【正文】 由圖可知 ,CD4017的 Q3接 D6到 15腳 ,實現(xiàn)的是將方波進(jìn)行三分頻 ,則 CD4017三腳輸出的是 100K 的方信號 ,作為 CD4013 的輸入信號 ,然后通過 4013 進(jìn)行兩分頻 ,從一腳輸出 50Khz 的方波信號。 圖 10Khz 分頻器電路如圖 所示 ,對于 10k 方波的產(chǎn)生 ,我使用的是從上級 CD4017B輸出的 60K赫茲作為本級的 CD4017B的輸入 ,Q3接 D8 到 15 腳的 RST進(jìn)行三分頻得到 20k 赫茲的方波 ,然后通過 CD4013 進(jìn)行兩分頻 ,得到所需要的10k 赫茲。 分頻模塊難點 :由 CD4013 和 CD4017 組成的分頻器 ,主要注意的是倍頻、分頻的次數(shù) ,先幾分頻后幾分頻才能達(dá)到要求的頻率。 CD4017B CD4017 是一款十進(jìn)制計數(shù)器 ,也是一個 Johnson 計數(shù)器 ,十個譯碼端分別為Q0、 Q Q2???到 Q9,他的輸入端為分別為 INH、 CR 以及 CP。當(dāng) 13 引腳 被拉為低電平時 ,則在時鐘上升沿開始計數(shù) 。當(dāng)引腳 15 被拉為高電平的時候 ,則內(nèi)部計數(shù)器被清零。 輸入的電壓范圍 :0VVDD。 CD4013B CD4013是一種 CMOS雙上升沿的 D觸發(fā)器 , 它由兩個完全相互獨立的觸發(fā)器組成 ,這兩個相互獨立的觸發(fā)器完全相同。此芯片的復(fù)位與置位是單獨的 ,與時鐘信號無關(guān) ,只與復(fù)位與置位接口的高低電平來控制。 圖 方波 三角波轉(zhuǎn)換電路 平常我們說的積分是一種比較常見的數(shù)學(xué)運算 ,這里所討論的積分 ,指的是模擬積分 ,指的是輸出電壓、輸入電壓在時間上的積分關(guān)系。 Vn0(v),i10,所以有 i1i2i,電容器 C8 以電流 i1V1/R1 大小進(jìn)行充電。 圖 積分電路解析 三角波 正弦波變換電路設(shè)計 本課題中 ,三角波變正弦波采取的是RC無源濾波電路 ,所謂的 RC無源濾波器就是將較高的高頻信號衰減濾除 ,而允許比較低頻的信號通過的電路。相對于其他濾波電路 而言 ,RC 無源低通濾波器的抗干擾性強(qiáng) ,電路結(jié)構(gòu)簡單 ,容易實現(xiàn) ,有較好的低頻性能 ,通低頻信號 ,慮高頻信號 ,而且 ,電阻電容元器件可選種類較多 ,可以調(diào)整 ,使電路達(dá)到最穩(wěn)定。 RC 濾波器電路圖如下圖 。 移相電路設(shè)計 所謂的移相電路 ,就是能夠?qū)Σㄐ蔚南辔贿M(jìn)行調(diào)節(jié)的電路。如圖 是等幅移相電路設(shè)計圖 ,在不改變幅值的情況下改變相位。 比例運算電路 對于本課題 ,需要將幾個正弦波作為方波的一次諧波、三次諧波、五次諧波 ,那么這些諧波就應(yīng)該滿足方波傅里葉級數(shù)變化的各項系數(shù) ,即需要對各次諧波的幅值進(jìn)行放大縮小 ,達(dá)到合成的條件 ,這里就需要加入矯正系數(shù)電路 ,即反向比例運算電路。所以 ,對于這三個正弦波幅值的調(diào)整 ,可以通過三個運算放大器組成的反相比例運算電路來調(diào)整系數(shù) ,以達(dá)到題目的要求。負(fù)號表示輸入電壓與輸出電壓反相。初始相位可以通過相位調(diào)整電路來調(diào)節(jié) 。 OPA2227 OPA2227 是一種高精度運算放大器 ,由于具有低噪聲的有點 ,運用廣泛。 帶寬較寬 : OPA227:8 mhz, v / ms。 明顯的優(yōu)于 op 27 高共模抑制比 :138 分貝 。 低輸入偏置電流 :10 na 。 較寬的電壓范圍 :177。 18 v。 波形疊加電路設(shè)計 本設(shè)計需要將三個諧波合成為一個波形 ,就需要一個求和電路 ,我采用的方案是使用一個運放做加法器 ,組成一個疊加電路 ,滿足合成的需要 ,使各個信號疊加。 PCB 制作流程 : (一 )、將畫好的 PCB 圖在打印機(jī)上打印出來 ,由于是雙面的 ,所以需要復(fù)印兩面 ,用雙面膠將兩面轉(zhuǎn)印紙重合的粘在一起 (粘三面 ,留一面可以插入感光板 )。 (四 )、腐蝕 ,將顯好影的印制電路板至于氯化鐵溶液中 ,慢慢搖晃 ,腐蝕掉不需要的覆銅 ,由于氯化鐵是呈黃色渾濁液體 ,若是濺射到衣服上 ,基本是洗不掉了 ,所以要格外小心。依據(jù)不同的孔徑 ,選擇不同的鉆針 ,打孔的時候一定要小心 ,失之毫厘 ,焊盤就基本沒了。 (六 )、鉆完孔后 ,用磨砂紙對板子進(jìn)行預(yù) 處理 ,處理過后用清水清洗電路板 ,自然風(fēng)干。檢查電路有無短路、斷路后 ,上電試調(diào)。干擾無處不在 ,就像實驗的數(shù)據(jù)客觀誤差無法消除、避免一樣 ,我們只能將干擾盡可能的降到最低 ,抑制噪聲不影響系統(tǒng)正常運行。干擾會使系統(tǒng)設(shè)備出現(xiàn)一些莫名其妙的問題 ,如果不及時解決干擾 ,產(chǎn)生的 這些問題很可能造成設(shè)備損壞和事故的發(fā)生 ,因此 ,提高系統(tǒng)的抗干擾能力以及減少干擾源的產(chǎn)生成為了當(dāng)今較熱的話題。 在設(shè)計電子電路系統(tǒng)時 ,要充分的做好防干擾措施 ,以避免產(chǎn)生干擾后再去補(bǔ)救 ,如果有干擾帶入電路 ,是很難檢測出干擾的源頭 ,等檢測出干擾時 ,也許電路或器件已經(jīng)損壞 ,所以要把干擾扼殺在萌芽狀態(tài)。 一耦合干擾 系統(tǒng)的數(shù)字信號與 模擬信號是相互聯(lián)系的 ,他們之間的耦合干擾在所難免 ,數(shù)字信號對模擬信號的干擾分為串?dāng)_和共阻抗耦合干擾。共阻抗耦合是當(dāng)兩個信號 (數(shù)、模信號 )號共地時 ,由于地在頻率高的情況下存在一定電阻 ,因此當(dāng)數(shù)字信號流過時將會產(chǎn)生一個壓降 ,產(chǎn)生一個共模電壓源 ,此時 ,若共模信號經(jīng)過模擬區(qū) ,在模擬區(qū)地上產(chǎn)生一個壓降 ,這個電壓如果混合到模擬信號上 ,就會對模擬信號造成干擾 ,解決方法是 :①減少地線阻抗 ,盡可能的濾去共模電壓源 。總而言之 :模擬信號盡可能遠(yuǎn)離數(shù)字信號 ,在兩種信號之間設(shè)置空間屏蔽 。 二電源的干擾 在電路中 ,電源電路由于數(shù)字電路的存在 ,會產(chǎn)生很大的尖峰電流 ,因為電源是電路系統(tǒng)的主要通道 ,所以必須對供電電源其采取必要的措施 ,以減少電流尖峰干擾 ,在實際設(shè)計中 ,對于電源可以通過電容來濾除干擾信號 ,可以接兩個 10UF的電解電容作為旁路電容來濾波 ,可以很好的減少來自電源信號的干擾 ,減少對系統(tǒng)的影響。②盡可能的降低單片機(jī)的晶振的大小 ,數(shù)字電路則選擇較低速的數(shù)字電路 ,前提是滿足系統(tǒng)需求的情況下。④對于單片機(jī)或者芯片沒有用到的 I/O 口 ,盡量不要懸空 ,最好接地 ,減少干擾。 第 5 章 測試與 調(diào)整 整機(jī)指標(biāo) 1)電源供電 :可調(diào)雙電源供電 DC6V,50mA 2)使用環(huán)境 :溫度 :0O C??+80 O C。 3)調(diào)節(jié)電位器電阻 ,以此改變方波的頻率 ,同時使用數(shù)字示波器進(jìn)行實時觀測 ,調(diào)節(jié)至頻率為 300K 赫茲 ,即停止試調(diào) ,并且固定 滑動變阻器 ,不在動它。 5)測試積分電路將方波轉(zhuǎn)化為正弦波信號是否標(biāo)準(zhǔn) ,通過數(shù)字示波器觀測三路輸出正弦波波形 ,看有無跳幀與失真 ,并且能否在示波器上顯示同步正弦波信號。 7))疊加電路測試。若波形有不似方波 ,那么調(diào)節(jié)移相器進(jìn)行微調(diào) ,減少失真達(dá)到題目要求。 9)單片機(jī)檢測和顯示測試 ,觀察液晶 LCD 12864 液晶模塊顯示的各正弦波峰峰值的大小 ,并與示波器測得的值相比較。 測試結(jié)果 根據(jù)需求 ,本設(shè)計測試需要的儀器有示波器、萬用表以及正負(fù) 5V供電電源一個。 首先測試經(jīng)過分頻后產(chǎn)生的 10K 赫茲的正弦波 ,經(jīng)過幅 度調(diào)整后 ,波形圖如圖 所示 圖 10K 赫茲正弦波信號 分離的正弦波幅度 (VP?P):10KHz 為 ,信號頻率為 赫茲。 圖 30K 赫茲正弦波信號 分離的正弦波幅度 (VP?P):10KHz 為 ,信號頻率為 赫茲。 圖 合成波形信號 根據(jù)圖 可知 ,合成的方波波形 (10KHz+30KHz)幅值 :,頻率為 赫茲。 最后將 10K 赫茲的正弦波信號和 30K 赫茲的正弦波信號合成三角波 ,通過疊加后產(chǎn)生電路如圖 所示。 結(jié) 論 本設(shè)計系統(tǒng)使用了 TI 公司提 供的芯片 CD401 CD401 THS401OPA222 MSP430 等芯片 ,設(shè)計的電路簡潔易懂 ,充分運用了器材的作用。 波形合成實驗電路的關(guān)鍵是移相電路部分 ,為保證使各諧波信號 相位同步 ,在整個相移電路模塊均采用的是精密元器件 ,使相位調(diào)節(jié)更為精準(zhǔn)。 本系統(tǒng)設(shè)計基本達(dá)到了題目的基本要求 ,將方波分解為各次諧波 ,然后通過波形轉(zhuǎn)換 ,將不同頻率的正弦波合成為近似的方波。在硬件電路設(shè)計中 ,許多公式算法我是通過查閱書籍 ,與網(wǎng)上搜集資料來完成。這次畢業(yè)設(shè)計很大程度上鍛煉了我各方面的能力 ,特別是理論知識與實際動手能力 ,雖然期間遇到了很多障礙和困難 ,但是在朱老師和同學(xué)分的幫助下 ,解決了我心頭的許多問題和疑惑。全方位提高自己的能力。轉(zhuǎn)眼間 ,我已經(jīng)度過了四個年頭 ,四年 ,是我人生中最重要的四年 ,能夠有幸接受各位良師給我傳授知識、學(xué)問 ,并且指導(dǎo)我的人生方向與追求 ,給了我風(fēng)向標(biāo)。幾個月的畢業(yè)設(shè)計終于也快接近尾聲了 ,隨之而來 ,我的大學(xué)生活也將接近尾聲 ,在這短短的一個學(xué)期里 ,付出了許多 ,也有收獲 ,雖然這中間走了許多彎路 ,感概良多。在此 ,謹(jǐn)向老師表達(dá)我衷心的感謝。 畢業(yè)論文是對我大學(xué)四年所學(xué)的知識的一種檢測 ,讓我了解到 ,我四年到底學(xué)了什么專業(yè)知識 ,哪些沒學(xué)懂 ,哪些需要繼續(xù)學(xué)習(xí)。使我更加成熟與自信。要有合作精神 ,注意與他人謙遜