【正文】 到現(xiàn)在為止，主要完成了以下工作： ，確定了本數(shù)字掃頻儀的主要性能指標(biāo)。隨 著電子技術(shù)的進(jìn)步，這種解調(diào)方法的應(yīng)用日益廣泛。與調(diào)制器一樣，檢波器必須使用非線(xiàn)性元件， 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 圖 37 預(yù)零交叉檢波器的設(shè)計(jì) 因而通常含有二極管或非線(xiàn)性放大器 . (2) 包絡(luò)檢波器 圖 38是典型的包絡(luò)檢波電路。實(shí)際上就是指的液晶單元從一種分子排列狀態(tài)轉(zhuǎn)變成另外一種分子排列狀態(tài)所需要的時(shí)間，響應(yīng)時(shí)間愈小愈好，它反應(yīng)了液晶顯示器各像素點(diǎn)對(duì)輸入信號(hào)反應(yīng)的速度，即屏幕由暗轉(zhuǎn)亮或由亮轉(zhuǎn)暗的速度。 LCD 投影機(jī)體積較小、重量較輕，制造工藝較簡(jiǎn)單，亮度和 對(duì)比度較高，分辨率適中，現(xiàn)在 LCD 投影機(jī)占有的市場(chǎng)份額約占總體市場(chǎng)份額的 70%以上，是目前市場(chǎng)上占有率最高、應(yīng)用最廣泛的投影機(jī)。 第三章 單元電路設(shè)計(jì)與分析 20 圖 33 ALC 寬帶放大電路 電源電路模塊 的設(shè)計(jì)與分 如 圖 34，此圖是整個(gè)掃頻儀的供電模塊電路，由于本設(shè)計(jì)采用芯片較多，并且同一芯片可能要使用不同電壓的電源，因此有必要將市電通過(guò)不同的降壓，升壓電路變換后供給各個(gè)芯片，由于各芯片不僅會(huì)用到不同電壓的電源，并且各個(gè)電壓之間的差別較大，所以此電路采用了多級(jí)降壓，升壓的電路，來(lái)達(dá)到電壓可以實(shí)現(xiàn)并且穩(wěn)定的目的，此電路先將 12V 電壓降至 7V，然后再降至 5V，其內(nèi)部含有一保險(xiǎn)電阻 R6，保護(hù)電路使其內(nèi)部不至于過(guò)流，電壓升壓部分直接將電壓由 12V 升至 30V。 DDS 電路可以看成是一個(gè)由 系統(tǒng)時(shí)鐘 和 N 位頻率控制字決定的數(shù)字分頻器，相位 累加器 相當(dāng)于模值可變的計(jì)數(shù)器。 VOUTN：內(nèi)部 比較器 負(fù)向輸出端。單片機(jī) ATmega128 控制 AD9851 芯片產(chǎn)生一定的信號(hào)并加在被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的輸 入端，然后被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的輸出端將其輸出的信號(hào)加給檢波頭，當(dāng)檢波頭把檢測(cè)到的信號(hào)幅值輸入給單片機(jī) ATmega128 后，單片機(jī) ATmega 根據(jù)內(nèi)部的程序運(yùn)算后就能得到被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性曲線(xiàn)，并在 LCD192X64 上面顯示出來(lái)。作為輸入使用時(shí) .若內(nèi)部上拉電阻使能 .則端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。端口 D 也可以用作其他不同 。復(fù)位發(fā)生時(shí)端口 A 為三態(tài)。帶 ―L‖： ；若缺省，不帶 ―L‖： 。由于被測(cè)網(wǎng)絡(luò)是線(xiàn)性非時(shí)變網(wǎng)絡(luò)，所以?huà)哳l信號(hào)經(jīng)過(guò)被測(cè)網(wǎng)絡(luò)后，在被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的輸出端得到的是調(diào)幅波，此調(diào)幅波經(jīng)過(guò)有效值檢波，將載波濾出，最后進(jìn)入 ADC 轉(zhuǎn)換器的信號(hào)就是反映被測(cè)網(wǎng)絡(luò)幅頻特性的信號(hào)。這樣對(duì)于每一個(gè)特定的ω，通過(guò)被測(cè)網(wǎng)絡(luò)后得到一個(gè)穩(wěn)態(tài)響應(yīng)（上 圖 b 所示） H(jω )，響應(yīng)信號(hào)與輸入信號(hào)的幅值比即為該頻率的幅頻響應(yīng)值，而兩者的相位差即為相頻響應(yīng)值，可以采用頻率逐點(diǎn)步進(jìn)或頻率連續(xù)變化的方法，完成整個(gè)頻率特性的測(cè)量，因此，這種方法也被稱(chēng)為掃頻法。 （ 3） 音頻掃頻發(fā)生器和音頻掃頻頻率發(fā)生器 樂(lè)音掃頻發(fā)生器是一種典型的用于在音頻和聲學(xué)優(yōu)化的信號(hào)掃描頻率發(fā)生器。 掃頻儀的分類(lèi)及其簡(jiǎn)介 信號(hào)掃描頻率發(fā)生器，也被定為一個(gè)測(cè)試信號(hào)掃頻發(fā)生器，功能掃頻發(fā)生器，樂(lè)音掃頻發(fā)生器，任意波形掃描頻率發(fā)生器，或頻率掃頻發(fā)生器，生成重復(fù)的電子信號(hào)（在任在模擬或數(shù)字域）的電子裝置。本文著 重分析了掃頻儀的工作原理，提出了一種基于 DDS 技術(shù)的掃頻儀的設(shè)計(jì)方案。寬帶放大器輸出的掃頻信號(hào)送到頻標(biāo)混頻器，在頻標(biāo)混頻器中與 1MHz和 10MHz 或 50MHz晶振信號(hào)或外頻標(biāo)信號(hào)進(jìn)行混頻。不像函數(shù)掃描頻率發(fā) 生器，它被限制為一組簡(jiǎn)單的波形 。 （ 2）穩(wěn)態(tài)測(cè)量法 穩(wěn)態(tài)測(cè)量法的被測(cè)系統(tǒng)為線(xiàn)性非時(shí)變網(wǎng)絡(luò)。 方案二 介紹 采用穩(wěn)態(tài)測(cè)量法，即掃頻法，如圖 23 所示。 工作電壓 – ATmega128L – ATmega128 a， 端口 A(PA7~PAO):端口 A 為雙向 I/O 口并具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。其輸出緩沖器具有對(duì)稱(chēng)的驅(qū)動(dòng)特性 ,可以輸出和吸收大電流。在 ATmegal03 兼容模式下 ,端口 F 只能作為輸入引腳。 PEN 是 SPl 串行下載的使能引腳。 DGND：數(shù)字地。 AD9851 頻率控制字、相位調(diào)節(jié)字以及可以采用并行或串行方式異步加載到 芯片內(nèi)部。這是因?yàn)楫a(chǎn)生正弦信號(hào)的方法比較簡(jiǎn)單，而且用正弦信號(hào)測(cè)量比較方便。光源發(fā)射出來(lái)的白色光經(jīng)過(guò)鏡頭組后會(huì)聚到分色鏡組，紅色光首先被分離出來(lái)，投射到紅色液晶板上，液晶板 “ 記錄 ” 下的以透明度表示的圖像信息被投射生成了圖像中的紅色光信息。而在早期的液晶顯示器中，因?yàn)橹皇褂?2 個(gè)冷光源燈管，往往會(huì)造成亮度不均勻等現(xiàn)象， 同時(shí)明亮度也不盡人意。最簡(jiǎn)單的檢波器僅需要一個(gè)二極管就可以完成，這種二極管就被稱(chēng)做檢波二極管。通過(guò)低通濾波器后將高頻項(xiàng)濾除，即得到與調(diào)制波成對(duì)應(yīng)關(guān)系的輸出。本文是設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)易型的掃頻儀，體積較小，性?xún)r(jià)比高，能顯示頻率特性曲線(xiàn)。 本系統(tǒng)存在的問(wèn)題及改進(jìn)方法： ，檢波電路雖然能基本完成檢波的功能，但是干擾較大， 所得的結(jié)果有一定的 偏差，應(yīng)該進(jìn)一步進(jìn)行優(yōu)化電路，擴(kuò)大接地面，來(lái)降低干擾。檢波器通常用來(lái)提取所攜帶的信息。這種檢波器的輸出 u(t）與輸入信號(hào) ua(t）的峰值成正比，所以又稱(chēng)峰值檢波器。這樣信號(hào)反應(yīng)時(shí)間 上去了，但卻犧牲了液晶顯示器的顯示效果。因?yàn)橐壕Р牧媳旧聿⒉话l(fā)光，所以在顯示屏兩邊都設(shè)有作為光源的燈管，而在液晶顯示屏背面有一塊 背光板 （或稱(chēng)勻光板）和反光膜，背光板 是由熒光物質(zhì)組成的可以發(fā)射光線(xiàn)，其作用主 要是提供均勻的背景光源。 LCD 液晶 投影機(jī) 是 液晶顯示技術(shù) 和 投影技術(shù) 相結(jié)合的產(chǎn)物，它利用了 液晶 的 電光效應(yīng) ，通過(guò)電路控制液晶單元的 透射率 及 反射率 ，從而產(chǎn)生不同灰度層次及多達(dá) 1670 萬(wàn)種色彩的靚麗圖像。 信號(hào)發(fā)生模塊電路 圖 32 是典型的 AD9851 信號(hào)發(fā)生電路，基于 AD9851 芯片內(nèi)部的 DDS 電路，此電路能產(chǎn)生 0 HZ~70kHZ 的低頻頻率的正弦，方波，三角波等信號(hào) ， AD9851 芯片采 用 5V電壓供電，內(nèi)部含有精確地時(shí)鐘 振 蕩發(fā)生器。 VINP：內(nèi)部 比較器 正向輸入端。 32 位頻率控制字，在 180MHz 時(shí)鐘下，輸出頻率分辨率達(dá)。在 ATmegal 03 兼容模式下 .端口 G 只能作為外部存儲(chǔ)器的鎖存信號(hào)以及 32kHz 振蕩器的輸入 ,并且在復(fù)位時(shí)這些引腳初始化為 PG0= PGl=1 以及PG2=0。作為輸入使用時(shí) .若內(nèi)部上拉電阻使能 .則端口被外部電路拉低時(shí)將輸出電流。其輸出緩沖器具有對(duì)稱(chēng)的驅(qū)動(dòng)特性 ,可以輸出和吸收大電流。 例： ATmega12816AU， ―16‖表示可支持最高為 16MHZ 的 系統(tǒng)時(shí)鐘 。 但這種方法微 控 制 器 C8051 DDS 掃頻源 寬帶 放大器 程 控衰減器 ADC 轉(zhuǎn)換器 鍵 盤(pán) 液晶 顯示器 被測(cè) 網(wǎng)絡(luò) 有效值 檢波器 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 一般只適合 用于低頻系統(tǒng)的測(cè)量中，例如音頻 的 分析、電聲系統(tǒng) 的分析 、振動(dòng)系統(tǒng) 的分析等。 c， 能 直觀的 顯示幅頻特性曲線(xiàn)，并能直接讀出頻率值及頻率所對(duì)應(yīng)的幅度值 。音掃頻發(fā)生器通常用于一并聲級(jí)計(jì)，當(dāng)測(cè)量一個(gè)房間或聲學(xué)的聲音重放系統(tǒng)，和 /或與示波器或?qū)ｉT(mén)的音頻分析儀。 傳統(tǒng)上，信號(hào)掃頻發(fā)生器已被嵌入的硬件單元， 但由于多媒體 PC 的年齡，靈活的，可編程的軟件樂(lè)音掃頻發(fā)生器也可用。利用微處理器 ATmega128 作為控制及處理單元，使用集成化的幅度和相位檢測(cè)芯片，配有 LCD192X64 液晶顯示，使這種 掃頻儀設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，性能穩(wěn)定可靠，系統(tǒng)界面友好，能夠在全頻范圍內(nèi)自動(dòng)步進(jìn)測(cè)量，可預(yù)置測(cè)量范圍及步進(jìn)頻率值 ,可以更加細(xì)致的觀察頻率特性圖，給使用者帶來(lái)方便 。從左向右頻率逐漸增高，并且是線(xiàn)性變化的。然后，使用的設(shè)備，如示波器測(cè)量電路的輸出。 基本測(cè)量原理 測(cè)量幅頻 特性有 許多種方法 ,最基本的有兩種 方法：動(dòng)態(tài)測(cè)量法和穩(wěn)態(tài)測(cè)量法。如圖 下 所示，圖中 e(t)和 r(t)分別是系統(tǒng)時(shí)域中的激勵(lì)函數(shù)和零狀態(tài)響應(yīng)函數(shù)，假設(shè) e(t)和 r(t)的傅立葉變換分別是 E(jω) 和R(jω )，則系統(tǒng)的頻率特性 H（ jω ）可用式（ 21）計(jì)算： H（ jω ）＝ R(jω )/ E(jω) （ 21） 圖 22 沖擊響應(yīng)測(cè)量原理圖 當(dāng)輸入激勵(lì)函數(shù) e(t)＝單位沖激函數(shù)δ (t)時(shí)，則輸出為系統(tǒng)的單位沖激響 h(t)，由于（ 1）式中的 E(jω )恒等于 1，于是就有 公式（ 22） 。 第三章 單元電路設(shè)計(jì)與分析 12 第 三 章 單元電路設(shè)計(jì)與 分析 本方案首先是由微控制器 ATmega128 控制 DDS 掃頻源 AD9851 產(chǎn)生特定的低頻掃頻信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)幅值放大電路，自動(dòng)電平控制電路加在被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的輸入端，檢波電路則將被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的輸出輸入給 ADC 轉(zhuǎn)換器，再送給微處理器 ATmega128，微處理器經(jīng)過(guò)運(yùn)算得到被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性曲線(xiàn)并在 LCD192X64 上面顯示出來(lái)，由于本系統(tǒng)采用的芯片較多，各芯片的額定電壓不一，因此加入了復(fù)雜的電源電路。 ATmega12816AI， ―I‖表示有鉛工業(yè)級(jí)。端口 C 也可以用作其他不同的特殊功能。復(fù)位發(fā)生時(shí)端口 F 為三態(tài)。 第三章 單元電路設(shè)計(jì)與分析 16 AVCC 為端口 F 以及 ADC 轉(zhuǎn)換器的電源 .需要與 Vcc 相連接 .即使沒(méi)有使用 ADC 也應(yīng)該如此。 REFCLOCK：外部參考時(shí)鐘輸入。 AD9851 高速 DD5 內(nèi)核可接收 32 位的頻率控制字輸入 ，在 180MHz 的 系統(tǒng)時(shí)鐘 下可輸出的頻率分辨率為 180MHz/（ 2 的 32次方）。并且要求信號(hào)源輸出信號(hào)的參數(shù)，如 頻率 、波形 、 輸出電壓或 功率 等，能在一定范圍內(nèi)進(jìn)行精確調(diào)整，有很好的穩(wěn)定性，有輸出指示。 LCD 投影機(jī)的像元是液晶板上的液晶單元，液晶板一旦選定， 分辨率 就基本確定了，所以 LCD 投影機(jī)調(diào)節(jié)分辨率的功能要比 CRT 投影機(jī)差。其中反應(yīng)時(shí)間和可視角度均取決于 液晶面板 的質(zhì)量，畫(huà)面均勻度和輔助光學(xué)模塊有很大關(guān)系。 LCD192X64 需要 5V 的電壓電源供電。 (2) 同步檢波器 圖 310 再生式檢波器電路 圖 310 為同步檢波器的框圖。 啟 動(dòng) A D 9 8 5 1 合 成 頻 率啟 動(dòng) A D C 0 8 0 9 系 統(tǒng) 初 始 化有 按 鍵 下 ？輸 入 初 始 頻 率 輸 入 頻 率 間 隔輸 入 結(jié) 束 頻 率開(kāi) 始NY處 理 鍵 值顯 示 圖 41 掃頻信號(hào)發(fā)生器主程序流程圖 由圖 41 所示，主程序主要包括系統(tǒng)初始化模塊，鍵盤(pán)輸入模塊， AD9851 處理處理模塊，數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，顯示模塊，各主要模塊函數(shù)如下： Void main(void) 主模 塊 Void hardinit(void) 硬件初始化模塊 Void datainit(void) 硬件初始化模塊 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 Void keyscan(void) 鍵盤(pán)掃描模塊 Void AD9851(void) AD9851 處理模塊 Void ADC0809(void) 數(shù)模