【正文】 單片機(jī) 圖 21 系統(tǒng)總體框圖 5 3 理論分析與計(jì)算 DDS 的理論分 析 DDS 的基本原理是在高速存儲(chǔ)器中放入正弦函數(shù) —— 相位數(shù)據(jù)表格，經(jīng)過查表操作，將讀出的數(shù)據(jù)送到高速 DAC 產(chǎn)生正弦波。正弦查詢表是一個(gè)可編程只讀存儲(chǔ)器 (PROM)，存儲(chǔ)的是以相位為地址的一個(gè)周期正弦信號(hào)的采樣編碼值，包含一個(gè)周期正弦波的數(shù)字幅度信息，每個(gè)地址對(duì)應(yīng)于正弦波中 0~360176。 100 ＝ 250000 （小于 2 的 18 次方） 所以， DDS 的頻率字只要多于 18 個(gè) bit，頻率調(diào)整的步進(jìn)就能小于 100Hz。單電源供電時(shí)，輸入從 ～ 。為此，我們用 LM317 設(shè)計(jì)兩路電壓可調(diào)電源，需用到兩種不同電壓時(shí)可將電源地端相連為系統(tǒng)供電。 在此電路中我們采用的器件有 :有極性電容、無極性電容、 LM31變壓器、二極管、電位器 。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，壓力傳感器相當(dāng)于一個(gè)千歐級(jí)的電阻，耗電一般比大。同時(shí)，還要從電流環(huán)路上提取穩(wěn)定的電壓為調(diào)理電路供電。 電路的總電流： Is=Vo/(Rs∥ R1) （式 4— 9） 如果取 R2﹥﹥ Rs: 則 Is=Vo/Rs 當(dāng)調(diào)理電路輸出 的時(shí)候，總耗電電流 4mA20mA，若不能滿足 R2〉〉Rs 也沒關(guān)系， R2 與 Rs 并聯(lián)是個(gè)固定的值， Is 與 Io 仍然是線性的關(guān)系，誤差比例系數(shù)在校準(zhǔn)時(shí)可以消除。 ADS1255 是 TI公司生產(chǎn)的一款 24 位高精度 AD 轉(zhuǎn)換器，其內(nèi)部集成多路選擇開關(guān) (MUX)、可編程增益控制器 (PGA)，可編程數(shù)字濾波器等，是一款性能較高的 ADC 芯片，它能夠接 收輸入幅度 0～ 5V的電壓信號(hào)，前面設(shè)計(jì)的電流接收電路產(chǎn)生電壓信號(hào) 1~5V，剛好可以用來完成題目的設(shè)計(jì)。 圖 412 MSP430單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖 14 5 軟件設(shè)計(jì) 主程序的設(shè)計(jì) 軟件部分主要完成三個(gè)功能，即信號(hào)采集、控制 DDS 產(chǎn)生正弦信號(hào)、控制 LCD 顯示電阻值及相關(guān)頻率信息。采取的是自下到上得調(diào)試方法，即單獨(dú)調(diào)試好每一模塊，然后在連接成一個(gè)完整的系統(tǒng)調(diào)試。 17 表 62 電阻值非線性測(cè)試表 R0 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2021 R1 1800 非線性度：非線性度＝ [最大誤差 /(滿度－零度 )]*100%。 （ 6） 頻率非線性度測(cè)試 電阻箱設(shè)定值 R0(歐 )，信號(hào)發(fā)生器上頻率顯示值 f0(KHZ),測(cè)量值 f1(KHZ)數(shù)據(jù)如 65所示 。 電路進(jìn)行調(diào)試的整個(gè)過程中，我們遇到了很多問題，但是都被我們一個(gè)個(gè)解決，讓我們 “ 產(chǎn)生柳暗花明又一村 ” 的感覺，有時(shí)候，遇到了問題，不要太局限于電路的局部，這樣反而會(huì)阻礙你發(fā)現(xiàn)問題，而要用系統(tǒng)的眼光去看待問題，綜合考慮各個(gè)方面的因素。凌澤明老師的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的態(tài)度、淵博的知識(shí)、無私奉獻(xiàn)的精神使我受益匪淺，從尊敬的指導(dǎo)老師身上，我們不僅學(xué)到了扎實(shí)、寬廣的專業(yè)知識(shí)，而且還學(xué)到了做人的道理。//保存 ADC 轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)組 void Trans_val(uint Hex_Val)。 Disp_HZ(0x98,電流 : mA,8)。 // 口的電壓 //輸出 Vref+ AVss while(1) { Frequency_Out_9850=sum*100。 i++) { sum += results[i]。 uint temp。 ptr[0]=temp/1000。 } /********************************************/ void Trans_dianzhu(uint Hex_Val) //電阻顯示 { float temp。 ptr[0]=temp1/1000。 26 } /********************************************/ void Trans_shuzi(uint Hex_Val)//頻率 顯示 { uchar i。 ptr[3]=temp%10。 void Write_Cmd(unsigned char cod)。 typedef unsigned int uint。i) _NOP()。 LCD_DataIn。 LCD_RW_L。 LCD_DataIn。 LCD_RS_H。 31 Write_Cmd(0x30)。 Write_Cmd(0x06)。 } /******************************************* 函數(shù)名稱 :Clear_GDRAM 32 功 能 :清除液晶 GDRAM 中的隨機(jī)數(shù)據(jù) 參 數(shù) :無 返回值 :無 ********************************************/ void Clear_GDRAM(void) { uchar i,j,k。k 16。k 16。=~BIT2//AD9851 的 fqud 控制端口置 0 define dataport_9850 P2OUT //AD9851 的數(shù)據(jù)端口 void delay_9850(long int n) { while(n!=0) { n。 //上升沿將控制字值送入輸入寄存器 w_clk_9850_clr。 ConTrol_Word = ConTrol_Word 16。 dataport_9850 = data_word。 //歸 0 等待下一次送控制字 fqud_9850_set。 data_word = ConTrol_Word % 256。 //上 升 沿 將 控 制 字 值 送 入 輸 入 寄 存 器 w_clk_9850_clr。 //提取高 8 位 dataport_9850 = data_word。 fqud_9850_clr。 **********************************************************************/ long uint ConTrol_Word_9850 = 0x00。j 32。j 32。 Write_Cmd(addr)。 Write_Cmd(0x0c)。 _NOP()。 LCD_EN_L。 LCD_EN_L。 LCD_EN_L。i) Delay_1ms()。=~BIT1 // define LCD_EN_H P3OUT|=BIT2 // define LCD_EN_L P3OUTamp。 void Disp_ND(unsigned char addr,unsigned int thickness)。 Disp_HZ( 0x90+3,x,2)。 temp=Hex_Val。 for(i = 0。 uchar x[5]。 for(i = 0。 caltmp =Hex_Val。 Trans_shuzi(sum)。 24 // unsigned long sum = 0。 // 使用采樣定時(shí)器 ADC12IE = 0x03。 //關(guān)閉看門狗 Ini_Lcd()。 。在此，向他表示衷心的感謝！ 20 致 謝 時(shí)至今日，我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于可以畫上一個(gè)圓滿的句號(hào)了，現(xiàn)在回想起來在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的整個(gè)過程，頗有感悟 ，其中有苦也有甜，但樂趣也盡在其中！不僅讓我們對(duì)單片機(jī) 有了更深一步的了解，同時(shí)也增加了自己的動(dòng)手實(shí)踐能力，為以后的工作打下了基礎(chǔ)。 19 總 結(jié) 系統(tǒng)中采用的低功耗器件主要是 TI 公司大學(xué)生計(jì)劃贊助的高性能模擬器件（例如ADC）和 MSP430 單片機(jī)。 表 63 信號(hào)發(fā)生器測(cè)試表 R0(歐 ) 1000 1250 1500 1750 2021 R1(歐 ) f(KHz) 0 0 4000 4000 4000 從上表可以看出，液晶顯示的電阻值 ， DDS 產(chǎn)生頻率都達(dá)到要求。 表 61 變換精度測(cè)試表 R0(歐 ) 1000 1250 1500 1750 2021 R1(歐 ) I(mA) 值 變化精度的計(jì)算：變化精度 =（實(shí)際值 理論值） /理論 。 開始單片機(jī)、液晶和 A D9 8 5 1 初始化查詢 A DC 并引發(fā)終端在 L E D 上顯示電阻、電流、頻率調(diào)用子程序進(jìn)行各參數(shù)的轉(zhuǎn)化把相應(yīng)的控制字寫入 AD 9 8 5 1把相應(yīng)的頻率控制字寫入 A D9 8 5 1YN中斷返回 圖 51 軟件流程圖 15 ADC 數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計(jì) 信號(hào)采集 采集模塊在設(shè)計(jì)中起著很重要的作用，他的采集的精度直接關(guān)系到后面正弦信號(hào)發(fā)生的準(zhǔn)確性，為了讓系統(tǒng)更具有準(zhǔn)確性，設(shè)計(jì)加入了數(shù)字濾波，他的作用是 將 A/D 轉(zhuǎn)換器采集到的電壓信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)軟件濾波后存入內(nèi)部 RAM 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，具體做法是將每次的數(shù)據(jù)去掉最大值和最小值，然后再求他們的最小值，具體的軟件流 程圖如下： 圖 52 數(shù)據(jù)采集 流程圖 16 6 系統(tǒng)測(cè)試 硬件調(diào)試 （ 1） MCU控制的調(diào)試；主要問題在于模擬與數(shù)字的走線問題，防止相互干擾，保證 MCU的穩(wěn)定工作。它采用數(shù)字控制振蕩器（ DCO），使得從低功耗模式到喚醒模式的轉(zhuǎn)換時(shí)間小于 6us。 12 兩個(gè)匹配的 75Ω 檢測(cè)電阻 Rs 構(gòu)成對(duì)稱輸入，可最程度地抑制 CT 腳的共模電壓信號(hào)，消除不同輸入端電流在差分電壓轉(zhuǎn)換時(shí)的不均衡。結(jié)果通過 R2的將 A 點(diǎn)電壓拉下來。 10 通過調(diào)整壓力橋的電阻值，將物理量轉(zhuǎn)換成電參量，調(diào)理電路將輸出的微弱信號(hào)或非線性的電信號(hào)進(jìn)行放大、調(diào)理、最終轉(zhuǎn)化為線性的電壓輸出。由 LM317 組成的穩(wěn)壓電路，交流 220V電壓經(jīng)電源變壓器降壓整流得到直流電壓，電源變壓器 整流 濾波 穩(wěn) 壓 9 此電壓通過濾波電路輸入到集成穩(wěn)壓器輸入端，在集成穩(wěn)壓器可達(dá)到 直流電壓。因?yàn)閷捿斎腚妷?、低功耗的穩(wěn)壓器稀少成本高；將基準(zhǔn)放大作為穩(wěn)壓電源是一個(gè)廉價(jià)的方案。 參數(shù)計(jì)算 本題要求當(dāng)變送器端輸入的可調(diào)電阻值在 1000Ω － 2021Ω 之間變化時(shí)，輸出的相應(yīng)正弦信號(hào)的頻率在 1000kHz－ 2021kHz 之間變化。 DDS 的參數(shù)計(jì)算 6 對(duì)于計(jì)數(shù)容量為 2N 相位累加器和具有 M 個(gè)相位取樣點(diǎn)的正弦波波形存儲(chǔ)器，若頻率控制字為 K，輸出信號(hào)頻率為 f o，參考時(shí)鐘頻率為 f c，則 DDS 系統(tǒng)輸出信號(hào)的頻率為 f o=kfc/2N （式 3— 2） 輸出信號(hào)頻率的頻率分辨率為 △ f min=fc/2N （式