【正文】 并且可以根據(jù)脈沖的幅度、相位和位置或它們之間的有效組合來對信息進行編碼，實現(xiàn)多址通信。超寬帶技術(shù)解決了困擾傳統(tǒng)無線技術(shù)多年的有關(guān)傳播方面的重大難題，開發(fā)了一個具有千兆赫茲容量和最高空間容量的新無線信道；它還具有對信道衰落不敏感、發(fā)射信號功率譜密度低、被截獲與檢測的概率低、定位精度高等優(yōu)點。 關(guān)鍵詞 ：單片機 占空比 頻率 脈沖發(fā)生器 2020 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設計（論文） 第 1 頁 共 24 頁 1 引言 課題背景及意義 自 20 世紀八九十年代以來，以數(shù)字技術(shù)為中心的電子技術(shù)的發(fā)展令人瞠目結(jié)舌，電子、通信等領域的進步，也推動了其他產(chǎn)業(yè)的電子化、信息化發(fā)展，電子信息技術(shù)業(yè)已成為發(fā)展工業(yè)的最重要技術(shù)之一。目 錄 1 引言 ............................................................. 1 課題背景及意義 ............................................... 1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀概述 ........................................... 1 2 方案設計與論證 ................................................... 1 設計要求 ..................................................... 1 指標概念闡述 ................................................. 2 脈沖波的基本概念 ....................................... 2 實際的脈沖波形 ......................................... 3 方案設計 ..................................................... 4 主脈沖產(chǎn)生方案 ......................................... 4 幅度控制 方案 ........................................... 6 顯示方案 ............................................... 6 3 硬件電路設計 ..................................................... 7 單片機最小系統(tǒng) ............................................... 7 幅度控制電路 ................................................. 8 人機接口電路 ................................................. 8 4 軟件設計 ........................................................ 10 開發(fā)軟件 ICCAVR 介紹 ......................................... 10 軟件實現(xiàn) .................................................... 10 AVR 單片機工作模式 .................................... 10 主程序流程圖 .......................................... 11 鍵掃描流程圖 .......................................... 12 程 序仿真 .............................................. 13 5 系統(tǒng)測試 ........................................................ 14 測試儀器 .................................................... 14 測試結(jié)果 .................................................... 14 頻率測試 .............................................. 14 占空比測試 ............................................ 15 誤差分析 .............................................. 15 6 結(jié)論 ............................................................ 16 致謝語 ............................................................. 16 參考文獻 ........................................................... 17 基于占空比和頻率可調(diào)的脈沖發(fā)生器 摘要 ： 本文介紹了一種占空比、頻率和幅度可獨立步進調(diào)節(jié)的脈沖信號發(fā)生器。近年來，隨著電子信息技術(shù)發(fā)展，脈沖技術(shù)得到了廣泛的應用。超寬帶技術(shù)因其具體有優(yōu)越的特性，越來越受到人們的普遍重視和研究。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀概述 555 定時器產(chǎn)生脈沖信號時一種常用的方法，通過 555 定時器來實現(xiàn)的脈沖發(fā)生器結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，只需外接少量的阻容元件就可以構(gòu)成單穩(wěn)、多諧和施密特觸發(fā)器。頻率范圍為 1Hz1MHz，幅度最大為 5V，占空比 1%99%。 通常，稱為脈沖的波形多指方波波形。如圖圖22 所示的方波脈沖，但實際電路中這種形式的整齊脈沖是不存在的。 3） 重復頻率 重復周期的倒數(shù) f=1/T(s)。這時，表示脈沖的性質(zhì)使用下列術(shù)語： 1）脈沖寬度 脈沖前后沿按振幅的 50%計算的時間 τ（ s）。 5) 跌落和反跳 在脈沖的邊沿上升了 S或下降了 H稱為反跳 和跌落，如圖 24。當參照準確的時鐘源， AD9851 可以產(chǎn)生一個穩(wěn)定的頻率和相位且可數(shù)字化編程的模擬正弦波輸出。 6 REFCLK 倍乘器使其有最小的無雜散動態(tài)范圍 SFDR 和相位噪聲特性。 集成鎖相環(huán)頻率合成器是利用一個 (或多個 )標準信號產(chǎn)生多種頻率信號的設備。并可通過改變單片機程序，利用所提供適當?shù)?N、 R 值，來求高性能的輸出頻率 。 FPGA 是英文 Field－ Programmable Gate Array 的縮寫，即現(xiàn)場可編程門陣列，它是在 PAL、GAL、 CPLD 等可編程器件的基礎上進一步發(fā)展的產(chǎn)物。 當用戶通過原理圖或 HDL 語言描述了一個邏輯電路以后， PLD/FPGA 開發(fā)軟件會自動計算邏輯電路的所有可能的結(jié)果，并把結(jié)果事先寫入 RAM,這樣，每輸入一個信號進行邏輯運算就等于輸入一個地址進行查表，找出地址對應的內(nèi)容，然后輸出即可。 ro fRNf ?() 黎濤：基于占空比和頻率可調(diào)的脈沖信號發(fā)生器 第 6 頁 共 24 頁 方案四 采用 AVR 單片機實現(xiàn)脈沖信號產(chǎn)生。 幅度控制方案 方案一：利用數(shù)字電位器進行調(diào)節(jié)，將數(shù)字電位器作為放大電路的反饋電阻，通過數(shù)字電位器改變電阻值的大小，從而改變放大器放大倍數(shù)，如圖 28 所示。提供精確地、可由管腳選擇的增益，且是線性變化的，在溫度和電源電壓變化時有很高的穩(wěn)定性。 方案二： LCD 液晶顯示， LCD 液晶能夠同時顯示 32 個字符，能夠滿足題目的顯示要求， LCD液晶只要數(shù)據(jù)線和控制線與單片機相連即可，硬件結(jié)構(gòu)簡單，不易出錯，實現(xiàn)較前一種方案容易。通過鍵盤輸入預置頻率和占空比到單片機后，單片機設置寄存器產(chǎn)生相應的主脈沖波形，同時在 LCD 顯示器上顯示。 ATmega16 有如下特點 :16K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程 Flash(具有同時讀寫的能力，即 RWW)， 512 字節(jié) EEPROM， 1K 字節(jié) SRAM，32 個通用 I/O 口線， 32 個通用工作寄存器，用于邊界掃描的 JTAG 接口，支持片內(nèi)調(diào)試與編程，三個具有比較模式的靈活的定時器 /計數(shù)器 (T/C),片內(nèi) /外中斷，可編程串行 USART，有起始條件檢測器的通用串行接口， 8 路 10 位具有可選差分輸入級可編程增益 (TQFP 封裝 ) 的 ADC ，具有片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時器，一個 SPI 串行端口，以及六個可以通過軟件進行選擇的省電模式。在更新應用 Flash 存儲區(qū)時引導 Flash 區(qū) (Boot Flash Memory)的程序繼續(xù)運行，實現(xiàn)了 RWW 操作。 黎濤：基于占空比和頻率可調(diào)的脈沖信號發(fā)生器 第 8 頁 共 24 頁 AVR 單片機有一個 16 位的定時計數(shù)器， 16 位 的定時計數(shù)器可以實現(xiàn)精確的程序定時、波形產(chǎn)生和信號測量。用電壓控制增益，便于單片機控制，同時可以減少噪聲和干擾。如圖 34 所示。如圖 35 所示。 這個工程管理器還能直接產(chǎn)生您希望得到的可以直接使用的 INTEL HEX 格式文件 ， INTEL HEX 格式文件可被大多數(shù)的編程器所支持，生成的 HEX 文件就可以對 AVR 單片機燒錄。要達到本次的頻率要求，則選擇快速 PWM 模式。工作于快速 PWM 模式時， PWM 分辨率可固定為 9 或 10 位，也可由 ICR1 或 OCR1 定義。 TCNT1 斜坡上的短水平線表示 OCR1x 和 TCNT1 的匹配比較。如果中斷使能，可以在中斷服務程序里來更新 TOP 以及比較數(shù)據(jù)。輸出的 PWM 頻率可以通過如下公式計算得到： )1( /_ T O PN fP WMOC OIc lknx ??? （ ） 變量 N 代表分頻因子 ( 6 256 或 1024)。 OCR1A 為 0(0x0000) 時信號有最高頻率 foc2 = fclk_I/O/2。頻率、占空比和幅度的預置值 通過鍵掃描得來，鍵掃描時，如果有鍵按下，才進入預置模式，沒有鍵按下，則寄存器的值不改變，即波形不變，如圖 42 所示。幅度調(diào)節(jié)位 3 位，范圍為 。將電路原理圖在 ISIS中畫好后，將程序匯編后的 HEX 代碼裝載到單片機，仿真開始就可以看到仿真效果。如圖 44所示。 黎濤：基于占空比和頻率可調(diào)的脈沖信號發(fā)生器 第 14 頁 共 24 頁 圖 45 頻率和占空比調(diào)節(jié) 2 5 系統(tǒng)測試 測試儀器 MF47 型模擬萬用表