【正文】 Through the feedback loop and delay link to the electric frequency periodically height variations. Principle chart as figure2shows, diagram hysteretic parator output voltage, threshold voltage。 Display()。 } 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（正文） 第 35頁 共 46頁 disbuf[0]=uiResult/1000。 //uiResult=(uiResult*100)/51。 START=1。 P2=dispbitcode[dispcount]。 } void Display() { P2=0xff。 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（正文） 第 33頁 共 46頁 unsigned int uiResult。 unsigned char code LEDcode[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00}。在系統(tǒng)設(shè)計過程中，力求硬件電路簡單，充分發(fā)揮軟件編程方便靈活的特點，并最大限度挖掘單片機(jī)片內(nèi)資源，來滿足系統(tǒng)設(shè)計要求。其仿真與測試結(jié)果如下 ： 圖 22 方波仿真（左）測試（右） 從圖 22可知，振 蕩電路的測試結(jié)果與 仿真結(jié)果比較符合。 P3 口 P3 口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口。作輸入口使用時，因為內(nèi)部存在上拉 電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流 (IIL)。 VCC（ 40 腳）和 VSS（ 20 腳）為供電端口，分別接 +5V 電源的正負(fù)端。 低功耗空閑和掉電模式 3 個 16 位可編程定時 /計數(shù)器中斷 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（正文） 第 22頁 共 46頁 單片機(jī)的選擇 圖 20： AT89C52 管腳圖 AT89C52 是 51 系列單片機(jī) 的一個型號，它是 ATMEL 公司生產(chǎn)的。對于 ADC 而言，可以在每一個階梯的水平中點進(jìn)行測量，它包括了所有的誤差。實際上，要準(zhǔn)確表示模擬量， ADC 的位數(shù)需很大甚至無窮大。 以輸出 8 位的 ADC0809 動作來說明“連續(xù)漸進(jìn)式 A/D 轉(zhuǎn)換器”的轉(zhuǎn)換原理，動作步驟如下表示（原則上先從左側(cè)最高位尋找起）。 注 ：手冊中給出了 tACC的典型值和最大值分別為 135ns 和 200ns（見手冊第4頁的 Electrical Specification,如圖 19 綠圈所示 ），因此將 /RD 引腳拉低后，等待大于 200ns 后即可從 DB 讀出有效的轉(zhuǎn)換結(jié)果。 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（正文） 第 17頁 共 46頁 仔細(xì)閱讀手冊后，我們發(fā)現(xiàn)了在手冊的第 7頁給出了一個時序圖 (Timing Diagrams),如 圖 18 所示 圖 18： ADC0809 手冊給出的 ADC 轉(zhuǎn)換時序圖 圖 18 給出的其實就是使 ADC0809正確工作的軟件編程模型。OE=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻； OE=1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。 ADC0809 的內(nèi)部沒有時鐘電路，所需時鐘信號由外界提供，因此有時鐘信號引腳。 對 ADC0809 主要信號引腳的功能說明如下： IN7～ IN0—— 模擬量輸入通道 ALE—— 地址鎖存允許信號。 1．主要特性 1） 8 路輸入通道， 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器，即分辨率為 8 位。 為了使輸出合成波形不反向我們采用方案一，使信號從同向比例輸入端輸入 加法電路 公式 ： 3 20 1 21 2 3 2 3V 1 . . . . .p iiR R RUUR R R R R???? ?????? ??? ? ? ???， 當(dāng) 輸入 諧波 分量 越多， 輸出波形就越接近 方波或三角波 。 綜上所述，在方案確認(rèn)過程中，帶通電路 所存在的不定因素比低通濾波更多，調(diào)試顯得不易， 為了能 因此選擇方案 四 。 方案 三 ：帶通濾波電路。 我們就采用此方案 ，集成運(yùn)放組成的減法電路如圖所示，輸入信號 Ui1 和Ui2 分別通過 R R2 加到了運(yùn)放的反向比例輸入端和同向比例輸入端，輸出電壓經(jīng)過 Rf 反 饋 到 反 向 比 例 輸 入 端 。 直接給晶振加上電源， 簡單方便 就可以得到一個方波輸出 ， 由于輸出的方波波形不是很好有所失真所以 在 后級加上一個整形電路， 可 使 波形變得更加 完善 。 方案 四 ： 直接 采用 6MHz 晶振 和輔助整形電路，產(chǎn)生方波信號； 利用 74HC161計數(shù)器后接 74LS74 D 觸發(fā)器 組成 分頻電路 對 6MHz晶振進(jìn)行分頻 ，得到 不同頻率的方波； 濾波電路把 前級分頻得到的 方波信號 轉(zhuǎn)換成 頻率相同的正弦信號； 但是這些正弦波信號中存在直流成分需要通過 減法電路調(diào)整 正弦波 信號為雙極性 （正負(fù)相間的正弦波） ； 然后通過 放大電路 實現(xiàn) 信號 幅值 的 放大 以達(dá)到指標(biāo)中所需要的信號合成的幅值 ； 再通過 移相網(wǎng)絡(luò) 實現(xiàn) 3 次諧波、 5 次諧波 與 10 kHz 基波 之間 相位 關(guān)系 的調(diào)節(jié) ，必須調(diào)節(jié)到同向 ；加法電路， 實現(xiàn)幾個信號合成為一個近似方波信號； 模擬開關(guān)選擇不同 通道 的信號， 送到 有效值 檢波電路 檢波 ； 采集 信號有 效值然后 ADC0809 對模擬信號進(jìn)行數(shù)字處理 ， 再送入單片機(jī)進(jìn)行計算 并在數(shù)碼管上顯示 。 一系 統(tǒng)要求 設(shè)計制作一個電路，能夠產(chǎn)生多個不同頻率的正弦信號，利用傅里葉原理產(chǎn)生以 10KHz 為基波，以奇次諧波為輔助諧波的信號，并將這些信號再合成為近似方波和其他信號。用常規(guī)的信號發(fā)生器無法滿足要求。 Thus, this system can realize the 10 kHz, 30 kHz and 50 kHz sinusoidal signal synthesis for approximate squarewave。江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（正文） 第 1頁 共 46頁 信號波形合成設(shè)計 目錄 摘要關(guān)鍵字 2 序言 3 一系統(tǒng)要求 4 二理論基礎(chǔ) 6 三軟硬件設(shè)計 7 （一） 硬件設(shè)計 7 1 方波震蕩電路 7 2 分頻器 8 3 減法電路 9 4 濾波 電路 10 5 移相電路 11 6 加法電路 12 7 有效值檢波電路 13 8 ADC0809 數(shù)模轉(zhuǎn)換 14 9 AT89C52 單片機(jī)選擇 23 （二） 軟件設(shè)計 26 四理論與測試 27 結(jié)束語 30 參考文獻(xiàn) 31 致謝 32 附錄 附錄一： 信號采集顯示程序 33 附錄二：英文原文 36 附錄三：英文翻譯 42 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（正文） 第 2頁 共 46頁 摘要 ： 本系統(tǒng)設(shè)計了一個信號波形合成電路，系統(tǒng) 包括： 晶振和輔助整形電路構(gòu)成 的 方波振蕩電路 ，產(chǎn)生方波信號；采用 74HC161N 等組成分頻電路 ，使 高頻方波轉(zhuǎn)換成 10 kHz、 30 kHz 等各個正弦信號； 濾波電路使各個頻率的方波到正弦波的轉(zhuǎn)換；放大電路控制各個信號幅值的大??；移相網(wǎng)絡(luò)控制輸入與輸出信號之間的相位差；加法電路完成多個信號的合成；由此，本系統(tǒng)能 實現(xiàn) 把 10 kHz、30 kHz 和 50 kHz 的正弦信號合成為近似 方波； 能 實現(xiàn) 把 10 kHz、 30 kHz和 50 kHz等正弦信號合成 位近似 三角波；實現(xiàn)對 10 kHz、 30 kHz 等各個正弦信號幅值的測量 和顯示 。 Can realize kHz, the 10 kHz and 50 kHz 30 such sine signal a approximate triangular wave synthesized。為解決這個難題，人們提出頻率合成器的方案 高精度大動態(tài)范圍數(shù)字／模擬 (D， A)轉(zhuǎn)換器的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，用數(shù)字控制方法從一個標(biāo)準(zhǔn)參考頻率源產(chǎn)生多個頻率信號的技術(shù)，即直接數(shù)字合成 (DDS)異軍突起。電路示意圖如圖 1 所示： 圖 1 信號波形合成電路示意圖 要求及指標(biāo) 基本要求 （ 1）方波振蕩器的 信號經(jīng)分頻與濾波處理，同時產(chǎn)生頻率為 10kHz 和 30kHz的正弦波信號，這兩種信號應(yīng)具有確定的相位關(guān)系 ； （ 2）產(chǎn)生的信號波形無明顯失真，幅度峰峰值分別為 6V和 2V； （ 3）制作一個由移相器和加法器構(gòu)成的信號合成電路，將產(chǎn)生的 10kHz和 30kHz 正弦波信號，作為基波和 3 次諧波，合成一個近似方波，波形幅度為5V，合成波形的形狀如圖 2 所示。 綜上所述，選擇 方案 四 ，使用晶振產(chǎn)生的方波信號穩(wěn)定， 有利于電路波形的調(diào)節(jié)及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 其仿真與測試結(jié)果見圖 10。 如 圖 可 知 ：江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（正文） 第 9頁 共 46頁 圖 7：減法電路理論計算 如圖可以看出輸出電壓 Uo與兩個輸入端的差值（ Ui2Ui1）成比例故稱為差值放大器或減法器，減法器對原件對稱性要求很高，元件失配將帶來較大的誤差，而且產(chǎn)生共模輸出電壓。采用 OP07CP 和 R、 C組成 帶通濾波 電路， 低通濾波與帶通濾波 串聯(lián)使用。 ViVoR1R2R3C1C2C3U 1U 2圖 7 濾波硬件實現(xiàn)電路 移相電路 方案： 采用由三個 OP07CP 芯片構(gòu)成的電路。 電路 仿真 與測試 結(jié)果 見后圖 131， 132， 133。 2）具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫?。對應(yīng) ALE 上跳沿， A、 B、 C 地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。通常使用頻率為 500KHz 的時鐘信號 江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（正文） 第 16頁 共 46頁 EOC—— 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。 Vcc—— +5V電源。由圖可見，實現(xiàn)一次 ADC 轉(zhuǎn)換主要包含下面三個步驟： ： 由圖 18中的上部“ FIGURE 10A”可知，在 /CS 信號為低電平的情況下，將 /WR 引腳先由高電平變成低電平，經(jīng)過至少 tW(WR)I 延時后，再將 /WR引腳拉成高電平，即啟動了一次 AD轉(zhuǎn)換。具體做法可通過插入 NOP 指令或者調(diào)用 delay()延時函數(shù)實現(xiàn)，不用太精確，只要估計插入的延時大于 200ns即可。 第一次尋找結(jié)果： 10000000 （若假設(shè)值≤輸入值，則尋找位＝假設(shè)位＝ 1） 第二次尋找結(jié)果： 11000000 （若假設(shè)值≤輸入值，則尋找位＝假