【正文】 間寬度影響較小，只是測(cè)頻的最小值受到影響，因此可以任意在 秒至 1 秒間進(jìn)行選取，令其為 Tp。 將電壓信號(hào)源連接到示波器上，將信號(hào)源檔位選擇在正弦波檔，示波器輸出正弦波。 28 總 結(jié) 在本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中我感覺(jué)到書(shū)本知識(shí)的學(xué)習(xí)和實(shí)際運(yùn)用是有一定差距的，平時(shí)熟悉的電路在運(yùn)用時(shí)總有一點(diǎn)的偏差，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)也沒(méi)有完全成功。我此次的任務(wù)是設(shè)計(jì)一個(gè)高分辨率的 A/D轉(zhuǎn)換電路。 sbit RW=P1^1 。039。 for(i=0。 Lcd_Bus=0xff 。 Lcd_Bus=cmdcode 。 Lcd_Bus=Dispdata 。 //選擇 8bit 數(shù)據(jù)流 delay(5)。 s++。 write_(0x90)。039。 hzkdis(.)。 } } /* Get ADC result 35 */ BYTE GetADCResult(BYTE ch) { ADC_CONTR = ADC_POWER | ADC_SPEEDLL | ch | ADC_START。= ~ADC_FLAG。 //ADC poweron and delay } /* Software delay function */ void Delay1(WORD n) { WORD x。 ADC_FLAG))。)。039。)。 dianya[1]=AdResult%100/10。 //指定在資料的讀取及寫(xiě)入時(shí)，設(shè)定游標(biāo)的移動(dòng)方向及指定顯示的移位 delay(0)。 delay(10)。 RW=0 。 RW=0 。 RW=1 。 void Delay1(WORD n)。039。 typedef unsigned int WORD。 29 參考文獻(xiàn) [1] 李廣弟，朱月秀，冷祖祈 .單片機(jī) 基礎(chǔ) ［ M］ .北京航空航天大學(xué)出版社 .； [2] 全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽組委會(huì) . 全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)作品匯編：第一屆 ~第五屆 ［ M］ . 北京：北京理工大學(xué)出版社， [3] 謝自美 .電子線路設(shè)計(jì)［ M］ .華中科技大學(xué)出版社 . [4] 王武江 . 常用集成電路速查手冊(cè) . 北京：冶金工業(yè)出版社， [5] 閻 石 .數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) ［ M］ (第五版） .高等教育出版社 . [6] 羅亞非 . 凌陽(yáng) 16 位單片機(jī)應(yīng)用基礎(chǔ)［ M］ .北京航空航天 大學(xué)出版社， [7] 陸從青，吳建輝 . 基于 CPLD 的高分辨率 A/D轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì) . [8] 康華光，陳大欽，張林 .電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分 ［ M］ （第五版） .高等教育出版社 . [9] 潘松 黃繼業(yè) . EDA 技術(shù)實(shí)用教程 ［ M］ . 北京： 科學(xué)出版社， 2021 [10] 清源計(jì)算機(jī)工作室 .Protel99 SE 原理圖與 PCB 及仿真 ［ M］ . 高等教育出版社 . 30 致 謝 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)歷時(shí)三個(gè)月，是我大學(xué)學(xué)習(xí) 中遇到過(guò)的時(shí)段最長(zhǎng)、涉及內(nèi)容最廣、工作量最大的一次設(shè)計(jì)。 27 A/D 轉(zhuǎn)換線性度測(cè)量 表 2 A/D 轉(zhuǎn)換測(cè)量值 條件： 0mV=81625 100mV=402317 電壓值（ mV） 理論值（ Hz） 測(cè)量值（ Hz） 線性誤差（ %） 10 113694 113536 20 145763 145629 30 177832 177628 40 209901 209694 50 241970 221783 60 274039 273805 70 306108 305937 80 338177 337961 90 370246 370134 測(cè)試結(jié)果誤差分析 經(jīng)過(guò)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)實(shí)際測(cè)量值與理論值有誤差，在綜合分析之后，認(rèn)為誤 差主要是由以下三種原因產(chǎn)生：（ 1）使用的是 220V 50Hz 照明電，電壓隨用電負(fù)荷會(huì)有波動(dòng)（ 2）電壓信號(hào)源處一芯片外，需要大量的手工焊接，焊點(diǎn)過(guò)多時(shí)，其電阻總會(huì)對(duì)輸出有輕微影響，其次芯片受溫度的想象也會(huì)使產(chǎn)生的信號(hào)有輕微的飄移。所以由善于計(jì)算的凌陽(yáng) 16 位單片機(jī)完成，在單片機(jī)內(nèi)計(jì)算出被測(cè)頻率的值并顯示結(jié)果。同時(shí)系統(tǒng)可以通過(guò)看門(mén)狗復(fù)位，以免系統(tǒng)一直在前臺(tái)程序中循環(huán)。這樣陰極引腳上加低電平的發(fā)光二極管即可導(dǎo)通點(diǎn)亮，而加高電平的則不點(diǎn)亮。由條形發(fā)光二極管組成“ 8”字形的 LED顯示器，也稱(chēng)數(shù)碼管。 其最高響應(yīng)頻率是 10MHZ，隔離電壓為 2500V，滿(mǎn)足要求。 圖 14凌陽(yáng) SPCE061A單片機(jī)管腳分布圖語(yǔ)音電路的設(shè)計(jì) 語(yǔ)音電路的設(shè)計(jì) 我們采用的語(yǔ)音電路為凌陽(yáng) SPCE061a 開(kāi)發(fā)板上集成有的語(yǔ)音模塊，它與單片機(jī)接口電路如圖 1。因?yàn)?CPLD 能夠?qū)崿F(xiàn)高速響應(yīng)和準(zhǔn)確計(jì)數(shù)。在 ispPLD 中都包含有編程電路部分，不過(guò)通常在為用戶(hù)提 供的結(jié)構(gòu)框圖中都沒(méi)有畫(huà)出。最后的實(shí)際電路原理如圖 12所示： 16 圖 12 V/F變換原理圖 等精度頻率計(jì)的設(shè)計(jì) （ 1） CPLD 的總體結(jié)構(gòu) 近年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的復(fù)雜的可編程邏輯器件 CPLD，可以認(rèn)為是從 EPLD 演變的。而在選擇元件時(shí)， V／ F輸出信號(hào) (頻率 )的占空比是最先要考慮的要素，其值 t1/(t1+t2)，能夠從圖中的波形圖看出。其原理圖如圖 6所示。為了降低電源波動(dòng)造成的影響，我們使用了兩個(gè) 的基準(zhǔn)源 LM336 對(duì)其供電。 系統(tǒng)基本框圖如圖 3所示。因此嘗試語(yǔ)音和數(shù)碼管報(bào)數(shù)同時(shí)進(jìn)行。液晶顯示屏 (LCD)具有輕薄短小，耗電量低，無(wú)輻射危險(xiǎn)，可以平面直角顯示以及影像比較穩(wěn)定不易閃爍等優(yōu)勢(shì)，顯示面積大，畫(huà)面效果比較好，分辨率高，抗干擾能力較強(qiáng)和顯示形式較靈活等優(yōu)點(diǎn)，但是編程工作量比較大，控制其占用資源比較多。 FGPA 可實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的邏輯功能，規(guī)模大，密度高，它將所有的器件集成在一塊芯片上，減小了體積，提高了穩(wěn)定性，并且可應(yīng)用 EDA 軟件仿真、在線調(diào)試，易于進(jìn)行功能8 擴(kuò)展，響應(yīng)速度快。但是設(shè)計(jì)起來(lái)較為麻煩，需要的硬件多，電路制作復(fù)雜，由于引腳太多搭焊和線路連接都比較繁瑣，調(diào)試起來(lái)很難發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在。 （ 3）頻率測(cè)量 對(duì) V/F 變換后的頻率進(jìn)行測(cè)量，由于頻率較高，一般在幾十 k甚至上百 k，要實(shí)現(xiàn)快速準(zhǔn)確的測(cè)量頻率，必須要有良好的硬件響應(yīng)速度和良好的測(cè)量策略。 15V的電源電壓下，功耗電流將小于 15mA，滿(mǎn)刻度為 1MHz時(shí)，其非線性度將小于 ％ 。 LM331 是美國(guó) NS 公司出產(chǎn)的性能價(jià)格較高的集成芯片，可以用作精密頻率電壓轉(zhuǎn)換器、長(zhǎng)時(shí)間積分器、 A/D 轉(zhuǎn)換器及其他相關(guān)器件。 方案二：直接由 D/A 輸出。其中電壓發(fā)生部分包括：精密測(cè)試電壓源。并且 由于要求位數(shù)太多，連線太多進(jìn)而使系統(tǒng)的穩(wěn)定性受到影響，成本較高。設(shè)計(jì)并制作一個(gè)具有測(cè)量和顯示功能的儀器或裝置，將該 A/D 轉(zhuǎn)換電路的結(jié)果顯示出來(lái)，有轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，顯示器可采用 LED或 LCD。 第三章首先簡(jiǎn)單的介紹了系統(tǒng)基本組成部分，接著開(kāi)始介紹具體的單元電路設(shè)計(jì)過(guò)程，包括： V/F 轉(zhuǎn)換電路，電壓的放大 和偏置、頻率計(jì)、數(shù)碼管顯示、語(yǔ)音播報(bào)、電源，光耦合隔離。在經(jīng)過(guò)綜合考慮后，決定采用 V/F轉(zhuǎn)換專(zhuān)用集成芯 AD650，再 輔以的外圍電路實(shí)現(xiàn) V/F轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)。 國(guó)內(nèi)外的研究和生產(chǎn)動(dòng)態(tài)表明，我國(guó)在模擬數(shù)轉(zhuǎn)換器的研究上起步較晚，技術(shù)力量比較薄弱。 2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 以 計(jì)算機(jī)、數(shù)字通訊 為主的 數(shù)字系統(tǒng)是處理數(shù)字信號(hào)的電路系統(tǒng)。 積分型 A/D 轉(zhuǎn)換器。 并且 處理后輸出的數(shù)字量也 常常 需要將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng) 的 模擬信號(hào) 才能 夠 為執(zhí)行機(jī)構(gòu)所 接受。 高分辨率 A/D轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì) 院 、 部： 電氣與信息工程學(xué)院 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職稱(chēng) 教授 職稱(chēng) 講師 專(zhuān) 業(yè)： 電子信息工程 班 級(jí)： 電子 09 完成時(shí)間： I 摘 要 當(dāng)今社會(huì)是一個(gè)信息社會(huì)，隨著通信技術(shù)、計(jì)算機(jī) 技術(shù)和微電子技術(shù)的高速發(fā)展，信息技術(shù)已滲透到全社會(huì)（例如軍事、民用）各個(gè)角落，特別是 在現(xiàn)代控制 、 通信及檢測(cè)等領(lǐng)域 ，而 A/D 轉(zhuǎn)換技術(shù)在信息處理技術(shù)中占有重要地位 ,特別是 高速、高分辨率 A/D轉(zhuǎn)換器已經(jīng)成為現(xiàn)代先進(jìn)的電子設(shè)備或電子系統(tǒng)中不可或缺的重要組成部分。 因?yàn)?系統(tǒng)的實(shí)際對(duì)象往往都是一些模擬量 (如壓力 、 溫度 、 圖像 、 位移等 ),要使數(shù)字儀表 和 計(jì)算機(jī)能識(shí)別 、 處理這些 信號(hào) ，首先必須 將這些 模擬信號(hào) 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)； 然后 經(jīng)計(jì)算機(jī)分析。雖然出現(xiàn)得較晚，但卻具有分辨率高，價(jià)格便宜以及抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，所以其應(yīng)用已日漸增多。最大特點(diǎn)是速度快，但功耗大且電路復(fù)雜，所以芯片尺寸也比較大 [1]。2021 年，上海交通大學(xué)研制出 TSMC m 工藝的 10 位、 80MSPS 的流水線 A/D轉(zhuǎn)換器。 V/F 轉(zhuǎn)換作為本次設(shè)計(jì)的核心模塊，必須要有較低的最佳溫度穩(wěn)定性和較高的滿(mǎn)刻度頻率響應(yīng)，才能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。初步描繪了系統(tǒng)組成框圖，并將系統(tǒng)劃分為 電壓發(fā)生部分、模擬 數(shù)字轉(zhuǎn)化部分和控制部分三大模塊，然后分別對(duì)這三大模塊進(jìn)行分析論證，選擇設(shè)計(jì)方案，從而決定系統(tǒng)各模塊的最終方案。 采用普通元器件設(shè)計(jì)一個(gè)具有 16 位分辨率的 A/D轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)換速度不低于 10 次 /S，線性誤差小于 1%。 方案二：逐次比較式 5 其速度快，以二進(jìn)制的形式輸出，其與 CPU之間的連線較多，連線增多、轉(zhuǎn)換位數(shù)增多、導(dǎo)致成本也相應(yīng)增加。 系統(tǒng)基本方案 系統(tǒng)可以劃分為電壓發(fā)生部分、模擬 數(shù)字轉(zhuǎn)化部分和控制部分。可是這種方式的輸出阻抗較高，分壓不是十分準(zhǔn)確。 方案二：采用 V/F 轉(zhuǎn)換專(zhuān)用集成芯片 LM331 作為核心部件，輔以的外圍電路實(shí)現(xiàn)。其電路在177。綜上所述，選擇了 AD650作為 V/F 轉(zhuǎn)換的核心器件。此種電路如果能合理設(shè)計(jì)，能做到實(shí)時(shí)性好，測(cè)量準(zhǔn)確。我們有兩種方案可供選擇： 方案一：采用 FGPA（現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列）作為系統(tǒng)的控制器。 方案一：使用液晶顯示屏（ LCD）來(lái)顯示轉(zhuǎn)換結(jié)果。盡管 SPCE061A 單片機(jī)內(nèi)部 Flash 比較小，但因本系統(tǒng)對(duì)資源的要求較低，自帶的語(yǔ)音模塊完全夠用。 系統(tǒng)各模塊的最終方案 經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析和論證，最終決定了系統(tǒng)各模塊的最終方案如下： （ 1）精密基準(zhǔn)源：采用高精度、低溫漂的電壓基準(zhǔn) AD586 分壓作為信號(hào)源； （ 2）電壓放大及偏置：運(yùn)算放大器 ICL7650； （ 3） V/F 轉(zhuǎn)換：選用 AD650 芯 片； （ 4）頻率測(cè)試：采用 CPLD（復(fù)雜可編程邏輯器件）； （ 5）控制器：采用凌陽(yáng)公司的 SPCE061A 單片機(jī)； （ 6）顯示：采用數(shù)碼管（ LED）； （ 7）語(yǔ)音：采用凌陽(yáng)公司 SPCE061A 單片機(jī)自帶的語(yǔ)音系統(tǒng)； （ 8）電氣隔離：采用光電耦合。 AD586 的管腳圖 4如下： 圖 4 AD586的管腳圖 OPA333 是零漂移精密運(yùn)放，漂移值最大為 ℃。運(yùn)放的電阻須選用 1/1000