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畢業(yè)設(shè)計(jì)論文正文信號發(fā)生器-文庫吧資料

2024-12-11 17:53本頁面
  

【正文】 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13頁 共 50頁 為何呢?計(jì)算一下就知道了。通常會使用定時器 1 工作在定時器工 作模式 2 下,這時定時值中的 TL1 做為計(jì)數(shù), TH1 做為自動重裝值 ,這個定時模式下,定時器溢出后, TH1 的值會自動裝載到 TL1,再次開始計(jì)數(shù),這樣可以不用軟件去干預(yù),使得定時更準(zhǔn)確。 波特率=( 2SMOD247。模式 1 和模式 3 的波特率是可變的,取決于定時器 1 或 2( 52 芯片)的溢出速率。 51 芯片的串口工作模式 0 的波特率是固定的,為 fosc/12,以一個 12M 的晶振來計(jì)算,那么它的波特率可以達(dá)到 1M。有一些初學(xué)的朋友認(rèn)為波特率是指每秒傳輸?shù)淖止?jié)數(shù),如標(biāo)準(zhǔn) 9600 會被誤認(rèn)為每秒種可以傳送 9600 個字節(jié),而實(shí)際上它是指每秒可以傳送 9600 個二進(jìn)位,而一個字節(jié)要 8 個二進(jìn)位,如用串口模式 1 來傳輸那么加上起始位和停止位,每個數(shù)據(jù)字節(jié)就要占用 10 個二進(jìn)位, 9600 波特率用模式 1 傳輸時,每秒傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)是 9600247。 波特率在使用串口做通訊時,一個很重要的參數(shù)就是波特率,只有上下位機(jī)的波特率一樣時才可以進(jìn)行正常通訊。它的波特率是可變的,其速率是取決于定時器 1 或定時器 2 的定時值(溢出速率)。同樣 RI 也必須要靠軟件清除。 RI=1,申請中斷,要求 CPU 取走數(shù)據(jù)。在模式 0,接收第 8 位結(jié)束時,由硬件置位。在任何模式下, TI 都必須由軟件來清除,也就是說在數(shù)據(jù)寫入到 SBUF 后,硬件發(fā)送數(shù)據(jù),中斷響應(yīng)(如中斷打開),這時 TI=1,表明發(fā)送已完成, TI 不會由硬件清除,所以這時必須用軟件對其清零。其它模式中則是在發(fā)送停止位之初,由硬件置位。 TI 發(fā)送中 斷標(biāo)識位。在模式 0 中, RB8 為保留位沒有被使用。 RB8 接收數(shù)據(jù)位 8,在模式 2 和 3 是已接收數(shù)據(jù)的第 9 位。 TB8 發(fā)送數(shù)據(jù)位 8,在模式 2 和 3 是要發(fā)送的第 9 位。如果在一個電路中接收和發(fā)送引腳 , 都和上位機(jī)相連,在軟件上有串口中斷處理程序,當(dāng)要求在處理某個子程序時不允許串口被上位機(jī)來的控制字符產(chǎn)生中斷,那么可以在這個子程序的開始處加入 REM=0 來禁止接收,在子程序結(jié)束處加入 REM=1 再次打開串口接收。 REM 為允許接收位, REM 置 1 時串口允許接收,置 0 時禁止接收。 SM2 在模式 模式 3 中為多處理機(jī)通信使能位。表 中的 fosc 代表振蕩器的頻率,也就是晶振的頻率。串行口工作模式設(shè)置。 51 芯片的串口可以工作在幾個不同的工作模式下,其工作模式的 設(shè)置就是使用 SCON 寄存器。 SCON 就是 51 芯片的串行口控制寄存器。通常在標(biāo)準(zhǔn)的 或 等頭文件中已對其做了定義,只要用 include 引用就可以了。操作 SBUF 寄存器的方法則很簡單,只要把這個 99H 地址用關(guān)鍵字 sfr 定義為一個變量就可以對其進(jìn)行讀寫操作了,如 sfr SBUF = 0x99。 CPU 在讀 SBUF 時會指到接收寄存器,在寫時會指到發(fā)送寄存器,而且接收寄存器是雙緩沖寄存器,這樣可以避免接收中斷沒有及時的被響應(yīng),數(shù)據(jù)沒有被取走,下一幀數(shù)據(jù)已到來,而造成的數(shù)據(jù)重疊問題。有朋友這樣問起過―為何在串行口收發(fā)中,都只是使用 到同一個寄存器 SBUF?而不是收發(fā)各用一個寄存器。 串口通訊 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和特殊寄存器,這是你編寫軟件的關(guān)鍵。但 RAM,定時器,計(jì)數(shù)器,串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。 此外, AT89C51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯,可以 在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯,支持兩種軟件可選的掉電模式。 芯片擦除: 整個 PEROM 陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合,并保持 ALE 管腳處于低電平 10ms 來完成。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件, XTAL2 應(yīng)不接。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。 XTAL2:來自反向振蕩器的輸出。在 FLASH 編程期間,此引腳也用于施加 12V 編程電源( VPP)。 /EA/VPP:當(dāng) /EA 保持低電平時,則在此期間外部程序存儲器( 0000HFFFFH),不管是否有內(nèi)部程序存儲器。在由外部程序 存儲器取指期間,每個機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止,置位無效。此時, ALE 只有在執(zhí)行 MOVX, MOVC 指令是 ALE 才起作用。然而要注意的是:每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時,將跳過一個 ALE 脈沖。在平時, ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號,此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 ALE/PROG:當(dāng)訪問外部存儲器時, 地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。 RST:復(fù)位輸入。作為輸入,由于外部下拉為低電平, P3 口將輸出電流( ILL)這是由于上拉的緣故。 P3 口 : P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口,可接收輸出 4 個 TTL 門電流。在給出地址 ―1‖時,它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢,當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時, P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。這是由于內(nèi)部上拉的 緣故。 P2 口 : P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口, P2 口緩沖器可接收,輸出 4 個 TTL門電流,當(dāng) P2 口被寫 ―1‖時,其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高,且作為輸入。 P1 口管腳寫入 1 后,被內(nèi)部上拉為高,可用作輸入, P1 口被外部下拉為低電平時,將輸出電流,這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FIASH 編程時, P0 口作為原碼輸入口,當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時, P0 輸出原碼, 此時 P0 外部必須被拉高。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1 時,被定義為高阻輸入。 GND:接地。低功耗的閑置和掉電模式 5 個中斷源 32 可編程 I/O 線 三級程序存儲器鎖定 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9頁 共 50頁 數(shù)據(jù)保留時間: 10 年 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 AT89C52 管腳圖如圖 所示 E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 1 01P 1 12P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78P 0 039P 0 138P 0 237P 0 336P 0 435P 0 534P 0 633P 0 732P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627P 2 728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10U?P 3 .0P 3 .1P 3 .2P 3 .3P 3 .4P 3 .5P 3 .6P 3 .7D B 0D B 1D B 2D B 3D B 4D B 5D B 6D B 7F S Y N CS C L KS D A T AR E S E TX0X1+5 圖 AT89C52 管腳圖 主要特性: 由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中, ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器, AT89C2051 是它的一種精簡版本。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除 1000 次。 系統(tǒng)硬件 ( 1) A89C52芯片 AT89C51 是 一 種 帶 4K 字 節(jié) 閃 存 可 編 程 可 擦 除 只 讀 存 儲 器 ( FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory)的低電壓、高性能 CMOS 8 位微處理器,俗稱 單片機(jī) 。串口電路如圖 。每一個發(fā)送器將 TTL/CMOS 電平轉(zhuǎn)換成 TIA/EIA232F電平。該器件包含 2驅(qū)動器、 2接收器和一個電壓發(fā)生器電路提供 TIA/EIA232F電平。 頻率輸入變化量大,不易用獨(dú)立鍵盤進(jìn)行控制,由于單片機(jī)本身 IO 口資源比較少,所以采用4*4 矩陣鍵盤,該電路還有個三線插針,通過跳帽來選擇是舉證鍵盤還是選擇獨(dú)立鍵盤,根據(jù)需要選用 4*4矩陣鍵盤。具有多種功能:光標(biāo)顯示、畫面移位、睡眠模式等 ,它能夠在一個屏上顯示全部數(shù)據(jù),而且?guī)в凶謳欤阌谟^察 。 圖 基于 12864 液 晶電路 函數(shù)信號發(fā)生器參數(shù)很多,采用 1602顯示數(shù)據(jù)量少,而且不易觀察,所以采用 1286415C型號液晶, HS1286415C是一款帶中文字庫的液晶顯示模塊,該模塊是 128*64點(diǎn)陣的漢字圖形型液晶模塊,可顯示漢字及圖形,內(nèi)置 8192個中文漢字、 128個字符及 64*256點(diǎn)陣顯示 RAM。首先給比較器設(shè)置一個基準(zhǔn)電壓,在輸入的正弦波小于這個基準(zhǔn)電壓時比較器輸出低電平,輸入的正弦波大于這個基準(zhǔn)電壓時比較器輸出高電平,方波只需要高低電平,由于 DDS能夠產(chǎn)生三角波,所以用一個比較電路就能把三角波轉(zhuǎn)換成方波,由于頻率很高,一般的運(yùn)放不能達(dá)到要求,所以采用高速的轉(zhuǎn)換運(yùn)放芯片 OP07。 基于 OP07的方波電路如圖 。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5頁 共 50頁 2 硬件設(shè)計(jì) 硬件電路設(shè)計(jì) 基于 AD9833 信號發(fā)生電路如圖 。由于DDS 具有相對帶寬很寬,頻率轉(zhuǎn)換時間極短 (可小于 20 微妙 ),頻率分辨率高,全數(shù)字化結(jié)構(gòu)便于集成以及輸出相位連續(xù),頻率、相位和幅度均可實(shí)現(xiàn)程控,因此,可以完全滿足本題目的要求。由于采用大量的倍頻、分頻、混頻 和濾波環(huán)節(jié),導(dǎo)致直接頻率合成器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,體積龐大,成本高,而且容易產(chǎn)生過多的雜散分量,難以達(dá)到較高的頻譜純度。 對于方案二,采用傳統(tǒng)的直接頻率合成法直接合成。 MAX038 是美信公司的低失真單片信號發(fā) 生器集成電路,內(nèi)部電路完善。 本系統(tǒng)主要由以下幾部分組成:單片機(jī);鍵盤; AD9833 電路;比較電路;液晶顯示電路;以單片機(jī) AT89C52 為核心,采用直接數(shù)字合成( Direct Digital Frequency Synthesizer,簡稱 DDS 或DDFS) ,用隨機(jī)讀 /寫存儲器 RAM存儲所需波形的量化數(shù)據(jù),按照不同頻率要求,以頻率控制字 K為 N f 控制字 DAC 累加寄存器 N 位全加器 波形存儲器 基準(zhǔn)時鐘 LPF M M MAX 038 撥碼 開關(guān) RC 網(wǎng)絡(luò) 信號輸出 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4頁 共 50頁 圖 基于 DDS 的信號發(fā)生器設(shè)計(jì)的 原理框圖 步進(jìn)對相位增量進(jìn)行累加,以累加相位值作為地址碼讀取存在存儲器內(nèi)的波形數(shù)據(jù),再濾波即可得所需波形。用隨機(jī)讀 /寫存儲器 RAM存儲所需波形的量化數(shù)據(jù),按照不同頻率要求,以頻率控制字 K為步進(jìn)對相位增量進(jìn)行累加,以累 加相位值作為地址碼讀取存在存儲器內(nèi)的波形數(shù)據(jù),經(jīng) D/A轉(zhuǎn)換和幅度控制,再濾波即可得所需波形。 方案二:基于 傳統(tǒng)的頻率合成方法函數(shù)信號發(fā)生器的設(shè)計(jì) 基于傳統(tǒng)頻率合成方法的信號發(fā)生器原理框圖如圖 所示。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3頁 共 50頁 1 方案論證與選擇 方案一:基于 MAX038函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計(jì) 基于 MAX038的信號發(fā)生器原理框圖如 。同時輸出波形的頻率分辨率、頻率精度等指標(biāo)也有很大的提高 . 雖然 DDS技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛,但是目前可以產(chǎn)生多種通信信號的儀器數(shù)量很少而且價格非常昂貴,在現(xiàn)代的通信對抗和無線電監(jiān)測研究中,人們多使用的是基于 DDS技術(shù)的任意波形發(fā)生器,使用前需將所需波形的數(shù)據(jù)輸入儀器,過程比較繁瑣,信號參數(shù)改變時需重新產(chǎn)生和輸入數(shù)據(jù),操作也不很方便,使 DDS技術(shù)的使用受到了限制。它不僅能產(chǎn)生傳統(tǒng)函數(shù)信號器能產(chǎn)生的正弦波、方波、三角波、鋸齒波,還可以產(chǎn)生任意編輯的波形。同時為了抑制雜散,這些芯片大多采用了隨機(jī)抖動法提高無雜散動態(tài)范圍。芯片內(nèi)部采用了優(yōu)化設(shè)計(jì),大多采用了流水技術(shù),提高了相位累加器的工作頻率,進(jìn)一步提高了 DDS芯片的輸出頻率。如 AD7008, AD9850, AD9851, AD9858, AD9953等,其系統(tǒng)時鐘頻率從 30MHz到 1
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