波形發(fā)生器的設(shè)計(jì)與仿真(校級(jí)優(yōu)秀)-文庫(kù)吧
2025-06-15 05:46 本頁面
【正文】 d high intelligence. 【key words】：Waveform generator。 DDS。 SCM AT89C52。 Digital to analog conversion1緒論波形發(fā)生器亦稱函數(shù)發(fā)生器，作為實(shí)驗(yàn)用信號(hào)源，是現(xiàn)今各種電子電路設(shè)計(jì)應(yīng)用中必不可少的儀器設(shè)備之一。隨著電子測(cè)量以及很多部門對(duì)各種波形信號(hào)發(fā)生器的廣泛需要以及電子技術(shù)的快速發(fā)展，促使信號(hào)發(fā)生器性能提高，種類增多。尤其隨著70年代微處理器的嶄露頭角，更促使信號(hào)發(fā)生器向著智能化、自動(dòng)化方向發(fā)展。信號(hào)發(fā)生器作為一種通用的電子設(shè)備，在科研、測(cè)控、通訊生產(chǎn)等領(lǐng)域都得到了非常廣泛的運(yùn)用。直接數(shù)字頻率合成(DDS，Direct Digital Synthesis)技術(shù)是一種先進(jìn)的頻率合成技術(shù)，其基本原理是基于奈奎斯特(Nyquist)采樣定律，將模擬信號(hào)經(jīng)采樣量化后存入存儲(chǔ)器的查找表中，通過尋址查找表的輸出波形數(shù)據(jù)，再經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換以及濾波便可恢復(fù)原波形?；贒DS技術(shù)的任意波形信號(hào)發(fā)生器(AWG，Arbitrary Waveform Generator)具有較高的輸出帶、寬精細(xì)的頻率分辨率、頻率轉(zhuǎn)換靈活、輸出波形靈活等特點(diǎn)。圖13為DDS模塊原理圖。圖11DDS原理圖方案一：采用分立元件實(shí)現(xiàn)非穩(wěn)態(tài)的多諧振振蕩器，這種信號(hào)發(fā)生器輸出頻率范圍窄，而且電路參數(shù)設(shè)定較繁瑣，其頻率大小的測(cè)量往往需要通過硬件電路的切換來實(shí)現(xiàn)，操作不方便。方案二：采用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器MAX038集成模擬芯片，它是可以同時(shí)產(chǎn)生方波、三角波、正弦波的專用集成電路。但是這種模塊產(chǎn)生的波形都不是純凈的波形，并且不能完全濾除掉。方案三: 采用鎖相式頻率合成方案。鎖相式頻率合成是將一個(gè)高穩(wěn)定度和高精度的標(biāo)準(zhǔn)頻率經(jīng)過加減乘除的運(yùn)算產(chǎn)生同樣穩(wěn)定度和精度的大量離散頻率的技術(shù)，它在一定程度上解決既要頻率穩(wěn)定精確，又要頻率在較大范圍可變的矛盾。但頻率受VCO可變頻率范圍的影響，高低頻比不可能做得很高，而且只能產(chǎn)生方波和正弦波，不能滿足任意波形的要求。方案四：采用單片機(jī)和DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換器生成波形，由于是軟件濾波，所以不會(huì)有寄生的高次諧波分量，生成的波形比較純凈。它的特點(diǎn)是價(jià)格低、性能高，在低頻范圍內(nèi)穩(wěn)定性好、操作方便、體積小、耗電少。經(jīng)比較，方案四既可滿足畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本要求又能充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，電路簡(jiǎn)單，易控制性價(jià)比較高，所以采用該方案。2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)本系統(tǒng)是基C51單片機(jī)控制的波形發(fā)生器。本系統(tǒng)包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)模塊，波形生成模塊，調(diào)幅模塊，鍵盤模塊，波形指示燈模塊，掉電保護(hù)模塊和電源模塊。系統(tǒng)原理圖如圖21所示：圖21系統(tǒng)原理圖輸出波形為電壓范圍為0~5V，頻率范圍為1~1000Hz的方波、三角波、正弦波以及上述三種波形的自定義組合波形，輸出波形的頻率和幅值以及組合波系數(shù)可通過鍵盤調(diào)節(jié)。頻率控制由軟件延遲實(shí)現(xiàn)，通過按鍵修改程序的延遲參數(shù)，改變波形表數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)之間插入時(shí)間延遲，從而改變輸出波形參數(shù)。雙D/A數(shù)控電位器實(shí)現(xiàn)幅度控制，單片機(jī)控制P1口給幅度控制DAC0832送幅度控制字，通過調(diào)幅按鍵可以修改幅度控制字的大小。具體電路圖如圖22所示。圖22整體電路圖波形指示燈顯示當(dāng)前輸出波形種類、中斷式鍵盤實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。串行EEPROM（AT24C02）實(shí)現(xiàn)了波形數(shù)據(jù)的掉電保護(hù)功能。系統(tǒng)具有較高的可靠性，可滿足多種低頻信號(hào)源的使用場(chǎng)所。3硬件設(shè)計(jì)AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦
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