【正文】 波形當(dāng) DDS 的波形存儲器分別存放正弦和余弦函數(shù)表時(shí)既可得到正交的兩路輸出 6 其他優(yōu)點(diǎn) 由于 DDS 中幾乎所有部件都屬于數(shù)字電路易于集成功耗低體積小重量輕可靠性高且 易于程控使用相當(dāng)靈活因此性價(jià)比極高 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 21 系統(tǒng)組成 本設(shè)計(jì)主要有主控制器模塊信號發(fā)生模塊 FM調(diào)頻電路模塊 AM幅度電路模塊和液晶顯示模塊系統(tǒng)模塊框圖如圖 21 所示 圖 21 系統(tǒng)模塊框圖 22 方案論證與比較 正弦波產(chǎn)生方案論證與選擇 方案一采用自激振蕩 1 產(chǎn)生正弦波自激振蕩的平衡條件為 幅度平衡條件 AF 1 相位平衡條件 AF A F 2n n 為整數(shù) 實(shí)質(zhì)上只要電路中的反饋是正反饋相位平衡條件就一定滿足這是由電路結(jié)構(gòu)決定的而幅度平衡條件則由 電路參數(shù)決定當(dāng)環(huán)路增益 AF＝ 1AF 1 時(shí)電路產(chǎn)生減幅振蕩 AF 1 時(shí)電路產(chǎn)生增幅振蕩 [3] 2．選頻特性 在振蕩電路中當(dāng)放大電路或正反饋網(wǎng)絡(luò)具有選頻特性時(shí)電路才能輸出所需頻率 f0的正弦信號也就是說在電路的選頻特性作用下只有頻率為 f0的正弦信號才能滿足振蕩條件 3．穩(wěn)幅措施 如果振蕩電路滿足起振條件在接通直流電源后它的輸出信號將隨時(shí)間的推移逐漸增大當(dāng)輸出信號幅值達(dá)到一定程度后放大環(huán)節(jié)的非線性器件接近甚至進(jìn)入飽和或截止區(qū)這時(shí)放大電路的增益 A 將會逐漸下降直到滿足幅度平衡條件 AF ＝ 1AF 1 維持等幅振蕩 輸出這是一種比較好的穩(wěn)幅措施 由基本放大器 A和正反饋網(wǎng)絡(luò) F組成的閉合正反饋環(huán)路如圖 22所示由閉合環(huán)路組成的自激振蕩器其振蕩產(chǎn)生的起始信號來自于電路中的各種起伏和外來擾動這些電信號中含豐富的頻率成分經(jīng)選頻網(wǎng)絡(luò)選出某頻率的信號輸送至放大器 A放大后經(jīng) F網(wǎng)絡(luò)反饋后再放大反復(fù)循環(huán)直至電路的輸出由小至大最后建立和形成穩(wěn)定的波形輸出但此電路易受外界的干擾波形不易于穩(wěn)定而且難以達(dá)到題目中所要求的波形頻率操作麻煩 圖 22 閉合正反饋環(huán)路圖 方案二采用單片機(jī)最小系統(tǒng)與 AD9835 串行接口方式對時(shí)鐘頻率進(jìn)行分頻控制再連接鎖相 環(huán)是輸出波形的頻率更加穩(wěn)定如圖 23 所示 AD9835 內(nèi)含可編程DDS 系統(tǒng)和高速比較器能實(shí)現(xiàn)全數(shù)字編程控制的頻率合成它內(nèi)部設(shè)有一個(gè) 32 位相位累加器兩個(gè) 32位頻率寄存器 FREQO和 FREQ1用于設(shè)定 M值四個(gè) 12位相位寄存器 PHASE0PHASE1PHASE2PHASE3程控切換 FREQOFREQ1時(shí)可實(shí)現(xiàn) FSK和掃頻功能程控切換 PHASE0PHASE1PHASE2PHASE3 時(shí)可實(shí)現(xiàn)相位 PSK 調(diào)制它的最高時(shí)鐘頻率為 50MHzDC25MHz 分辨率為 001164Hz 它的相移可以是 360／ 4096 AD9835 片內(nèi) 有兩個(gè)頻率寄存器四個(gè)相位寄存器以及控制寄存器通過串行方式加載這些寄存器的值可以 AD9835 輸出不同頻率／相位的信號而且 DDS 芯片轉(zhuǎn)換速度快性能價(jià)格比高體積小輸出波形穩(wěn)定度精度高分辨率高而且輸出波形的頻率相位可控能達(dá)到題目預(yù)期的效果操作方便易于實(shí)現(xiàn) 經(jīng)比較本設(shè)計(jì)采用方案二 圖 23 正弦波輸出框圖 幅度和頻率控制方案 輸出電壓幅度控制方案 方案一采用多級放大電路由兩個(gè)晶體管構(gòu)成共射共集放大電路如圖 24 第一級起到電壓放大作用達(dá)到正弦信號峰 峰值輸出第二級為跟隨器主要為了能夠帶 50 歐的負(fù)載使其負(fù)載上的正 弦信號的輸出電壓的峰 峰值達(dá)到題目的要求此電路只是在調(diào)試選定具體參數(shù)中比較麻煩但工作比較穩(wěn)定比較易于實(shí)現(xiàn) 圖 24 共射 共基放大電路的交流通路 方案二采用可變增益放大器增益放大器直接與 AD9835 相接用來實(shí)現(xiàn)電壓的放大并且控制波形的失真精確度高且較穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)簡單 [5]可以采用 AD603 它正是這樣一種具有程控增益調(diào)整功能的芯片它是美國 ADI 公司的專利產(chǎn)品是一個(gè)低噪 90MHz 帶寬增益可調(diào)的集成運(yùn)放如增益用分貝表示則增益與控制電壓成線性關(guān)系壓擺率為 275Vμ s 管腳間的連接方式?jīng)Q定了可編程的增益范圍增益在 11～30dB90Mhz增益在 9～ 41dB9MHz帶寬改變管腳間的連接電阻可使增益處在所需范圍內(nèi) 本設(shè)計(jì)采用方案二 模擬幅度調(diào)制 方案一采用 DDS 芯片與 0832 分別產(chǎn)生正弦波再經(jīng)乘法器進(jìn)行波形幅度調(diào)制如圖 25 所示 DDS 產(chǎn)生調(diào)制正弦波信號范圍在 1 兆赫茲到 10 兆赫茲 [6]0832 產(chǎn)生正弦波載波頻率為 1kHz[7]單片機(jī)可以控制調(diào)制信號的步進(jìn)量從而產(chǎn)生設(shè)計(jì)中所需正弦波載波的頻率采用此方案易于實(shí)現(xiàn)而且比較方便 圖 25 利用 0832 模擬幅度調(diào)制框圖 方案二采用兩片 DDS芯片分別產(chǎn)生正弦波調(diào)制信號與載波信號如圖 26所示[8]產(chǎn)生的信號再由模擬乘法器進(jìn)行調(diào)幅用數(shù)字電位器來控制調(diào)制信號的步進(jìn)量此方案產(chǎn)生的波形雖然穩(wěn)定但不易于實(shí)現(xiàn)而且很麻煩 圖 26 利用 9835 模擬幅度調(diào)制框圖 數(shù)字 PSKASK 載波調(diào)制 方案一采用兩片 DDS芯片分別產(chǎn)生正弦波和方波如圖 27所示在 ASK的載波調(diào)制中正弦波和方波通過模擬乘法器進(jìn)行調(diào)制 [9]在 PSK 的調(diào)制中正弦波和方波通過高頻繼電器進(jìn)行調(diào)制 [10]但 DDS 芯片產(chǎn)生方波外界電路較為復(fù)雜不易于調(diào)試 圖 2數(shù)字載波調(diào)制框圖 555 芯片來產(chǎn)生方波 DDS 芯片來產(chǎn)生正弦波如圖 28 所示在 ASK 的載波調(diào)制中正弦波和方波通過模擬乘法器進(jìn)行調(diào)制在 PSK 的調(diào)制中正弦波和方波通過高頻繼電器進(jìn)行調(diào)制 [11]此方案中所實(shí)現(xiàn)的方波較為穩(wěn)定易于調(diào)試 圖 2 數(shù)字載波調(diào)制框圖 圖 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖 1 正弦信號產(chǎn)生模塊 正弦信號產(chǎn)生模塊的主要部分是 AD9835 AD9835AD公司 DDS芯片中應(yīng)用較為廣泛的一種片內(nèi)包括相位累加器 l0比特DAC 余弦查找表及頻率相位寄存器等它的最高時(shí)鐘頻率為 50MHz 在此頻率 輸出信號的頻率范圍是 DC25MHz 分辨率為 001164Hz 它的相移可以是 360／ 4096 AD9835 片內(nèi)有 兩個(gè)頻率寄存器四個(gè)相位寄存器以及控制寄存器通過串行方式加載這些寄存器的值可以使 AD9835 輸出不同頻率／相位的信號其主要特性如下 1 單電源供電 5V 2 功耗低 200MW 3 具有電源關(guān)斷功能 4 工作溫度 圖 31 組成框圖 圖 3 本設(shè)計(jì)采用 AT89S52 串行方式加載 AD9835 內(nèi)部的頻率相位寄存器及控制寄存器使芯片輸出要求頻率相位的信號如圖 34 所示 AD9835 的引腳 1ADJUST 為輸出調(diào)整控制與模擬地 AGND 間接電阻阻值一般為 39K[12]引腳 REFIN 是電壓參考輸入引腳 REFOUT 是電壓參考輸出兩 者接在一起與 AGND 間接 10nf 的去耦電容引腳 7SCLK 引腳 8SDATA 引腳 9FSYNC 三根串行加載信號線用來向 AD9835 寫入控制字和數(shù)據(jù) AD9835 頻率控制字由式 31 求得 f Δ Phase fMCLK2 32 0 Δ Phase 2 32 式 31 改變Δ Phase 值即可改變合成頻率值 相位控制字由式 2 Δ P K2 π40960 K 2122 K 值即可改變輸出相位值 圖 34 AD9835 與單片機(jī)硬件連接 32 輸出電壓幅度控制 正弦波從 AD9835 輸出后進(jìn)入到模擬電路 中晶體管基極上的 10 微法電容和100 皮法電容分別控制高頻信號和部分低頻信號的通過第一級為放大電路實(shí)現(xiàn)電壓的放大使其輸出電壓的峰 峰值達(dá)到 5伏到 7伏之間晶體管采用 9018測得它的電流放大倍數(shù)集極的電壓控制為所加電壓源的一半本設(shè)計(jì)中晶體管所加電源為 12 伏因此集極的電壓為 6 伏初始先定集極的電阻為 3 千歐根據(jù)公式由得出從而得出集極的電流進(jìn)而由求得基極的電阻發(fā)射極直接接地從而構(gòu)成了共射放大電路實(shí)現(xiàn)輸出電壓的峰 峰值要求 5伏 7伏第二級為跟隨器從而能夠帶動 50歐的負(fù)載基極與發(fā)射極由 01 微法的電容所構(gòu)成的回路為自舉電路基極接 電阻后直接接到電源發(fā)射極直接接負(fù)載從而構(gòu)成了跟隨器根據(jù)調(diào)試再對相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整來實(shí)現(xiàn)整個(gè)電路的運(yùn)行最終實(shí)現(xiàn)在頻率范圍內(nèi) 50 歐負(fù)載電阻上正弦信號輸出電壓的峰 峰值 5 伏 7 伏但在設(shè)計(jì)過程中我發(fā)現(xiàn)模擬電路部分難以實(shí)現(xiàn)于是我們DAC0832芯片再加一個(gè)電壓比較器的方法來實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的要求如圖 34所示經(jīng)它放大后可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的要求達(dá)到輸出波形的幅度標(biāo)準(zhǔn) 圖 34 用 0832 電壓幅度圖 33 模擬和數(shù)字調(diào)制 為了能夠產(chǎn)生模擬幅度調(diào)制信號設(shè)計(jì)要求在 1MHZ15HZ 范圍內(nèi)調(diào)制度可在10100 之間可調(diào)所以由 DDS 芯片產(chǎn)生的正 弦波調(diào)制信號能夠進(jìn)行調(diào)節(jié)為了實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)的步進(jìn)應(yīng)該使用數(shù)字電位器利用單片機(jī)進(jìn)行程控由于沒找到合適的數(shù)字電位器所以采用普通電位器只能實(shí)現(xiàn)幅度調(diào)節(jié) AD9835 的引腳 PSELECTPSEL0PSEL1 是外加調(diào)制信號可用于對 DDS 進(jìn)行直接位控調(diào)制實(shí)現(xiàn)數(shù)字二值調(diào)頻 FSK 和數(shù)字四值調(diào)相 PSK 35 觸摸屏顯示模塊 工作原理 為了操作上的方便人們用觸摸屏來代替鼠標(biāo)或鍵盤工作時(shí)我們必須首先用手指或其它物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏然后系統(tǒng)根據(jù)手指觸摸的圖標(biāo)或菜單位置來定位選擇信息輸入觸摸屏由觸摸檢測部件和觸摸屏控制 器組成觸摸檢測部件安裝在顯示器屏幕前面用于檢測用戶觸摸位置接受后送觸摸屏控制器而觸摸屏控制器的主要作用是從觸摸點(diǎn)檢測裝置上接收觸摸信息并將它轉(zhuǎn)換成觸點(diǎn)坐標(biāo)再送給 CPU 它同時(shí)能接收 CPU 發(fā)來的命令并加以執(zhí)行 原理來區(qū)別觸摸屏可分為五個(gè)基本種類矢量壓力傳感技術(shù)觸摸屏電阻技術(shù)觸摸屏電容技術(shù)觸摸屏紅外線技術(shù)觸摸屏表面聲波技術(shù)觸摸屏 圖 35 觸摸屏內(nèi)部結(jié)這種觸摸屏利用壓力感應(yīng)進(jìn)行控制電阻觸摸屏的主要部分是一塊與顯示器表面非常配合的電阻薄膜屏這是一種多層的復(fù)合薄膜它以一層玻璃或硬塑料平板作為基層表面涂有一層透 明氧化金屬透明的導(dǎo)電電阻導(dǎo)電層上面再蓋有