸出端，第二觸發(fā)器的時(shí)鐘CLK端接時(shí)鐘產(chǎn)生模塊輸出的時(shí)鐘信號(hào)Cl，第二觸發(fā)器的復(fù)位端連接系統(tǒng)的復(fù)位信號(hào)，可以根據(jù)初值的需要，選擇清零復(fù)位或置I復(fù)位。本模塊產(chǎn)生最終輸出的無噪聲的第四輸出信號(hào)S5；
第一反饋控制模塊050，對(duì)輸入信號(hào)SI和第二觸發(fā)器輸出的第四輸出信號(hào)S5進(jìn)行復(fù)合邏輯操作，本實(shí)施例中采用的是異或邏輯操作，并產(chǎn)生第一輸出信號(hào)S2送給第一觸發(fā)器020的復(fù)位端；
第二反饋控制模塊060，對(duì)第一觸發(fā)器020輸出的第二輸出信號(hào)S3和第二觸發(fā)器030輸出的第四輸出信號(hào)S5進(jìn)行復(fù)合邏輯操作，本實(shí)施例中采用的是異或邏輯操作，并產(chǎn)生第三輸出信號(hào)S4送給第二觸發(fā)器030的D端；
本發(fā)明還公開了一種快速高效的信號(hào)噪聲濾波處理方法，結(jié)合圖1和圖2的實(shí)施例，所述方法主要包括以下步驟:
步驟一，系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)RST有效，第二觸發(fā)器030的Q端輸出零，完成初始復(fù)位，第四輸出信號(hào)S5值此時(shí)只跟RST有關(guān)，為低電平零；
步驟二，系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)RST無效后，帶噪聲的輸入信號(hào)SI如果跟第四輸出信號(hào)S5相同為零，則第一反饋控制模塊050的Y端經(jīng)過異或邏輯運(yùn)算，輸出低電平零引發(fā)觸發(fā)器復(fù)位動(dòng)作，使第一觸發(fā)器020的Q端的第二輸出信號(hào)S3為低電平零；
步驟三，第二反饋控制模塊060對(duì)第二輸出信號(hào)S3和第四輸出信號(hào)S5進(jìn)行異或運(yùn)算，得到第三輸出信號(hào)S4為零；
步驟四，第二觸發(fā)器030的時(shí)鐘信號(hào)Cl的脈沖邊沿有效后，采集到其D端信號(hào)，Q端輸出使第四輸出信號(hào)S5為低電平零，使整個(gè)系統(tǒng)輸出了原始的信號(hào)電平；
步驟五，當(dāng)輸入信號(hào)SI上的噪聲高電平到來時(shí)，因?yàn)榇藭r(shí)第四輸出信號(hào)S5還是低電平零，故第一反饋控制模塊的第一輸出信號(hào)S2為高電平，第一觸發(fā)器020復(fù)位無效，此時(shí)第一觸發(fā)器020的輸出Q端的第二輸出信號(hào)S3還是維持原來電平無變化，整個(gè)系統(tǒng)的第四輸出信號(hào)S5保持不變，過濾掉了噪聲高電平的干擾；
步驟六，當(dāng)輸入信號(hào)SI的噪聲信號(hào)高電平，且時(shí)鐘信號(hào)Cl觸發(fā)邊沿同時(shí)發(fā)生時(shí)，第一觸發(fā)器020采集到D端信號(hào)，第二輸出信號(hào)S3為高電平，并引起第二反饋控制模塊060的第三輸出信號(hào)S4也為高電平。但如果噪聲電平的維持時(shí)間寬度小于一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)Cl的周期寬度，當(dāng)噪聲消失后，第一反饋控制模塊050的輸出立刻恢復(fù)為低電平零，從而使第一觸發(fā)器020的Q端很快恢復(fù)到了低電平零，后續(xù)模塊經(jīng)過處理后，最終還是第四輸出信號(hào)S5為低電平零，從而過濾掉了噪聲高電平的干擾，從而實(shí)現(xiàn)了濾波的效果。
[0015]步驟七，同步驟二到步驟六所述邏輯關(guān)系，當(dāng)信號(hào)為高電平，噪聲為低電平時(shí)，最終的系統(tǒng)的第四輸出信號(hào)保持為高電平。
[0016]如果輸入信號(hào)SI中的噪聲電平維持時(shí)間開端比一個(gè)時(shí)鐘周期寬度小，則噪聲可以被過濾處理，而時(shí)鐘信號(hào)Cl寬度根據(jù)預(yù)判的噪聲大小進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)控制，從而實(shí)現(xiàn)任意寬度的噪聲過濾效果。
[0017]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種快速高效的信號(hào)噪聲濾波處理系統(tǒng)，其特征在于，其包括: 時(shí)鐘產(chǎn)生模塊，產(chǎn)生第一觸發(fā)器和第二觸發(fā)器所需要的時(shí)鐘信號(hào)，該模塊最終產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)送到第一觸發(fā)器和第二觸發(fā)器的CLK端;該模塊內(nèi)置或接收系統(tǒng)其它模塊送來的參數(shù)控制信號(hào)，根據(jù)該參數(shù)控制信號(hào)，生成特定頻率的時(shí)鐘信號(hào)； 第一觸發(fā)器，第一觸發(fā)器為帶復(fù)位的D觸發(fā)器，其中第一觸發(fā)器的D端接固定的高電平或者低電平，第一觸發(fā)器的時(shí)鐘CLK端接時(shí)鐘產(chǎn)生模塊輸出的信號(hào)，第一觸發(fā)器的復(fù)位端連接第一反饋控制模塊的輸出端，并產(chǎn)生一個(gè)第二輸出信號(hào)輸出給第二反饋控制模塊； 第二觸發(fā)器，第二觸發(fā)器為帶復(fù)位的D觸發(fā)器，第二觸發(fā)器的D端接第二反饋控制模塊的輸出端，第二觸發(fā)器的時(shí)鐘CLK端接時(shí)鐘產(chǎn)生模塊輸出的信號(hào)，第二觸發(fā)器的復(fù)位端連接系統(tǒng)的復(fù)位信號(hào);本模塊產(chǎn)生最終輸出的無噪聲的第四輸出信號(hào)； 第一反饋控制模塊，對(duì)輸入信號(hào)和第二觸發(fā)器輸出的輸出信號(hào)，并進(jìn)行復(fù)合邏輯操作，并產(chǎn)生第一輸出信號(hào)送給第一觸發(fā)器的復(fù)位端； 第二反饋控制模塊，對(duì)第一觸發(fā)器輸出的第二輸出信號(hào)和第二觸發(fā)器輸出的第四輸出信號(hào)進(jìn)行復(fù)合邏輯操作，并產(chǎn)生第三輸出信號(hào)送給第二觸發(fā)器的D端。2.一種快速高效的信號(hào)噪聲濾波處理方法，其特征在于，其包括以下步驟: 步驟一，系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)有效，第二觸發(fā)器的Q端輸出零，完成初始復(fù)位，第四輸出信號(hào)的值此時(shí)只跟系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)有關(guān)，為低電平； 步驟二，系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)無效后，帶噪聲的輸入信號(hào)如果跟第四輸出信號(hào)相同為零，則第一反饋控制模塊的Y端經(jīng)過異或邏輯運(yùn)算，輸出低電平引發(fā)觸發(fā)器復(fù)位動(dòng)作，使第一觸發(fā)器的Q端的第二輸出信號(hào)為低電平； 步驟三，第二反饋控制模塊對(duì)第二輸出信號(hào)和第四輸出信號(hào)進(jìn)行異或運(yùn)算，得到第三輸出信號(hào)為零； 步驟四，第二觸發(fā)器的時(shí)鐘信號(hào)的脈沖邊沿有效后，采集到其D端信號(hào)，Q端輸出使第四輸出信號(hào)為低電平，使整個(gè)系統(tǒng)輸出了原始的信號(hào)電平； 步驟五，當(dāng)輸入信號(hào)上的噪聲高電平到來時(shí)，因?yàn)榇藭r(shí)第四輸出信號(hào)還是低電平零，故第一反饋控制模塊的第一輸出信號(hào)為高電平，第一觸發(fā)器復(fù)位無效，此時(shí)第一觸發(fā)器輸出Q端的第二輸出信號(hào)還是維持原來電平無變化，整個(gè)系統(tǒng)的第四輸出信號(hào)保持不變； 步驟六，當(dāng)輸入信號(hào)的噪聲信號(hào)高電平，且時(shí)鐘信號(hào)觸發(fā)邊沿同時(shí)發(fā)生時(shí)，第一觸發(fā)器采集到D端信號(hào)，第二輸出信號(hào)為高電平，并引起第二反饋控制模塊的第三輸出信號(hào)也為高電平；因?yàn)橐粋€(gè)時(shí)鐘信號(hào)周期寬度一定大于噪聲電平的維持時(shí)間寬度，當(dāng)噪聲消失后，第一反饋控制模塊的輸出端立刻恢復(fù)為低電平，從而使第一觸發(fā)器的Q端很快恢復(fù)到了低電平，后續(xù)模塊經(jīng)過處理后，最終的第四輸出信號(hào)保持為低電平； 步驟七，同步驟二到步驟六所述邏輯關(guān)系，當(dāng)信號(hào)為高電平，噪聲為低電平時(shí)，最終的系統(tǒng)的第四輸出信號(hào)保持為高電平。
【文檔編號(hào)】H03K5/1252GK105897226SQ201610203198
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年4月5日
【發(fā)明人】歐召輝, 魏多, 歐昭文
【申請(qǐng)人】科絡(luò)克電子科技（上海）有限公司