资源目录
压缩包内文档预览：
编号：552364
类型：共享资源
大小：160.92KB
格式：ZIP
上传时间：2015-12-05
上传人：QQ28****1120
认证信息
个人认证
孙**（实名认证）
辽宁
IP属地：辽宁
6
积分
- 关 键 词：
-
毕业设计论文
- 资源描述：
-
正弦信号发生器示列资料,毕业设计论文
- 内容简介：
-
1 正弦信号发生器 摘 要 本系统采用 AT89S51单片机为核心，辅以必要的模拟，数字电路，构成了一个基于 DDS 技术 的正弦波信号发生器。 该软件系统采用 4*4键盘操作，以菜单形式进行显示，操作方便简单，软件增加了许多功能。它通过启动 DDS，把内存缓存区的数据读出送到 DDS 后输出相应的频率，并把数据转换为 BCD 码， 通过 液晶显示器进行显示。该系统体积小、稳定度、精度极高，方便携带 ， 适用于 当代的尖端的通信系统和精密的高精度仪器 以及高频无线传输系统等。 关键词： 直接数字频率合成（ DDS）、 AD9851、 VCO Sinusoidal Wave Signal Generator Abstract By using the AT89S51 as its core and combining the necessary analog and digital circuits, a sinusoidal wave signal generator is built based on the DDS technology. The software utilized in the system can be operated with a 4X4 keyboard, displayed in a menu and hence makes the system easy to use. Through booting up the DDS, reading the data from the buffer of the memory and transmitting them to DDS modules, a relevant frequency output combining the BCD code generated at the same time can be obtained and displayed on a LCD screen. The system is suitable for using in modern communications systems and high accuracy instruments with the aid of its small size, portability, stability and high accuracy. 一 方案比较与论证 nts 2 1 常见信号源制作方法 方 案 一 ： 采用模拟分立元件或单片压控函数发生器 MAX038，可产生正弦波，方波，三角波，通过调整外部元件可改变输出频率，但采用模拟器件由于分散性太大，即使使用单片函数发生器，参数也揶揄外部元件有关，因而产生的频率稳定度较差，精度不高，抗干扰能力较低成本较高。 方案 二 ： 采用锁相式频率合成方案，锁相式频率合成是将一个高稳定度和高精度的标准频率经过加减乘除的运算产生同样稳定度和精确度的 大量离散频率的技术，它在一定程度上解决了既要频率稳定精确，又要频率在较大范围内可变的矛盾，但频率受 VCO可变频率范围响，高低 频率比不可能作得很高。 方案 三： 采用 DDS，即 直接数字频率合成， 其原理方框图 如图 1所示 ， 地 址产 生R A MD / A 输 出D / A 基 准输 出图 1它以有别于其它频率合成方法的优越性能和特点成为现代频率合成技术中的佼佼者。具体体现在相对带宽、频率转换时间短、频率分辨率高、输出相位连续、可产生宽带正交信号及其他多种调制信号、可编程和全数字化、控制灵活方便等方面，并具有极高的性价比 ,正因如此，我们采用方案三。 2 调幅电路 方案 一 用模拟乘法器 MC1496实现调制信号对载波信号的幅度调制，由于输出正弦波频率非常高，根据我们的调试，从 1K到 1MHZ 得出的波形是很好 ，但从 1MHZ至 10MHZ时由于输出幅度不够，波形明显失真。 方案 二 用增益可变运放 AD603，其传输带宽高达 90MHZ，完全可以满足输出信号频率的要求，因此，方案二 是 较 理想 的选择。 3 调频电路 方案 一 ： D/A控制 此方案预先测试和计算好产生固定频率所需的控制电压，为方便控制将它量化存于 ROM之 中，在需要时利用单片机控制 D/A转换即可完成，此方案设计的是 一个开环的系统，他的稳定性不好，且频率步进无法做得很小。 方案 二 ： 压控振荡器 压控振荡器的输出频率是随着输入电压的改变而改变的，鉴于此，如果用调制信号来控制 压控振荡器的输入电压，即可实现调频。这样显然简单而容易控制，且精度较高。因此我们选择方案 二。 4 显示模块 方案一 采用普通 LED 显示，其优点是操作方便，但显示信息及功能少，且nts 3 耗电量大。 方案二 采用液晶（ LCD）显示，界面形象清晰，内容丰富，可显示复杂字符，易于和单片机接口， 且耗电少，故优先采用。 5 A/D转换模块 方案一 用 8位 A/D转换 器 ADC0809实现 。 方案二 用 8位串行 A/D转换器 TLC549实现， ( )是公司生产的一种低价位、高性能的位转换器，它以位开关电容逐次逼近的方法实现转换，其转换速度小于，它能方便地采用三线串行接口方式与各种微处理器连接，构成各种廉价的测控应用系统， 且读写TLC549比读写 ADC0809简单，故我们选择 方案二 。 二 系统硬件设计 1 总体设计 本系统采用 51单片机作为核心，控制 DDS芯片 AD9851产生频率为 1KHZ至 10MHZ的正弦波 系统框图如图 1所示 2 模块说明 （ 1）用单片机控制 AD9851产生频率为 1K至 10MHZ的正弦波， 自动增益控制实现增益自动调节 ， 当输出幅度过大或偏小时，单片机通过检波电路和 A/D 采样调节增益大小。 放大级对已调信号进行幅度放大，然后输出至负载。 （ 2）检波电路对输出信号采样，经过 A/D转换送给单片机处理。 （ 3）显示模块对输出信号动态显示 （ 4）单片机控制压控振荡器产生频 0率随调制信号变化的信号，并把已调信号送到 AD9851，作为 AD9851的时钟频率，从而实现对载波信号的调频。 （ 5） 模数 转换用 8位串行 A/DTLC549即 可实现 。 （ 6）二进制数字基带信号用单片机直接产生 ，这种方式简便，快捷，而且稳定度很好 A T 8 9 S 5 1正 弦 信号 发 生器自 动 增益 控 制稳 幅 控制峰 值 检波 器A / D 转换显 示 电路A M 调制压 控 振荡 器F M 调 制加 法 器按 键输 出 级图 1 3 理论分析与参数计算 （ 1） 正弦信号发生器 nts 4 DDS 是产生高精度、快速变换频率、输出波形失真小的优先选用技术。 DDS以稳定度高的参考时钟为参考源，通过精密的相位累加器和数字信号处理，通过高速 D/A 变换器产生所需的数字波形（通常是正弦波形），这个数字波经过一个模拟滤波器后，得到最终的模拟信号 波形。如图 2 所示，通过高速 DAC 产生数字正弦数字波形，通过带通滤波器后得到一个对应的模拟正弦波信号，最后该模拟正弦波与一门限进行比较得到方波时钟信号。 DDS 系统一个显著的特点就是在数字处理器的控制下能够精确而快速地处理频率和相位。除此之外， DDS 的固有特性还包括：相当好的频率和相位分辨率（频率的可控范围达 Hz 级，相位控制小于 0.09） ,能够进行快速的信号变换（输出 DAC 的转换速率 300 百万次 /秒）。这些特性使 DDS 在军事雷达和通信系统中应用日益广泛。 本系统采用 了 美国模拟器件公司采用先进 DDS 直接数字 频率合成技术生产的高集成度产品 AD9851 芯片。 AD9851 是在 AD9850 的基础上，做了一些改进以后生成的具有新功能的 DDS 芯片。 AD9851 相对于 AD9850 的内部结构，只是多了一个 6倍参考时钟倍乘器，当系统时钟为 180MHz 时，在参考时钟输入端，只需输入 30MHz 的参考时钟即可。如图 4（ AD9851 内部结构）所示， AD9851 是由数据输入寄存器、频率 /相位寄存器、具有 6 倍参考时钟倍乘器的 DDS 芯片、 10 位的模 /数转换器、内部高速比较器这几个部分组成。其中具有 6倍参考时钟倍乘器的 DDS 芯片是由 32位相位 累加器、正弦函数功能查找表、 D/A 变换器以及低通滤波器集成到一起。这个高速 DDS 芯片时钟频率可达 180MHz， 输出频率可达70 MHz，分辨率为 0.04Hz。 为了实现调频， DDS的基准信号源 采用压控振荡器输出的 30 M频率作为基准信号源 由于 AD9851是贴片式的体积非常小，引脚排列比较密，焊接时必须小心，还要防静电击穿，焊接不好就很容易把芯片给烧坏。还有在使用中数据线、电源等接反或接错都很容易损坏芯片。所以在 AD9851外围采用了电源、输入、输出、数据线的保护电路。为了不受外界干扰，添加了不少的滤波电路，显得整个电路更完美。详细电路图如图 2。 nts 5 图 2 （ 2）压控振荡器 MC1648有两种基本型 VCO的压控特性，这里我们只采用其中一种 第一种基本负阻集成 LC VCO 电路如图 3 示 ,它仅用一只变容二极管 ,并由芯片 MC1648 外加谐振回路组成。 MC1648 为集成射极耦合振荡电路 ,具有负阻效应 ,输出 MECL 电平。 图 3 nts 6 其 详细 电路图如图 4所示 1O S C i n2O S C o ut3Vp4V c c5Do6GND7LD8F i n9C l o c k10D a t a11LE12FC13Fr14Fp1516M B 1 50 11V c c2NC3OUT4NC5AGC6NC7V s s8V s s9NC10B I A S11NC12T A N K13NC14V c cM C 1 64 81 2M3 0P0 .1 u0 .0 1 u1 00 0 p0 .1 u3 0P0 .1 u2 .1 K3 3K1 0K1K 1K4K 4K4 7k1 00 K+ 5VS 85 5 0+ 5VP0.7P0.6P0.5+1 0u+1u+ 5v0 .1 u+4 7u图 4 （ 3） 自动增益控制模块 AD603 的原理框图 1 其原理图如图 5 所示 nts 7 图 5 已调信号从 1K至 10MHZ变化，频带很宽，用一般的运放不能满足要求， AD603的频带宽度为 0到 90MHZ，完全能够满足要求，且为增益可变运放， 由于频率高时信号衰减比较快，用 AD603可实现对不同频率信号的放大倍数。其电路他图 6所示 12348765A D 6 03R1R2R5R7C1C2C4+ C6V C CV C CV C CO U T P U TR7 R8图 6 （ 5） 正弦波 调制信号 采用 NE555产生 1KHZ的正弦波调制信号，电路如图 7所示 ，其中 AM和 FM 都是用此电路产生调制信号 图 7 nts 8 （ 6） 稳幅输出模块 峰值检波器获得输出电压的幅值，经过 A/D采样后就得到输出端当前电压的幅值，送回单片机与 预 设值相比就可以知道输出下降的情况，从而 实现自动增益控制。 （ 7）显示 模块 显示电路是很重要的人机界面。在显示电路中，我们没有选择普通的数码管显示，而是优先采用了能够显示复杂字符的 5 7 点阵液晶显示器（ 1602）。此显示界面分为上下两行：提示字符“ 请输入频率：”下一行为频率值显示与数码管相比，其优点是：功耗低，显示形象直观，人机界面友好。控制部分：键盘输入经单片机处理后控制 AD9851的频率输出，达到智能控制目的。 （ 8）按键电路 采用 4*4键盘，系统不停的对按键进行扫描 ，当有键按下时，即转去执行相应的程序。 （九） A/D转换模块 1234 5678T L C 5 4 9A N A L O G I N+ 5VC L O C K I N P U TD A T A O U T P U T其中 1和 3脚为参考电压，接电位器可以改变参考电压， 2脚为模拟信号输入端， 4脚为 接地端， 5脚为片选，低电平有效，故接地， 6， 7， 8分别为数据输出端和时钟输入端及电源端。 三 系统软件设计 系统 软件 流 图如图 7所示， 通过按键选择所需要的频率，操作简单快捷。 nts 9 开 始初 始 化恢 复 系 统判 断 是 否 有 键 按 下是选定频率返 回否调节步进量调节频偏二 进 制 键 控A S KP S K检 波 器A / D转 换A G C 自 动 增 益控 制图 7 四 系统调试 根据方案设计要求，调试过程公分三大部分，硬件调试，软件调试，软件和硬件联调。电路按模块逐个调试，各模块调试通过后在联调。程序先在最小系统板调试，通过后在软硬联调。 1 硬件调试 （ 1） 高频电路抗干扰设计 AD9851的时钟频率很高，对周围的电路有一定的影响，我们采 取了各种抗干扰措施。例如引线尽量短，减少交叉，尽量减少跳线，在电源输入端都加上去藕电容，数字地与模拟地分开，信号源与地尽量隔远，增大接地面积，这就要求设计电路时采取敷铜的方法，实践证明 ，这些措施对消除某些引脚上的毛刺及干扰噪声起到了很好的作用。 （ 2） 由于输出频率很高，因此对运放的带宽有一定的要求，我们选择了带宽较大的 AD811。 nts 10 2 软件调试 本系统的软件系统采用 C51写，调试也是分模块 进行 ， 各个模块调试 通过 函数里调用，这样写结构明了，出错时容易查错。 3 软硬联调 按程序定义的各个口分别把线接好，然后把程序 写进单片机控制各个模块 五 指标测试 1 测试仪器 （ 1） 示波器 （ 2） 万用表 六 测试 方法与 结果分析 （ 1） 通过键盘输入所需的频率，然后按确认键即可从示波器上看到输出信号，输出频率范围 为 ： 1KHZ至 10MHZ。 输入所需频率后，按住“ +”“ -”键即可实现频率的步进，步进频率为 100 5HZ，每按按一次“ -”键，频率降低 ： 100 5HZ。 按一次“ +”键，频率升高 ： 100 5HZ。 （ 2） 输出 所需 频率 F后，观测 到 频率跳变小于发 F 10E-4，所以输出频率稳定度优于 1 10e-4. （ 3） 在输出端接上 50欧的电阻 ，用示波 器探头接到 输出 端， 观察 到示波器输出峰峰值 如下表所示 输入频率（ HZ） 1K-50K 50K-1M 1M-5M 5M=10M 输出幅值（ V） 2.45 3.26 2.85 2.80 由此可见，输出 幅度 符合基本要求。 （ 4） 用示波器 探头接在输出端， 改变输入频率从 1KHZ到 10MHZ变化，输出波形 没有失真现象 。 经过测试，基本部分的指标都能达到。 发挥部分由于要求输出频率带宽很大， 1KHZ到 8
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号