【正文】 我走過了人生的一個重要階段。高老師嚴(yán)謹(jǐn)求實的作風(fēng)、博大精深的學(xué)術(shù)知識、誨人不倦的優(yōu)良品格將深深影響著我今后的學(xué)習(xí)與生活，也將是我始終不變的目標(biāo)。高老師嚴(yán)謹(jǐn)求實的學(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。通過高老師和同學(xué)們的幫助得以順利解決。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。致 謝在論文即將完成之際，由衷的向給予我悉心指導(dǎo)的導(dǎo)師高明亮老師致以真誠的謝意。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。通過這一綜合的實踐，很好的提高了自己的實踐操作能力，并對所學(xué)過的相關(guān)專業(yè)知識內(nèi)容進(jìn)行了回顧與整合。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。對電壓值的標(biāo)定采用對比法，能得到很高的測量幅度與精度。而在這之中，最重要的是我們都收獲了屬于自己的財富。結(jié) 論 畢業(yè)設(shè)計已接近尾聲，在這三年里相信很多同學(xué)都有一樣的感觸，時光飛逝。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。結(jié)果：可以看到中心頻率值左右有多條譜線，但幅度不同，可以算出中心頻率2MHz。中間幅度/邊頻幅度約為1/6，可計算出調(diào)制度為33%。 ② 輸入調(diào)幅波調(diào)制度為30%，調(diào)制信號頻率為20KHz,中心頻率Fo=10MHz,載波信號,幅度500mV峰峰值。幅度精度測試輸入幅度有效值Fo=1MHZFo=10MHZFo=20MHZFo=30MHZ15MV3V/15MV20MV4V/20MV4V/20MV25MV5V/25V結(jié)果：在測量范圍內(nèi)，幅度精度較高,誤差在2mV以內(nèi)。 100MHz ◆HT1714C型直流穩(wěn)壓電源 ◆TFG2030 DDS函數(shù)信號發(fā)生器 指標(biāo)測試 指標(biāo)測試是很重要的一個過程，它決定著整個系統(tǒng)是否起作用，各個模塊是否有著很好的連接等重要問題。 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。上訴部分為高頻部分，為了避免產(chǎn)生自激，我們將其焊接的比較緊密并且讓其遠(yuǎn)離電源，防止干擾。 主程序流程圖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。 另外，由于硬件采集系統(tǒng)無法達(dá)到全頻段的穩(wěn)定性，在收集頻譜樣值后我們通過軟件對其進(jìn)行一定的校準(zhǔn)處理：根據(jù)固定輸入信號的幅值，對全頻段掃描結(jié)果并記錄比較，設(shè)計校準(zhǔn)曲線，來達(dá)到良好的穩(wěn)定性，彌補硬件頻率失真帶來的誤差，提高頻譜測量儀的精度。 主程序的軟件設(shè)計在軟件控制上，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)制字改變也應(yīng)是快速的。如果每個子程序單獨運行正確，那么當(dāng)如積木一樣，把它們聯(lián)合起來的時候，只要安排恰當(dāng)，一般來說不會有什么問題，當(dāng)然也不排除個別問題的產(chǎn)生，當(dāng)有問題的時候，可以根據(jù)問題的種類和現(xiàn)象來判斷出是哪一部分出的問題，很容易找出故障所在和原因。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)計人員很難在短時間內(nèi)就對整個系統(tǒng)理解無誤，軟件的設(shè)計與調(diào)試不可能一次就很順利的完成，有些問題是在運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)計方法中，結(jié)構(gòu)化設(shè)計是一種最好的設(shè)計方法，這種設(shè)計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，逐層實現(xiàn)它的功能，最后完全實現(xiàn)。近年來，由于硬件的集成度與速度的提高，配合相應(yīng)的軟件，實時性容易滿足要求，特別是對于匯編語言編制的軟件。因此，在算法選擇上和位數(shù)選擇方面滿足實際要求、運算結(jié)果要符合國家相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。它是系統(tǒng)軟件最為重要的指標(biāo)之一，該要求有兩層意義：第一是運行參數(shù)環(huán)境改變時，軟件能可靠地運行并能給出正確的結(jié)果，即要求軟件具有自適應(yīng)性；第二是在環(huán)境惡劣、干擾嚴(yán)重的情況下，軟件必須保證系統(tǒng)能可靠的運行，這對系統(tǒng)的整體可靠運行尤其的重要。另外，為了防止用戶誤將電源反接而損毀系統(tǒng)內(nèi)部芯片，我們在電源的入口接了一個二極管，負(fù)極接正電源，正極接負(fù)電源，若電源反接，保證了整個電路安全。 電源保護模塊由于本系統(tǒng)各模塊對電源的要求不一致，若各種電源值都由外部分別提供，則電源接口會顯得很復(fù)雜，所以在電源設(shè)計上，本方案使用了穩(wěn)壓三極管。 掃頻信號發(fā)生器電路原理圖信號生成過程如下：將生成信號的數(shù)據(jù)寫入DAC1后，數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量經(jīng)DAC1引線端輸出，輸出電流加在電阻R9上形成信號電壓，信號電壓經(jīng)運放U2A組成的跟隨器輸入數(shù)字電位器DP1(MAX5400)的高端，數(shù)字電位器DP1將分壓后信號輸入由運放U2C組成的跟隨器后輸入由運放U2D組成的運算放大器放大后輸出。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)成單片機的最小控制系統(tǒng)。實際上可以把ADC看作是一個實現(xiàn)模/數(shù)信號轉(zhuǎn)換的編碼器。 (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。例如，如果時鐘源A為“1”，TimerA時鐘頻率將取決于時鐘源B；如果時鐘源A為“0”，將停止TimerA的計數(shù)。時鐘源A和時鐘源B的組合，為TimerA提供出多種計數(shù)速度。同時，N值將被重新載入定時器/計數(shù)器并重新開始計數(shù)。 向定時器的P_TimerA_Data(讀/寫)($700AH)單元或P_TimerB_Data(讀/寫)($700CH)單元寫入一個計數(shù)值N后，選擇一個合適的時鐘源，定時器/計數(shù)器將在所選的時鐘頻率下開始以遞增方式計數(shù)N，N+1，N+2，…0xFFFE，0xFFFF。一方面，它會作為定時器中斷信號傳輸給CPU中斷系統(tǒng)；另一方面，它又會作為4位計數(shù)器計數(shù)的時鐘源信號，輸出一個具有4位可調(diào)的脈寬調(diào)制占空比輸出信號APWMO或BPWMO(分別從IOB8 和IOB9輸出)，用來控制馬達(dá)或其它一些設(shè)備的速度。TimerA的時鐘源由時鐘源A和時鐘源B進(jìn)行“與”操作而形成；TimerB的時鐘源僅為時鐘源A。 (7)SPCE061A定時器/計數(shù)器：SPCE061A提供了兩個16位的定時器/計數(shù)器：TimerA和TimerB。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。A口既是具有可編程喚醒功能的普通I/O口，又可與ADC的多路LINE_IN輸入共用(IOA[6~0]與LINE_IN[1~7]共用；B口除了具有普通I/O口的功能外，在特定的管腳上還可以完成一些特殊的功能。(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。 相比之下，F(xiàn)IQ中斷的優(yōu)先級較高而IRQ中斷的優(yōu)先級較低。(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。當(dāng)系統(tǒng)被喚醒后最初時刻的CPUCLK頻率亦為Fosc/8，隨后逐漸被調(diào)整到用戶設(shè)定的CPUCLK頻率。默認(rèn)的Fosc、。 SPCE061A結(jié)構(gòu)圖(3) SPCE061A性能：◆16位μs18’nSP?s18微處理器；工作電壓：~(cpu), VDDH為VDD~(I/O)；◆CPU時鐘：~ ；◆內(nèi)置2K字SRAM；內(nèi)置32K閃存ROM；◆可編程音頻處理；晶體振蕩器；◆系統(tǒng)處于備用狀態(tài)下(時鐘處于停止?fàn)顟B(tài))，耗電小于2μs18 A；◆2個16位可編程定時器/計數(shù)器(可自動預(yù)置初始計數(shù)值)；2個10位DAC(數(shù)模轉(zhuǎn)換)輸出通道；◆32位通用可編程輸入/輸出端口；14個中斷源可來自定時器A / B，時基，2個外部時鐘源輸入，鍵喚醒；◆7通道10位電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和單通道聲音模數(shù)轉(zhuǎn)換器；◆聲音模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入通道內(nèi)置麥克風(fēng)放大器和自動增益控制(AGC)功能；(4)SPCE061A系統(tǒng)時鐘：系統(tǒng)時鐘的信號源為PLL振蕩器。~~，較高的工作速度使其應(yīng)用領(lǐng)域更加拓寬。因此，與SPCE500A相比，以181。較高的處理速度使181?！痭SP?系列產(chǎn)品SPCE500A等之后凌陽科技推出的又一款16位結(jié)構(gòu)的微控制器?！粼黾油獠看鎯ζ骺梢苑奖愕氖乾F(xiàn)信號存儲功能，即有記憶功能系統(tǒng)可以實現(xiàn)的功能◆信號存儲功能可存儲掉電前用戶編輯的信號和設(shè)置；◆可實現(xiàn)用鍵盤編輯產(chǎn)生任意信號。 MX檢波電路原理圖 掃頻發(fā)生器模塊（1） 本設(shè)計的掃頻發(fā)生器采用SPCE061A單片機，其特點是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、成本低，使用方便，使用價值高。大電容檢測精度高，放電時間長；小電容會加大檢波電路的輸出電壓的波紋，是檢測精度下降。 2階低通濾波器電路連接圖 檢波器模塊 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（）。這個運算放大器的反相端已在內(nèi)部和GND相連。 ◆8pin DIP、8pin SO和寬SO16多種封裝。5V雙電源供電。50∶1(MAX295/296/297)。 ◆既可用外部時鐘也可用內(nèi)部時鐘作為截止頻率的控制時鐘。MAX291/MAX295為巴特沃思濾波器；MAX292/296為貝塞爾濾波器；MAX293/294/297為橢圓濾波器。用這個運算放大器可以組成配合MAX29X系列濾波器使用后的濾波、反混濾波等連續(xù)時間低通濾波器。使用內(nèi)部時鐘時只需外接一個定時用的電容既可。過渡比定義為阻帶頻率fS與拐角頻率（有時也等同為截止頻率）由時鐘頻率確定。在橢圓型濾波中，通頻帶內(nèi)的增益存在一定范圍的波動。在橢圓型濾波器中，第一個傳輸零點后輸出將隨頻率的變高而增大，直到第二個零點處。MAX297的1管腳的CLK信號可以外接一個電容實現(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)過實際測試選擇120pF可以實現(xiàn)5KHZ的截頻，滿足題目的頻譜分辨力要求。MAX297為8階開關(guān)電容濾波器，—50KHZ的可調(diào)，很容易滿足題目的要求。 典型低頻噪聲放大電路 濾波器模塊 本設(shè)計要求頻譜分辨力為10KHZ，所以每個掃頻點的間隔為10KHZ?！?為正向輸入端，4接地。22V 。 ◆3最大高電源電壓范圍：177。低輸入偏置電流：。2nA）和開環(huán)增益高（對于OP07A為300V/mV）的特點，這種低失調(diào)、高開環(huán)增益的特性使得OP07特別適用于高增益的測量設(shè)備和放大傳感器的微弱信號等方面。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O(shè)P07在很多應(yīng)用場合不需要額外的調(diào)零措施。該集成電路可應(yīng)用于射頻自動增益放大器、視頻增益控制、A/D轉(zhuǎn)換量程擴展和信號測量系統(tǒng)。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。在實際測試過程中，我們發(fā)現(xiàn)乘法器的輸出信號幅度會隨信號頻率的升高而略有增加，很好彌補了DDS集成芯片AD9805輸出信號的幅度隨著頻率的增加而小幅度降低的缺陷。其中W=X*Y+Z。 混頻器模塊乘法器AD835可以實現(xiàn)250MHZ帶寬內(nèi)的混頻，這對于我們的設(shè)計完全滿足要求。 　　AD9850的復(fù)位(RESET) 信號為高電平有效，且脈沖寬度不小于5 個參考時鐘周期。這40 位控制字可通過并行或串行方式輸入到AD9850 。供電時僅為155MW，擴展工業(yè)級溫度范圍為40～80度，采用28SSOP表面封裝形式。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。AD7755是一個24腳芯片，從圖中可以看出，AD7755由模數(shù)轉(zhuǎn)換電路ADC和信號處理電路兩部分組成。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。 AD9850 采用32 位的相位累加器將信號截斷成14 位輸入到正弦查詢表，查詢表的輸出再被截斷成10 位后輸入到DAC ，DAC 再輸出兩個互補的電流。相位寄存器每過2N/ M 個外部參考時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。范圍的一個相位點。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。每來一個外部參考時鐘，相位寄存器便以步長M遞加。 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，可實現(xiàn)全數(shù)字編程控制的頻率合成。 在軟件控制上，由于方案要求本振信號以10KHZ頻率步進(jìn)增加，所以對AD9850頻率\,g調(diào)制字改變也應(yīng)是快速的。