【正文】 在已完成的軟、硬件設(shè)計(jì)中也有很多需要改進(jìn)的部分。 、增益控制電路、 ALC 寬帶放大電路、單片機(jī) ATmega128 中控電路，檢波電路， LCD192X64 顯示電路的硬件設(shè)計(jì)，并分別對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行了測(cè)試。 在對(duì)掃頻儀研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析，確定了系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)并提出了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體方案。 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 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) 鍵盤掃描模塊 Void AD9851(void) AD9851 處理模塊 Void ADC0809(void) 數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊 Void disp(void) 顯示模塊 AD9851 電路驅(qū)動(dòng)程序 該模塊的軟件流程圖如圖 42 所示。后者實(shí)際上是一個(gè)模擬相乘器，為了得到解調(diào)作用，需要另外加入一個(gè)與輸入信號(hào)的載波完全一致的振蕩信號(hào)（相干信號(hào)）。用于識(shí)別波、振蕩或信號(hào)存在或變化的器件。 Uc(t) 通?？捎帽镜卣袷幤骰?鎖相環(huán) 產(chǎn)生。 (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。只要 RLC 選擇恰當(dāng)，就可在負(fù)載 RLC上得到與輸入信號(hào)包絡(luò)成 第三章 單元電路設(shè)計(jì)與分析 26 圖 39 同步檢波器波形 對(duì)應(yīng)關(guān)系的輸出電壓 u(t）。經(jīng)檢波后在負(fù)載 RLC上產(chǎn)生隨 ua(t）的包絡(luò)而變化的電壓 u(t），其波形如圖 2所示。 目前，集成射頻檢波器現(xiàn)已得到了廣泛的應(yīng)用，而且每當(dāng)要求更高的靈敏度和穩(wěn)定性時(shí)，集成射頻檢波器有代替?zhèn)鹘y(tǒng)的二極管檢波器的趨向。 LCD192X64 需要 5V 的電壓電源供電。由于沒有改變液晶體的物理性質(zhì)，因此對(duì)其亮度、對(duì)比度、 色彩飽和度 都沒有影響，這種方法的制造成本也相對(duì)較高。有些廠商會(huì)通過將液晶體內(nèi)的導(dǎo)電離子濃度降低來實(shí)現(xiàn)信號(hào)的快速響應(yīng)，但其色彩飽和度、亮度、對(duì)比度就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的降低，甚至產(chǎn)生偏色的現(xiàn)象。一直到后來使用 4 個(gè)冷光源燈管產(chǎn)品的南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 推出，才有很大的改善。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，畫面均勻度和輔助光學(xué)模塊有很大關(guān)系。在玻璃板與液晶材料之間是透明的電極，電極分為行和列，在行與列的交叉點(diǎn)上，通過改變電壓而改變液晶的旋光狀態(tài)，液晶材料的作用類似于一個(gè)個(gè)小的光閥。 LCD 由兩塊玻璃板構(gòu)成，厚約 1mm，其間由包含有液晶材料的 5μm 均勻間隔隔開。綠色光被投射到綠色液晶板上，形成圖像中的綠色光信息，同樣藍(lán)色光經(jīng)藍(lán)色液晶板后生成圖像中的藍(lán)色光信息，三種顏色的光在棱鏡中會(huì)聚，由 投影鏡頭 投射到投影幕上形成一幅全彩色圖像。 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。 根據(jù) 電光效應(yīng) ，液晶材料可分為活性液晶和非活性液晶兩類，其中活性液晶具有較高的透光性和可控制性?，F(xiàn)在 LCD 已經(jīng)替代 CRT 成為主流，價(jià)格也已經(jīng)下降了很多，并已充分的普及。正弦信號(hào)源又可以根據(jù)工作頻率范圍的不同劃分為若干種。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。 也稱為信號(hào)發(fā)生器，它用于產(chǎn)生被測(cè)電路所需特定參數(shù)的電測(cè)試信號(hào)。設(shè)置的相位增量越大， 累加器 循環(huán)一周就越快，從而輸出的頻率就越高。并行加載模式有連續(xù) 5 個(gè) 8 位字節(jié)構(gòu)成，其中第一個(gè) 8 位字節(jié)包括 5 位相位調(diào)節(jié)字、1 位 6*REFCLK 倍頻器控制、 1 位 電源休眠 使能和一位加載模式；其余 4 個(gè)字節(jié)表示 32位的頻率控制字。 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）。 IOUT：內(nèi)部 DAC 輸出端。 VINN：內(nèi)部 比較器 負(fù)向輸入端。 DVDD：數(shù)字電源（ +5V）。 REFCLOCK：外部參考時(shí)鐘輸入。 PGND： 6 倍參考時(shí)鐘倍頻器的地。 AD9851 接口功能控制簡(jiǎn)單，可以用 8 位 并行口 或 串行口 直接輸入頻率、相位等控制數(shù)據(jù)。在上電復(fù)位時(shí)保持麗為低電平將使器件進(jìn)入。 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 .即使沒有使用 ADC 也應(yīng)該如此。超 過最小門限時(shí)間的低電平將引起系統(tǒng)復(fù)位。端口 G 也可以用作其他不同的特殊功能。 g， 端口 G(PG4~PG0):端口 G 為 5 位雙向 I/O 口 ,并具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。復(fù)位發(fā)生時(shí)端口 F 為三態(tài)。 d， 端口 F(PFT~PF0):端口 F 為 ADC 的模擬輸人引腳。其輸出緩沖器具有對(duì)稱的驅(qū)動(dòng)特性 ， 可以輸出和吸收大電流。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 C 也可以用作其他不同的特殊功能。端口 8 也可以用作其他不同 . c， 端口 C(PC7~PC0):端口 C 為 8 位雙向 I/0 口 ,并具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。 b， 端口 B(PB7~PB0):端口 B 為 8 位雙向 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)稱的驅(qū)動(dòng)特性 ,可以輸出和吸收大電流。 ATmega12816AI， ―I‖表示有鉛工業(yè)級(jí)。 例： ATmega12816AU， ―A‖表示 TQFP 封裝。 后綴的數(shù)字部分，表示支持的最高 系統(tǒng)時(shí)鐘 。 速度等級(jí) – 0 8 MHz ATmega128L – 0 16 MHz ATmega128 ATmega128TQFP 封裝 現(xiàn)主要有這些型號(hào)： ATmega12816AU、 ATmega12816AI。 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)過運(yùn)算得到被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性曲線并在 LCD192X64 上面顯示出來，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。在被測(cè)量系統(tǒng)可以接受的安全輸入幅值范圍 內(nèi)，激勵(lì)信號(hào)的全部能量都可以集中于某一頻率上，被測(cè)網(wǎng)絡(luò)對(duì)該頻率激勵(lì)的穩(wěn)態(tài)輸出信號(hào)分量的信噪比高，有利于提高測(cè)量精度。 方案比較 方案一：采用動(dòng)態(tài)測(cè)量 的方法，這種方法的好處是不 需 額外添加掃頻信號(hào)源，也不必添加 幅度 檢波 電路 和相位差檢測(cè)電路，因而硬件工作量小，測(cè)量時(shí)間比較短。 第二章 便攜式掃頻儀器 方案 的 選擇 10 圖 23 掃頻法測(cè)量硬件 框圖 掃頻法是運(yùn)用響應(yīng)信號(hào)與輸入信號(hào)的幅值比（即該頻率的幅頻響應(yīng)值）來反映網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性。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） 。 f， 輸出掃頻信號(hào)電壓分 為 兩個(gè)通 道：通道 1為（ 0 － 1Vpp）， 通道 2 為（ 0 － 10Vpp） 頻率標(biāo)記信號(hào)分兩檔：頻標(biāo) 1為 步進(jìn)頻率的 1 倍；頻標(biāo) 2 為 步進(jìn)頻率的 56 倍 。 b， 能在全頻范圍內(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 。如圖 21 所示。 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。 南昌工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 第二章 便攜式掃頻儀器 方案 的 選擇 掃頻儀基本知識(shí) 掃頻儀的功能與用途 某種幅頻 特性是 各種 控制系統(tǒng) 在頻域中的 建立起來的 一種數(shù)學(xué)模型，它 準(zhǔn)確的 描述了系統(tǒng) 內(nèi)部 的內(nèi)在特性， 而且 與外界因素?zé)o關(guān)，當(dāng) 一個(gè) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 的參數(shù)給定了，那么 系統(tǒng)的頻率特性也 被完全確定。精密的音調(diào)掃頻發(fā)生器也將包括掃描掃描頻率發(fā)生器，多音掃頻發(fā)生器（該輸多個(gè)的色調(diào)的同時(shí)，和用于檢查互調(diào)失真和其它 非線性效應(yīng)），和猝發(fā)音（用于測(cè)量響應(yīng)瞬變）。AWG 允許用戶在各種不同的方式指定的源波形。然后，使用的設(shè)備，如示波器測(cè)量電路的輸出。 （現(xiàn)代的設(shè)備可以使用數(shù)字信號(hào)處理的合成波形，后跟一個(gè)數(shù)字到模擬的轉(zhuǎn)換器，或 DAC，以產(chǎn)生一個(gè)模擬輸出）。 有許多不同的類型的信號(hào)掃描頻率發(fā)生器，帶有不同的目的和應(yīng)用程序（且在不同的費(fèi)用水平），在一般情況下，沒有任何的移動(dòng)設(shè)備是適合用于所有可能的應(yīng)用。產(chǎn)生的頻標(biāo)信號(hào)送入 Y軸偏轉(zhuǎn)放大器放大后輸出給示波管的 Y 軸偏轉(zhuǎn)板。從左向右頻率逐漸增高，并且是線性變化的。它為被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的調(diào)整，校準(zhǔn)及故障的排除提供了極大的方便。此設(shè)計(jì)主要有掃頻信號(hào)發(fā)生器電路、增益控制電路、自動(dòng)電平控制電路、檢波頭輸出電路 、單片機(jī) ATmega128 以及電源模塊電路等模塊組成， 其中掃頻信號(hào)發(fā)生器電路采用 DDS 純數(shù)字化方法，具有高速的頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間、極高的頻率分辨率和較低的相位噪聲還具有可編程控制等優(yōu)點(diǎn)，再加上增益控制電路、 自動(dòng)電平控制電路 等，使掃頻儀能適應(yīng)各種測(cè)試要求。 基于 AD9851 的便攜式數(shù)字掃頻儀器的設(shè)計(jì) (硬件設(shè)計(jì) ) Design of portable digital based on AD9851 sweep frequency instrument (hardware design) I 基于 AD9851 的便攜式數(shù)字掃頻儀器的設(shè)計(jì) (硬件設(shè)計(jì) ) 摘 要 掃頻儀是測(cè)量網(wǎng)絡(luò)傳輸特性的儀器，在現(xiàn)代電子測(cè)量中占據(jù)著重要的地位。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，給使用者帶來方便 。 掃頻儀一般由掃