高職汽車檢修與維修專業(yè)畢業(yè)論文-汽車電子鐘設(shè)計

1、<p>　　江蘇廣播電視大學(xué)五年制（高職）</p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書</b></p><p>　　設(shè)計課題 汽車電子鐘設(shè)計 </p><p>　　學(xué) 校 江蘇廣播電視大學(xué) </p><p>　　年 級 0606

2、 </p><p>　　專 業(yè) 汽車檢測與維修 </p><p>　　姓 名 趙曉東 </p><p>　　學(xué) 號 0602170120 </p><p>　　指導(dǎo)教師 胡昊 職稱 &

3、lt;/p><p>　　二○一一 年 三 月</p><p>　　題目：汽車電子鐘設(shè)計</p><p>　　專業(yè)班級： 汽車檢測與維修0606班 </p><p>　　姓 名： 趙曉東 </p><p>　　指導(dǎo)教師： 胡昊

4、 </p><p><b>　　江蘇廣播電視大學(xué)</b></p><p><b>　　摘　要</b></p><p>　　摘要太簡單，應(yīng)包括研究目的，研究內(nèi)容，解決了什么主要問題，取得的實驗結(jié)果，社會與經(jīng)濟效果（應(yīng)該有半頁紙）</p><p>　　傳統(tǒng)汽車電子鐘，其電子信號的產(chǎn)生通常通過頻譜搬移的方

5、法，這造成了系統(tǒng)復(fù)雜，性能不佳，價格昂貴等缺點。本文研究并設(shè)計了一種新穎的低頻電子系統(tǒng)。系統(tǒng)通過單片機C8051F020控制直接頻率合成（DDS）芯片AD9851直接產(chǎn)生電子信號、通過被測網(wǎng)絡(luò)后再由單片機A/D 轉(zhuǎn)換進行峰值采樣，最后對數(shù)據(jù)處理后由液晶輸出電子曲線。系統(tǒng)簡化了設(shè)計，也解決了傳統(tǒng)電子儀性能不佳的問題。通過此課題的研究，基本掌握了汽車電子鐘的設(shè)計方法，以及對調(diào)試過程中常見故障的分析和排除，為進一步學(xué)習(xí)和開發(fā)同類儀器鋪平道路。

6、</p><p>　　關(guān)鍵詞： 單片機；直接頻率合成（DDS）；A/D轉(zhuǎn)換；液晶顯示；低頻電子</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘　要I</b></p><p>　　ABSTRACTII</p><p><b>　　目 錄

7、III</b></p><p><b>　　圖表目錄IV</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p><b>　　1.1概述1</b></p><p><b>　　1.2項目要求1</b></p

8、><p>　　1.3汽車電子鐘簡介2</p><p>　　第二章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計4</p><p>　　2.1系統(tǒng)的總體設(shè)計4</p><p>　　2.2 系統(tǒng)設(shè)計的方案分析4</p><p>　　2.2.1電子信號的發(fā)生5</p><p>　　2.2.2 電子信號的處理5</p&

9、gt;<p>　　2.3 系統(tǒng)硬件設(shè)計6</p><p>　　2.3.1汽車主控電路6</p><p>　　2.3.2 人機接口電路設(shè)計7</p><p>　　2.3.3 正弦波電子信號產(chǎn)生電路8</p><p>　　2.3.4 1M低通濾波電路11</p><p>　　2.3.5 系統(tǒng)穩(wěn)壓電源

10、電路11</p><p>　　第三章 軟件系統(tǒng)分析與設(shè)計13</p><p>　　3.1 軟件的基本結(jié)構(gòu)13</p><p>　　3.2 人機對話模塊14</p><p>　　3.3 正弦信號電子模塊15</p><p><b>　　第四章 結(jié)論18</b></p>&l

11、t;p><b>　　參考文獻19</b></p><p><b>　　致謝20</b></p><p><b>　　圖表目錄</b></p><p>　　圖1. 1 簡易頻率特性測試儀方框圖1</p><p>　　圖1. 2 傳統(tǒng)的電子儀原理2</p>

12、<p>　　圖1. 3 傳統(tǒng)電子信號發(fā)生器3</p><p>　　圖1. 4 超外差接收機原理3</p><p>　　圖2. 1 汽車電子鐘的總體設(shè)計圖4</p><p>　　圖2. 2　DDS正弦波發(fā)生器框圖5</p><p>　　圖2. 3 微處理器控制接口框圖6</p><p>　　圖2

13、. 4汽車主控電路框圖7</p><p>　　圖2. 5 液晶接口電路7</p><p>　　圖2. 6 鍵盤接口電路8</p><p>　　圖2. 7 AD9851內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖9</p><p>　　圖2. 8 單雙極性變換電路11</p><p>　　圖2. 9 1M低通濾波電路11</p>

14、;<p>　　圖2. 10 ±5V電源電路12</p><p>　　圖3. 1 主程序流程圖13</p><p>　　圖3. 2 主菜單界面15</p><p>　　圖3. 3 并行通信時序圖16</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>

15、;<b>　　1.1（概述）</b></p><p>　　當(dāng)今世界，電子科技飛速發(fā)展，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化，影響著人們的衣、食、住、行。但現(xiàn)有電子科研實驗室缺少頻率在1MHz以下的電子儀器，嚴(yán)重阻礙了科研人員的創(chuàng)作速度。傳統(tǒng)汽車電子鐘的不足主要是獲得低頻信號的手段是通過頻譜搬移的方法，這造成了系統(tǒng)復(fù)雜，性能不佳，價格昂貴等缺點。為此，本文設(shè)計提出了一種新穎的汽車電子鐘，該汽車電子鐘的特點是

16、頻帶足夠?qū)挘筛采w超低頻和低頻段，并能保證幅度穩(wěn)定，線性良好。而且把智能儀器的概念引入設(shè)計中，使其操作簡單，易于使用。本文針對傳統(tǒng)電子儀在低頻段的缺陷，在電子源部分拋棄了頻譜搬移的方法，采用了直接產(chǎn)生低頻超低頻信號的器件，可獲得性能優(yōu)異的低頻、超低頻的電子信號：在峰值采樣部分利用數(shù)字方法代替模擬方法，并借鑒逐次比較型A/D的思路，解決了高頻段和低頻段在進行峰值采樣時所發(fā)生的矛盾。在進行總體設(shè)計時，把智能儀器的概念引入該項目，利用微處理器

17、的強大功能進行系統(tǒng)管理，使智能型電子儀的操作簡單易用，減少了人為誤差發(fā)生的可能性。顯示部分采用液晶顯示儀，降低了功耗，便于攜帶。頻率范圍：0.2Hz-200KHz 。幅度要求：在整個頻率范圍內(nèi)，幅度保持不變。智能要求：操作方</p><p>　　1.2（ 汽車電子鐘簡介）</p><p>　　由信號與系統(tǒng)的理論可知，每一個系統(tǒng)給予某一種的激勵(輸入)，它將完成某一種既定的功能(輸出)。對于

18、線性時不變系統(tǒng)(現(xiàn)實情況大多基本滿足或近似滿足)，它的既定功能是確定的，并具有以下性質(zhì)：當(dāng)某一頻率的信號通過某個線性時不變系統(tǒng)時，頻率不受系統(tǒng)的影響，幅度和相位根據(jù)系統(tǒng)對此頻率的而交化，這種幅度和相位的交化我們稱其為該系統(tǒng)的頻率響應(yīng)。當(dāng)將一變頻信號輸入某一系統(tǒng)，根據(jù)其頻率響應(yīng)我們可獲得該系統(tǒng)的很多有用信息。電子測量技術(shù)是根據(jù)以上原理而發(fā)展起來的。</p><p>　　對于某個系統(tǒng)，我們用某種方法測出所關(guān)心頻段的頻

19、率響應(yīng)，則對此系統(tǒng)在此頻段的性質(zhì)也就一清二楚了。電子測量技術(shù)應(yīng)運而生，我們把能夠?qū)崿F(xiàn)電子測量功能的設(shè)備或儀器成為電子儀。電子測量技術(shù)的發(fā)展，是和電子裝置、電子方式的發(fā)展有很大的關(guān)系。在最初，電子測量時采用點截法(離散法或靜態(tài)法)測量時，采用電壓表作為接收信號指示器，把頻率由低調(diào)高，由電壓表讀出數(shù)值，然后手工畫出曲線。在五十年代出現(xiàn)連續(xù)的(動態(tài)法)電子測量技術(shù)。使信號的頻率在某一個頻段內(nèi)連續(xù)周期性變化，然后取出包絡(luò)，在顯示器件(一般為示波

20、器)上顯示[1]。其基本原理為如圖1.2所示。</p><p>　　圖1. 2傳統(tǒng)的電子儀原理</p><p>　　動態(tài)法最早的測量裝置所使用的電子方式是機械電子，用一個小馬達帶動振蕩器振蕩回路中可變電容器或帶動機械調(diào)諧的速調(diào)管，以改變振蕩器的振蕩頻率實現(xiàn)電子。到了六十年代則以鐵氧磁電子為主，在微波電子測量中，電壓調(diào)諧的返波管代替了機械調(diào)諧的速調(diào)管。七十年代初期，電子方式已轉(zhuǎn)向變?nèi)荻O管電

21、子，出現(xiàn)了固態(tài)微波電子信號源。返波管因其壽命有限，己經(jīng)很少采用?，F(xiàn)在電子測量所使用的電子方式，基本上是變?nèi)莨茈娮雍透邔?dǎo)磁率的YIG小球磁電子?，F(xiàn)在電子測量裝置，已向著一機多能的方向發(fā)展。如兼有電子儀和頻譜儀功能的電子頻譜儀。</p><p>　　超低頻、低頻網(wǎng)絡(luò)或部件在航天、航空、地震、生物醫(yī)療等方面有著較廣泛的應(yīng)用，如醫(yī)療上，低頻脈沖治療機頻率可低至0.1Hz以下，心電圖機的頻率響應(yīng)需在0.1Hz-40Hz左右

22、，并且對于甚低頻標(biāo)準(zhǔn)信號有著更廣泛的應(yīng)用。因此，汽車電子鐘顯得十分重要。</p><p>　　汽車電子鐘電子范圍要求電子儀的電子信號振蕩器必須有良好的性能。傳統(tǒng)的汽車電子鐘采用頻譜搬移的方法，電子源低端頻率很難達到0.2Hz，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜。其電子信號發(fā)生器如圖1.3所示。</p><p>　　圖1. 3傳統(tǒng)電子信號發(fā)生器</p><p>　　圖中的固定振蕩器和電子振

23、蕩器都工作在高頻，為了得到性能良好的低頻電子信號，對這兩類信號和低通濾波器的性能指標(biāo)為：</p><p>　　定頻信號：對ω 的穩(wěn)定度指標(biāo)非常嚴(yán)格，基本要求不變；</p><p>　　可變頻信號：ω的變化范圍要求非常小，并且ω的中心頻率要求等于ω；</p><p>　　低通濾波器要求導(dǎo)通段頻率響應(yīng)變化很小，導(dǎo)通段和截止段的過渡變化很快 。</p>&l

24、t;p>　　以上要求是非?？量痰?，兩高頻振蕩器的頻率很接近，沒有特殊措施的情況下，容易產(chǎn)生頻率牽引，造成頻率精度差，電子寬度也受到限制。并且此方法的后級顯示也很復(fù)雜，因為低頻載波信號的包絡(luò)頻率與載波頻率接近，很難用常規(guī)方法檢波，必須采用超外差接收機形式[2]。原理如圖1.4所示。</p><p>　　圖1. 4 超外差接收機原理</p><p>　　綜上所述，傳統(tǒng)的汽車電子鐘的電路結(jié)

25、構(gòu)極其復(fù)雜、造價高且性能差、精度低。按照此思路，即使采用先進數(shù)字集成電路和頻率合成技術(shù)也難使其結(jié)構(gòu)簡化、性能提高。</p><p>　　1.3 項目研究內(nèi)容與章節(jié)安排</p><p><b>　　一、 基本要求</b></p><p>　　1、基本測試頻率范圍1KHz —10KHz，能測出±3dB帶寬。LED(或LCD)顯示，測量精度

26、大于10% 。</p><p>　　2、能夠測量被測電路的電壓傳輸增益（所測電壓增益范圍為-20—+20dB之間），并顯示該增益數(shù)字，測量精度大于10% 。</p><p>　?。ㄗⅲ罕粶y量電路輸入信號是周期正弦波信號、幅度通常在100mV到1V之間選擇，增益測試通常在電路的中心頻率上進行）</p><p><b>　　發(fā)揮部分：</b><

27、;/p><p>　　1、能夠測試出被測電路頻率響應(yīng)圖形并用LCD液晶顯示；</p><p>　　2、測試頻率范圍擴大至20KHz —50KHz。</p><p>　　二、項目設(shè)計基本思想</p><p>　　設(shè)計一個簡易電路頻率特性測試裝置，參考示意圖如圖1.1所示：</p><p><b>　　需要進一步描述&

28、lt;/b></p><p>　　圖1. 1簡易頻率特性測試儀方框圖</p><p><b>　　三、章節(jié)安排</b></p><p><b>　　每章內(nèi)容簡單介紹</b></p><p>　　第二章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計</p><p>　　2.1系統(tǒng)的總體設(shè)計</p

29、><p>　　汽車電子鐘的總體設(shè)計如圖2.1所示。由圖可見，汽車電子鐘分為三大功能塊：數(shù)控電子儀、微處理器和人機界面。整個系統(tǒng)實現(xiàn)的功能為：</p><p>　　(1) 用戶從人機界面的鍵盤處輸入指令對電子儀進行設(shè)置 。</p><p>　　(2) 微處理器在獲取指令之后，對指令進行處理，首先判斷指令是否輸入正確，如不正確，回到(1)。如正確，進行計算以獲取測量所需數(shù)據(jù)

30、。</p><p>　　(3)微處理器根據(jù)計算所得數(shù)據(jù)，對數(shù)控電子儀進行電子控制，并獲取電子測量的結(jié)果。</p><p>　　(4)在完成測量之后，微處理器對測量結(jié)果進行處理，并把處理結(jié)果送入人機界面中的液晶顯示儀中進行圖形顯示。</p><p>　　圖2. 1汽車電子鐘的總體設(shè)計圖</p><p>　　2.2 系統(tǒng)設(shè)計的方案分析</p

31、><p>　　對智能型汽車電子鐘而言，數(shù)控電子儀為智能型汽車電子鐘的核心。它由電子源、峰值采樣、輸入輸出三個部分構(gòu)成。</p><p>　　根據(jù)第一章的系統(tǒng)分析可知，傳統(tǒng)電子儀的電子源采用頻譜搬移的方法，低頻段的性能不佳。按頻譜搬移的思路設(shè)計，由于器件的物理特性的關(guān)系，改進的余地不大。并且按此思路構(gòu)造的電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，器件眾多，系統(tǒng)誤差大，不利于數(shù)字化控制。我們拋棄了頻譜搬移的方法，利用DDS芯

32、片AD9851可直接產(chǎn)生低頻信號，此舉可使低頻信號穩(wěn)定，并且精度很高。如要滿足測量儀器部分可控化的要求，則需要轉(zhuǎn)換電子源的模擬設(shè)計思路，由模擬設(shè)計方式轉(zhuǎn)換為數(shù)字設(shè)計方式。即電子儀的頻率變化不是連續(xù)的，而是離散的(對應(yīng)于第一章中的點測法)。由于微處理器的介入，使得點測法中的手工調(diào)整頻率和手工繪制頻譜圖改為機器操作，大大的減小了人為誤差。此舉可能會帶來部分系統(tǒng)誤差，但只要頻率間隔足夠小，這部分系統(tǒng)誤差是非常小的；雖然此處付出的系統(tǒng)誤差增大的

33、代價，但可以使輸入輸出部分和峰值采樣部分的系統(tǒng)誤差大幅度降低，導(dǎo)致整個儀器的系統(tǒng)誤差減小[3]。</p><p>　　因此，系統(tǒng)的電子信號我們由DDS AD9851 產(chǎn)生并由單片機C8051F020進行峰值采樣。</p><p>　　2.2.1電子信號的發(fā)生</p><p>　　(1)正弦信號發(fā)生器</p><p>　　主要有以下三種方案：&

34、lt;/p><p>　　1)由可控振蕩器（MAX038），數(shù)控電流源（MX7541及其附屬器件），數(shù)控鎖相環(huán)路（MC145151）,系統(tǒng)頻段切換要由處接振蕩電容完成，不易控制且系統(tǒng)復(fù)雜。</p><p>　　2)鎖相頻率合成技術(shù)（PLL），PLL方式雜散小，易集成，但存在高分辨率與高轉(zhuǎn)換速度之間的矛盾，相位噪聲高，一般只能用于大步進的頻率合成器。</p><p>　　3

35、)直接式數(shù)字頻率合成技術(shù)（DDS），DDS方式較前兩種頻率合成技術(shù)，具有頻率轉(zhuǎn)換時間短、頻率分辨率高、頻率穩(wěn)定度高（與晶振一致）、輸出相位連續(xù)、相位噪聲低、可編程、頻率步進小、全數(shù)字化、功耗低等優(yōu)點。運用DDS技術(shù)合成正弦信號源是目前頻率合成領(lǐng)域中最為先進的技術(shù)。本系統(tǒng)正弦信號發(fā)生器采用該方案。其框圖如圖2.2所示。</p><p>　　圖2. 2　DDS正弦波發(fā)生器框圖</p><p>

36、　　2.2.2 電子信號的處理</p><p>　　為了保證峰值采樣的精度，在被測信號的一個周期內(nèi)必須有足夠多的采樣點。假設(shè)峰值采樣的最大誤差為5%：則一個周期內(nèi)的采樣個數(shù)為：</p><p>　　S= 4 /(1- A) = 19.786≈20 (個) 其中A=arcsin(1-ω)/90為誤差。本項目的最高頻率為50KHz，即采樣頻率達1MHz可保證較高的采樣精度，C8051F020

37、在8位采樣頻率可達500KHz，能完全達到基本要求及部分?jǐn)U展要求。（不理解，上面的計算方法怎么來的） </p><p>　　并且，由于采用了微處理器對其進行控制，還必須有一數(shù)字接口。其原理如圖所2.3所示[4]。</p><p>　　圖2. 3 微處理器控制接口框圖</p><p>　　2.3 系統(tǒng)硬件設(shè)計</p><p>　　2.3.1汽

38、車主控電路</p><p>　　(1) 主控芯片介紹</p><p>　　C8051F是美國Cygnal公司的8位片上系統(tǒng)(System On Chip，簡稱SOC)型單片機系列，采用該公司的CIP51微控制器內(nèi)核，即在原有的8051內(nèi)核基礎(chǔ)上，根據(jù)不同的應(yīng)用場合增加相應(yīng)的智能外設(shè)(IP)及接口，使得整個控制電路部分的設(shè)計開發(fā)變得簡便迅捷；穩(wěn)定性和可靠性大大提高。C8051F020是該系列

39、中功能較強、內(nèi)部集成資源相當(dāng)豐富的一款。主要的內(nèi)部資源介紹［4］：</p><p>　　1）大容量的Flash程序存儲空間（64K）和內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲空間RAM（4K+256）；</p><p>　　2）8個8位的I/O口端；</p><p>　　3）8路8位ADC，可編程轉(zhuǎn)換速率，最大為500Ksps；8路12位ADC，可編程轉(zhuǎn)換速率，最大為100Ksps；</

40、p><p>　　4）2個12位DAC，可同步輸出，用于產(chǎn)生無抖動波形；</p><p>　　5）5個通用的16位計數(shù)器/定時器；</p><p>　　6）可編程16為計數(shù)器/定時器陣列（PCA），有5個捕捉/比較模塊，6種工作方式；</p><p>　　7）硬件SMBus（I2C兼容）、SPI及兩個增強型UART串口；</p>&l

41、t;p>　　8）2個模擬、比較器，16可編程回差電壓值，可用產(chǎn)生中斷或復(fù)位；</p><p>　　9）內(nèi)部電壓基準(zhǔn)（2.4V），也可以使用外部電壓基準(zhǔn)；精確的VDD監(jiān)視器和降壓檢測器；專用的看門狗。</p><p>　　(2) 主控電路框圖</p><p>　　本系統(tǒng)以美國Cygnal公司的混合信號系統(tǒng)級芯片C8051F020為核心，控制DDS芯片AD9851

42、，產(chǎn)生相應(yīng)頻率和相位的正弦信號。通過中文菜單操作來靈活實現(xiàn)調(diào)頻、調(diào)幅、ASK和FSK等功能。單片機主控電路的框圖如圖2.4所示。（為什么不是電路圖，是保密嗎?）</p><p>　　圖2. 4單片機主控電路框圖</p><p>　　2.3.2 人機接口電路設(shè)計</p><p>　　本系統(tǒng)以圖形點陣液晶（HG12864）和64鍵鍵盤智能管理芯片HD7279A構(gòu)成人機接

43、口的硬件基礎(chǔ)，設(shè)計了一套與之相配套的菜單式操作系統(tǒng)［5］，系統(tǒng)的人機交互界面友好。液晶接口電路如圖2.5所示，和鍵盤接口電路如圖2.6所示。</p><p>　　圖2. 5液晶接口電路</p><p>　　圖2. 6鍵盤接口電路</p><p>　　2.3.3 正弦波電子信號產(chǎn)生電路</p><p><b>　　DDS芯片的介紹:&

44、lt;/b></p><p>　　系統(tǒng)的數(shù)控電子信號都由DDS芯片AD9851產(chǎn)生，下面對AD9851的有關(guān)性能予以介紹。</p><p>　　AD9851由高速DDS電路、數(shù)據(jù)輸入寄存器、頻率相位數(shù)據(jù)寄存器、高速D/A轉(zhuǎn)換和比較器組成，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2.4所示。</p><p>　　其中，高速DDS電路又由32位相位累加器和正弦查詢表組成。正弦查詢表內(nèi)存儲了一

45、個周期正弦波的數(shù)字幅度信息，每個地址對應(yīng)正弦波中0～360范圍的一個相位點。每送入一個時鐘脈沖信號，查詢表就把形成的地址信息映射成正弦波幅度信號，然后驅(qū)動D/A轉(zhuǎn)換器輸出模擬量［6］。</p><p>　　AD9851系統(tǒng)時鐘的最高頻率可以達到180MHz。為了提高系統(tǒng)的電磁兼容能力，AD9851內(nèi)部集成了一個6倍頻器，若外部接入的參考頻率選用20MHz，則經(jīng)過AD9851內(nèi)部6倍頻后，系統(tǒng)時鐘的頻率相當(dāng)于120

46、MHz。由頻率合成公式可計算出，在此頻率下的最大分辨率為（公式的導(dǎo)出需要說明清楚，或推導(dǎo)，或引用，下同）</p><p><b>　?。?.1）</b></p><p>　　可滿足課題步進的要求。</p><p>　　圖2. 7 AD9851內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　AD9851內(nèi)部有5個8位輸入數(shù)據(jù)寄存器，其中3

47、2位用于裝載頻率控制字FSW。單片機通過對32位控制字的賦值可精確控制最終合成的信號頻率，F(xiàn)SW與之間的轉(zhuǎn)換公式為</p><p>　　fc是什么？ （2.2）</p><p><b>　　相位控制字為</b></p><p>　?。橄辔豢刂谱郑?（2.3）</p>

48、<p>　　頻率控制字可通過并行方式或串行方式裝入到AD9851。在并行裝入方式中，需要向數(shù)據(jù)輸入寄存器連續(xù)裝入5次數(shù)據(jù)。</p><p>　　由于DDS采用全數(shù)字技術(shù)，因而不可避免會存在雜散干擾，直接影響輸出信號的質(zhì)量。理想DDS的輸出頻譜結(jié)構(gòu)是以sinc()函數(shù)為包絡(luò)的離散譜線族，如圖2.5所示。</p><p>　　圖2. 5 DDS理想頻譜</p><

49、;p>　　頻譜線只在(L=0,1,2,…)處存在。當(dāng)L=0時，DDS的輸出頻率，當(dāng)L≠0時，其輸出頻率是雜散信號的頻率，其中，L=1時雜散信號幅度最大，其雜散信號的頻率為，最接近有用信號的輸出頻率。稱為Nyquist頻率，當(dāng)接近時，濾波很難實現(xiàn)。實際設(shè)計要求DDS的最大輸出頻率選取在0.4處，此時最大的雜散頻率為0.6。顯然，DDS的最大輸出頻率越小，系統(tǒng)時鐘的頻率越大，輸出頻率與最大雜散頻率就越容易分離。</p>

50、<p>　　綜上所述，選擇AD9851可以全面滿足本課題的要求，并有一定的余量。</p><p>　　AD9851的DDS系統(tǒng)包括相位累加器和正弦查找表，其中，相位累加器由一個加法器和一個32位相位寄存器組成，相位寄存器的輸出與外部相位控制字相加后作為正弦查找表的地址。正弦查找表實際上是一個相位/幅度轉(zhuǎn)換表，它包括一個正弦波周期的數(shù)字幅度信息，每一個地址對應(yīng)正弦波的0°～360°范圍

51、的一個相位點。查找表把輸入地址的相位信息映射成正弦波幅度信號，然后驅(qū)動10位的D/A轉(zhuǎn)換器，輸出2個互補的電流，在其輸出端接一個取樣電阻，即可得到輸出波形的幅度。</p><p>　　基于上述，得到正弦信號方法如下：</p><p><b>　　設(shè)正弦波信號頻率為</b></p><p><b>　　（2.4）</b>&l

52、t;/p><p>　　在AD9851中，頻率分辨率為</p><p><b>　?。?.5）</b></p><p>　　只要通過單片機向AD9851送入與相對應(yīng)的頻率控制字，就可得到式4.1表示的正弦波</p><p><b>　　（2.6）</b></p><p>　　AD9

53、851輸出的正弦波幅度由其內(nèi)部電路和外接電阻決定。當(dāng)其Iout、Ioutb端各接100Ω電阻時，其輸出波形無雜散動態(tài)范圍（SFDR）最好。本設(shè)計采用此方法，其滿度輸出正電壓VOPP≈1V。由AD9851的內(nèi)部電路特性可知，其輸出的正弦信號為一個單極性的波形［7］，數(shù)學(xué)表達式為</p><p><b>　?。?.7）</b></p><p>　　需要進行單雙極性變換。通

54、過采用差分輸入的運放，實現(xiàn)了單雙極性變換，電路如圖2.8所示。</p><p>　　圖2. 8單雙極性變換電路</p><p>　　通過上面的變換電路后，其輸出的波形的數(shù)學(xué)表達式為</p><p><b>　?。?.8）</b></p><p>　　2.3.4 1M低通濾波電路</p><p>　

55、　(1) DDS輸出信號的放大與低通濾波電路</p><p>　　DDS采用全數(shù)字技術(shù)，因而不可避免會存在雜散干擾，需要進行電路濾波。我們采用1M的LC橢圓低通濾波器，能達到系統(tǒng)要求,如圖2.9所示（參考還是自己設(shè)計）。如何保證1M的截止頻率可以進行系統(tǒng)函數(shù)分析與仿真</p><p>　　圖2. 9 1M低通濾波電路</p><p>　　2.3.5 系統(tǒng)穩(wěn)壓電源電

56、路</p><p>　　根據(jù)器件性能的要求，系統(tǒng)需要設(shè)計±5V的直流穩(wěn)壓電源，而且要求電源的紋波應(yīng)盡量的小，以減少對輸出信號的干擾。本電源采用橋式全波整流、大電容濾波、三端穩(wěn)壓器件穩(wěn)壓的方法產(chǎn)生±5V直流電壓，固定輸出的三端穩(wěn)壓芯片為LM7805和LM7905。穩(wěn)壓管的輸出通過電容和電感濾波；數(shù)字部分與模擬部分用電感隔離，這樣就可以得到紋波系數(shù)很小的直流電壓［8］，具體電路如圖2.10所示。&

57、lt;/p><p>　　圖2.10 ±5V電源電路</p><p>　　總的來說這章是本文的重點應(yīng)詳細(xì)說明，篇幅應(yīng)大，不然字?jǐn)?shù)會太少。</p><p>　　第三章 軟件系統(tǒng)分析與設(shè)計</p><p>　　內(nèi)容太少，更詳細(xì)地介紹設(shè)計思想，特點，一些設(shè)計過程（偽代碼或流程圖）以及抗干擾措施。</p><p>　　3

58、.1 系統(tǒng)主程序的設(shè)計</p><p>　　系統(tǒng)軟件的開發(fā)也是本課題的一項重要內(nèi)容，本課題的軟件設(shè)計采用模塊化程序設(shè)計方法［9］，將系統(tǒng)軟件劃分為：人機對話模塊、正弦信號電子模塊、A/D采樣模塊、顯示模塊。全部原代碼均使用標(biāo)準(zhǔn)C語言編寫，并附帶有注釋，增加了本系統(tǒng)軟件的可讀性和可移植性。主程序流程圖如圖3.1所示。</p><p>　　圖3. 1主程序流程圖</p><

59、p><b>　　部分主程序</b></p><p>　　#include "c8051f020.h" //單片機頭文件</p><p>　　#include "delay.h" //延遲頭文件 </p><p>　　#include "clcdtxt.h&

60、quot; //LCD頭文件</p><p>　　#include "config.c" //配置頭文件</p><p>　　void main (void) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　WDTCN = 0xde;</p><

61、p>　　WDTCN = 0xad; //關(guān)看門狗</p><p>　　SYSCLK_Init (); //初始化時鐘</p><p>　　PORT_Init (); //初始化I/O口</p><p>　　SPI0_Init (); //初始化SPI0</p><p

62、><b>　　SP=0x60;</b></p><p><b>　　EA=0; </b></p><p>　　InitLCD(); //液晶顯示初始化程序</p><p>　　ClrScr(); //輸出結(jié)果前清頻</p><p><

63、b>　　……</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　3.2 人機對話模塊</p><p>　　根據(jù)課題要求，人機對話軟件部分設(shè)計了一套中文菜單操作系統(tǒng)，它包括128×64的圖形點陣液晶顯示模塊和鍵盤處理模塊（包括對輸入數(shù)據(jù)的處理）兩個模塊。液晶的顯示分為兩種形式：漢字顯示和西文字符的顯示

64、，漢字顯示是16×16的點陣而西文字符是16×8的點陣。鍵盤處理模塊采用的是中斷的方式對按鍵進行處理的。同時，數(shù)據(jù)處理程序又對鍵盤輸入的數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換，使其成為系統(tǒng)所需要的數(shù)據(jù)格式［10］。</p><p>　　系統(tǒng)軟件的各個模塊和主程序都使用的是中文菜單操作。主菜單的界面如圖3.2所示。</p><p>　　圖3. 2 主菜單界面</p><p

65、><b>　　系統(tǒng)功能菜單說明：</b></p><p>　　1）主功能菜單用于選擇進入電子設(shè)定、增加、減小或確定功能菜單；</p><p>　　2）電子設(shè)定菜單用于設(shè)置正弦波電子快慢，電子范圍的選擇；</p><p>　　3）增加菜單用于設(shè)置電子速度、電子范圍的增大；</p><p>　　4）減小菜單用于設(shè)置電子

66、速度、電子范圍的減??；</p><p>　　5）確定菜單用于輸入確定，顯示出低頻信號輸出曲線。</p><p><b>　　鍵盤驅(qū)動程序如下：</b></p><p>　　#include "hd7279a.h"</p><p>　　void init_keyboard ( void )

67、　　　// 鍵盤初始化函數(shù)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　EX0=1;</b></p><p><b>　　EA=1;}</b></p><p>　　// init_keyboard();</p><p>　　/

68、/KEYBOARD DEVICE</p><p>　　extern BOOL keyMSGHandled;</p><p>　　extern BYTE CurKeyVal;</p><p>　　extern void Delay1ms( unsigned int );</p><p>　　void ISR_Keyboard( void )

69、interrupt 0</p><p>　　{ // 按鍵消息處理</p><p>　　CurKeyVal = GetKeyValue(); // 獲取鍵值</p><p>　　Delay1ms(300); // 延遲</p><p>　　keyMSGHand

70、led = FALSE;</p><p>　　}// ISR_Keyboard_Interrupt();</p><p>　　3.3 正弦信號電子模塊</p><p>　　正弦信號的產(chǎn)生是由單片機向AD9851發(fā)送控制字，以產(chǎn)生相應(yīng)頻率和相位的正弦波。AD9851與單片機之間的通信方式有兩種：并行和串行。本系統(tǒng)采用的是并行方式向AD9851發(fā)送控制字[11]，并行通

71、信的時序如圖3.3所示。</p><p>　　圖3. 3 并行通信時序圖</p><p>　　在W_CLK的上升沿，通過8位總線可將數(shù)據(jù)輸入到寄存器，重復(fù)5次之后, W_CLK信號的邊沿?zé)o效。再在FQ_UD上升沿把40位數(shù)據(jù)從輸入寄存器裝到頻率或者相位數(shù)據(jù)寄存器（更新DDS輸出的頻率和相位），同時把地址指針復(fù)位到第一個輸入寄存器，等待著下一組新數(shù)據(jù)的寫入[12]。相應(yīng)的程序代碼如下：<

72、;/p><p>　　void ResetAD9851( void )　　　//AD9851復(fù)位函數(shù)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char i;</p><p>　　W_CLK = 0;</p><p>　　FQ_UD = 0;</p>&

73、lt;p>　　RESET = 1;</p><p>　　for ( i=0; i<255; ++i ){</p><p><b>　　;</b></p><p>　　}　　　　　　　　　　　// for();</p><p>　　RESET = 0;</p><p>　　}　　　　　　

74、　　　　　　　// ResetAD9851();</p><p>　　void SendCode( void ) //AD9851并行方式裝載控制字函數(shù)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned char i;</p><p>　　for ( i=0; i<5;

75、++i ){</p><p>　　COM = s_buffer[i];</p><p>　　W_CLK = 0;</p><p>　　W_CLK = 1;</p><p>　　}　　　　　　　　　// for();</p><p>　　FQ_UD = 0;</p><p>　　FQ_UD = 1

76、;</p><p>　　FQ_UD = 0;</p><p>　　}　　　　　　　　　　　// SendCode();</p><p>　　第四章 測試與實驗結(jié)果</p><p>　　4．1設(shè)計的PCB圖結(jié)構(gòu)介紹，像DEMO板使用說明書</p><p>　　4．2LCD顯示的照片及介紹</p><p

77、>　　4．3實際測試的結(jié)果以及誤差分析</p><p><b>　　第五章 結(jié)論與展望</b></p><p>　　綜上所述，本文針對傳統(tǒng)電子儀在低頻段的缺陷，在電子源部分拋棄了頻譜搬移的方法，采用了直接產(chǎn)生低頻超低頻信號的器件，可獲得性能優(yōu)異的低頻超低頻的電子信號；在峰值采樣部分利用數(shù)字方法代替模擬方法，解決了高頻段和低頻段在進行峰值采樣時所發(fā)生的矛盾。在進行

78、總體設(shè)計時，把智能儀器的概念引入該設(shè)計，利用單片機的強大功能進行系統(tǒng)管理，使智能型電子儀的操作簡單易用，減少了人為誤差發(fā)生的可能性。顯示部分采用液晶顯示，降低了功耗。</p><p>　　通過對本文的設(shè)計，對低頻電子有了更多的認(rèn)識，也為以后頻率計方面的工作打下了一定基礎(chǔ)。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　參考文

79、獻應(yīng)該按正文中的出現(xiàn)順序編排，并在正文中標(biāo)注出來，標(biāo)在引用的關(guān)鍵句子處，文獻數(shù)量應(yīng)達到40篇及以上，并有英文文獻的要求，包括參考文獻的格式等具體看學(xué)院對論文的要求。</p><p>　　王曉元．《電子儀的原理與維修》．人民郵電出版社，1993．</p><p>　　康華光．電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分[M]．北京：高等教育出版社，1999.P355-357．</p><p>

80、;　　尤德斐．《數(shù)字化測量技術(shù)及儀器》．機械工業(yè)出版社，1987．</p><p>　　高光潤，夏雪生．《微處理器在電測技術(shù)中的應(yīng)用》．高等教育出版社，1988．</p><p>　　白駒行，雷小平．《單片計算機及其應(yīng)用》．電子科技出版社，1994．</p><p>　　王江，楊敏，陳亞俊．《基于DSP高精度正弦波信號發(fā)生器》．《電子測量技術(shù)》，1999年第2期．&

81、lt;/p><p>　　王建明．基于DDS技術(shù)的多波形信號源設(shè)計[D]．南京理工大學(xué)碩士學(xué)位論文．2005．</p><p>　　王光明．智能任意函數(shù)信號發(fā)生器的研究[D]．國防科技大學(xué)碩士學(xué)位論文．2002．</p><p>　　[9] 鄭毅．高精度數(shù)字頻率綜合器(DDS)的研究與應(yīng)用[D]．武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文．2003．</p><p>