【正文】 unsigned int flow,fhigh,N,xstep,ystep,n,m,val,z,lsflag,p,ma,q。 //按鍵標(biāo)識 char KeyData。測試（第二版） [M].武漢：華中理 工出版社， 2021. [3] 何立民 . 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) [M]，北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 1990. [4] 薛均義 ,張彥斌，虞鶴松等 .凌陽十六位單片機(jī)原理及其應(yīng)用 [M].北京 :北京航空航天大學(xué)出版社， 2021. [5] 王幸之，鐘受琴，王雷，王閃 . AT89 系列單片機(jī)原理與接口技術(shù) [M]，北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2021. [6] 鄭君里，應(yīng)啟珩，楊為理 .信號與系統(tǒng) [M].北京：高等教育出版社， 2021, 5: 157160. [7] 閆海剛 .通信信號的頻譜分析及顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì) [D]. 電子科 技大學(xué)碩士學(xué)位論文 2021 年6 月 . [8] 李廣弟 . 單片機(jī)基礎(chǔ) [M]， 北京： 北京航空航天大學(xué)出版社， 1994. [9] 江煒寧 .數(shù)字下變頻 FFT 及其在頻譜分析儀中的實(shí)現(xiàn) [J]. 電子測試技術(shù)國家重點(diǎn)試 驗(yàn)室 ,2021,5(26):68. [10] 彭宣戈． 16 位單片機(jī)原理及應(yīng)用 [M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社。 畢業(yè)論文的順利完成還要衷心感謝我的朋友們，是他們帶給了我很多快樂，伴我走過了人生的一個重要階段。 高老師嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的學(xué)術(shù)風(fēng)范和平易近人的人格魅力，令每一位師從他的弟子如沐春風(fēng)一般 ， 倍 感溫馨。 高老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué)識淵博，視野開闊，為我營造了一種良好的學(xué)習(xí)氛圍。看到的是別人的， 聽到的也未必是自己的， 只有自己做過的才真正 是 屬于自己 的 ，才算是收獲。 我們應(yīng)用了集成度較高的芯片構(gòu)成各功能模塊，提高了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精度。 而在這之中，最 重要的是我們 都 收獲 了屬于自己的財(cái)富 。頻率最大值會在頻偏范圍內(nèi)擺動，且每隔 1KHz 的頻譜超過了我們的分辨率，所以我們測得的調(diào)頻信號頻譜不是特別理想。兩邊頻率為 和 ，中間幅度 /邊頻幅度約為 1/6，可計(jì)算出調(diào)制度為 33%。 簡易頻譜分析儀的設(shè)計(jì) 21 表 頻率范圍測試 輸入頻率 fi/MHZ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 示波器顯示電壓 /V 測得輸入信號有效值 /MV 21 21 21 22 20 20 20 20 19 20 輸入頻率 fi/MHZ 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 示波器顯示電壓 /V 測得輸入信號有效值 /MV 20 19 19 19 19 19 20 19 20 19 輸入頻率 fi/MHZ 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 示波器顯示電壓 /V 測得輸入信號有效值 /MV 19 19 19 19 19 20 20 19 19 20 結(jié)果：最大誤差 2MV （ 2） 幅度精度測試： (示波器顯示幅值和測得相應(yīng)頻點(diǎn)幅度有效值 ) 表 幅度精度測試 輸入幅度有效值 Fo=1MHZ Fo=10MHZ Fo=20MHZ Fo=30MHZ 15MV 20MV 25MV 結(jié)果：在測量范圍內(nèi)，幅度精度較高 ,誤差在 2mV以內(nèi)。 軟件調(diào)試 測 DDS 掃描頻率，觀察 10KHZ步進(jìn)的頻率穩(wěn)定性，測試鍵盤和液顯的操作界面。 主程序流程圖 沈陽工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 4 系統(tǒng)調(diào)試與指標(biāo)測試 硬件調(diào)試 先對各個模塊進(jìn)行獨(dú)立調(diào)試，各個模塊成功調(diào)試后，將每個模塊進(jìn)行級聯(lián)，整體調(diào)試效果。 主程序的軟件設(shè)計(jì) 在軟件控制上，由于方案要求產(chǎn)生的 10KHz頻率步進(jìn)增加，所以對 AD9850 頻率調(diào)制簡易頻譜分析儀的設(shè)計(jì) 19 字改變也應(yīng)是快速的。由于生產(chǎn)過程自動化程度的不斷提高，測控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，設(shè)計(jì)人員很難在短時(shí)間內(nèi)就 對整個系統(tǒng)理解無誤，軟件的設(shè)計(jì)與調(diào)試不可能一次就很順利的完成，有些問題是在運(yùn)行的過程中逐步的暴露出來的，這樣就要求編制的軟件能夠易于理解和修改，在軟件的設(shè)計(jì)方法中，結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)是一種最好的設(shè)計(jì)方法，這種設(shè)計(jì)方法是從整體到局部，然后由局部再到細(xì)節(jié)，先考慮整個系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能，確定整體的目標(biāo)，然后把這個目標(biāo)分成一個個任務(wù)，任務(wù)中又可以分成若干小的任務(wù)，這樣逐層細(xì)分，逐層實(shí)現(xiàn)它的功能，最后完全實(shí)現(xiàn)。因此，在算法選擇上和位數(shù)選擇方面滿足實(shí)際要求、運(yùn)算結(jié)果要符合國家相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。如圖 。由于單片機(jī)的 DAC 只能輸出電流，在電阻 R9 上形成 的信號 電壓 始終 ≥0，要輸出正反相 信號 需調(diào)整信號信號的電平，為此，利用 DAC2 輸出電流加在電阻 R8 上形成偏置電壓，經(jīng)由運(yùn)放 U2A 組成的反相器形成負(fù)偏置電壓 (Vr)后，加在輸出放大器 U2D 輸入端，達(dá)到調(diào)整輸出信號電平的目的。該 信號 發(fā)生器采用 SPCE06lA 芯片作為系統(tǒng)的CPU，配以少量的外圍接口芯片，構(gòu)成單片機(jī)的最小控制系統(tǒng)。 (8)模數(shù)轉(zhuǎn)換器與數(shù)模轉(zhuǎn)換器 SPCE061A 有 8 個 10 位模 數(shù)轉(zhuǎn)換器通道，其中 7 個通道用于將模擬量信號 (例如電壓信號 ) 轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號 , 可以直接通過引線 (IOA[0~6])輸入。時(shí)鐘源 A和時(shí)鐘源 B 的組合，為 TimerA 提供出多種計(jì)數(shù)速度。 向定時(shí)器的 P_TimerA_Data(讀 /寫 )($700AH)單元或 P_TimerB_Data(讀 /寫 )($700CH)單元寫入一個 計(jì)數(shù)值 N 后，選擇一個合適的時(shí)鐘源，定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器將在所選的時(shí)鐘頻率下開始以遞增方式計(jì)數(shù) N， N+1， N+2，… 0xFFFE， 0xFFFF。 TimerA 的時(shí)鐘源由時(shí)鐘源 A 和時(shí)鐘源 B 進(jìn)行 “與 ”操作而形成； TimerB 的時(shí)鐘源僅為時(shí)鐘源 A。 IOA[7~0]口為鍵喚醒源，通過讀P_IOA_Latch單元來鎖存 IOA[7~0]端口的電平狀態(tài)，從而可激活其喚醒功能。 (6)SPCE061A 輸入輸出口： 輸入輸出端口 是系統(tǒng)與其它設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的接口。 (5)SPCE061A 中斷： SPCE061A 具有兩種中斷方式：快速中斷請求 FIQ(Fast Interrupt Request)中斷和中斷請求 IRQ(Interrupt Request)中斷。默認(rèn)的 Fosc、 CPUCLK 分別為 Fosc/8。 SPCE061A 是數(shù)字聲音和語音識別產(chǎn)品的一種最經(jīng)濟(jì)的應(yīng)用。?nSP?能夠非常容易地、快速地處理復(fù)雜的數(shù)字信號。 （ 2） SPCE061A 簡介： SPC061A 是繼 181。為了平衡 DDS的掃頻速度和數(shù)據(jù)采集精度的問題，我們選擇了 ，效果經(jīng)過檢測比較理想。 圖 是用該獨(dú)立運(yùn)放組成的 2 階低通濾波器的電路，它的拐角頻率為 10kHz， 輸入阻抗為 22Ω， 可滿足 MAX29X 形狀電容濾波器的最小負(fù)載要求（ MAX29X 的輸出負(fù)載要求不小于 20kΩ）可以通過改變 R R R C C2 的元件值改變拐角頻率。 ◆ 有一個獨(dú)立的運(yùn)算放大器可用于其它應(yīng)用目的。 ◆ 時(shí)鐘頻率和截止頻率的比率： 10∶ 1(MAX291/292/293/294)。 下面歸納一下它們的特點(diǎn)： ◆ 全部為 8 階低通濾波器。時(shí)鐘既可以是外接的時(shí)鐘，也可以是自己的內(nèi)部時(shí)鐘。這樣幾番重復(fù)就使阻事賓頻響呈現(xiàn)波浪形，阻帶從 fS 起算起，高于頻率 fS 處的增益不會超過 fS 處的增益 。 MAX297的 1管腳的 CLK信號可以外接一個電容實(shí)現(xiàn)截止頻率的選擇： 這樣可以根據(jù) MAX297的截止頻率和 CLK的比值為 1:50的關(guān)系確定截止頻率 fc，經(jīng)過實(shí)際測試R110kE20R52. 5k+U1OP 073267 14 8E1V115V dcE3R410kE0R310kR210kCoscfosc 3105?簡易頻譜分析儀的設(shè)計(jì) 11 選擇 120pF可以實(shí)現(xiàn) 5KHZ的截頻，滿足題目的頻譜分辨力要求。 圖 典型低頻噪 聲放大電路 濾波 器 模塊 本設(shè)計(jì)要求頻譜分辨力為 10KHZ，所以每個掃頻點(diǎn)的間隔為 10KHZ。22V 。 低輸入偏置電流 ： 。由于 OP07 具有非常低的輸入失調(diào)電壓（對于 OP07A 最大為 25μV），所以 OP07 在很多應(yīng)用場合不需要額外的調(diào)零措施。它是美國 ADI 公司的專利產(chǎn)品，是一個低噪、 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 275V/μs。其中W=X*Y+Z。AD9850的參考時(shí)鐘頻率一般遠(yuǎn)高于單片機(jī)的時(shí)鐘頻率 ， 因此 AD9850 的復(fù)位 (RESET)端可與單片機(jī)的復(fù)位端直接相連。 AD9850的引腳排列如圖 圖 圖 AD9850引腳圖 AD9850有 40 位控制字 ， 32 位用于頻率控制， 5 位用于相位控制， 1 位用于電源休眠( Powerdown) 控制， 2位用于選擇工作方式。兩個 16位 ADC分別對負(fù)載電流和負(fù)載電壓信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn) 換。將 DAC 的輸出經(jīng)低通濾波后接到 AD9850 內(nèi)部的高速比較器上即可直接輸出方波。 相位寄存器每過 2N/ M 個外部參考時(shí)鐘后返回到初始狀態(tài)一次，相應(yīng)地正弦查詢表每經(jīng)過一個循環(huán)也回到初始位置，從而使整個DDS 系統(tǒng)輸出一個正弦波。正弦查詢表包含一個正弦波周期的數(shù)字幅度信息，每一個地址對應(yīng)正弦波中 0176。 AD9850 的工作原理及內(nèi)部結(jié)構(gòu) AD9850內(nèi)含可編程 DDS系統(tǒng)和高速比較器，可實(shí)現(xiàn)全數(shù)字編程控制的頻率合成。 根據(jù)說明書的電路制作了 DDS集成板。 混頻器 AD835 濾波器 MAX297 AD603 衰減 放大器 OP07 AD9850 本振信號 示波器顯示 MCU SPCE0610A 有效值 檢波器 MX636 鍵盤及 顯示電路 放 大 AD603 簡易頻譜分析儀的設(shè)計(jì) 7 頻譜分析儀的各模塊 電路 設(shè)計(jì) 簡易的頻譜分析儀包括 本機(jī)振蕩器 、 混頻器 、 放大器 、 濾波器 、 檢波器 、 掃頻發(fā)生器及電源保護(hù)七大模塊 ，下面將一一介紹這 七 大部分 硬件 電路 設(shè)計(jì) 。 ? 由于 DDS 輸出信號隨著頻率增加幅度減小，通過放大器 OP07 使輸出信號幅度維持基本不變。利用 DDS 芯片生成 10KHZ步進(jìn)的本機(jī)振蕩器， AD835 做混頻器，通過濾波器取出各個頻點(diǎn)（相隔 10KHZ）的值，再配合放大，檢波電路收集采樣值，經(jīng) 單片機(jī) SPCE061A 處理，最后送示波器顯示頻譜。 AD9850 是高穩(wěn)定度的直接數(shù)字頻率合成器件，內(nèi)部包含有輸入寄存器 、數(shù)據(jù)寄 存器 、 數(shù)字合成器 、 10 位高速 D/A 轉(zhuǎn)換器和高速比較器。以此頻點(diǎn)作為中心，左右各 5KHZ 范圍之內(nèi)為有效值，所以濾波器需要 5KHZ簡易頻譜分析儀的設(shè)計(jì) 5 的帶寬。 在設(shè)計(jì)研制過程中主要解決以下幾個問題： (1)混頻器的設(shè)計(jì)： 混頻器 AD835 可以實(shí)現(xiàn) 250MHZ 帶寬內(nèi)的混頻，這對于我們的實(shí)驗(yàn)完全滿足要求。利用 DDS 芯片生成 10KHZ步進(jìn)的本機(jī)振蕩器， AD835 做混頻器，通過濾波器取出各個頻點(diǎn)（相隔 10KHZ）的值，再配合放大，檢波電路收集采樣值，經(jīng)凌陽單片機(jī) SPCE061A 處理，最后送示波器顯示頻譜。 本課題研究的意義 從事通信工程的技術(shù)人員，在 很多時(shí)候需要對信號進(jìn)行分析，針對不同觀察域，分別用示波器、頻譜分析儀和矢量分析儀觀察信號 。 掃頻發(fā)生器電路 方案一：采用 FPGA 為核心的直接數(shù)字合成技術(shù)。 方案三： 為了 提高檢波精度，選擇 MX636 作為檢波電路，它的外圍電路只有一個電容值這個電容的選擇很重要，它決定了檢波的精度和穩(wěn)定時(shí)間。 檢波電路 方案一：利用二極管和電容即可構(gòu)成一個簡單的檢測電路。過渡比定義為阻帶頻率 fS 與拐角頻率（有時(shí)也等同為截止頻率）由時(shí)鐘頻率確定。在橢圓型濾波器中，第一個傳輸零點(diǎn)后輸 出將隨頻率的變高而增大，直到第二個零點(diǎn)處。這類濾波器僅適用于低頻范圍，且 Q 值不高，帶外衰減很小。 濾波電路 方案一：直接采用 RC 電路實(shí)現(xiàn)窄帶濾波器功