电路分析论文.doc

摘要
函数信号发生器是电子设计以及教学、科研中应用最广泛的仪器之一。如果能用相对简单的实现方式和较少的成本产生具有优秀稳定度和精确度的常用波形,无疑将会在这些领域中得到广泛的应用。本系统基于AT89S52单片机控制DDS系统产生正弦波形和矩形波,组成低频函数信号发生器。通过键盘控制达到电压预置、频率预置和占空比预置等功能,电压值、频率值和占空比都可用LCD12864显示,实现友好的人机界面。
关键字:单片机 DDS系统函数信号 LCD
一、题目理解与分析
题目要求设计并制作一台低频三相函数信号发生器,通过分析和理解,把题目功能要求及指标要求以下表格形式列出。
序号
功能要求
指标要求
1
完成一路正弦波信号输出
频率范围20Hz~20kHz,频率稳定度优于10-5,用示波器观察无明显失真
2
能够频率设置和频率步进
频率步进10Hz
3
能够输出电压幅度
在10kΩ负载电阻上的电压峰-峰值Vopp≥20V
4
数字显示正弦波的电压有效值、频率等
电压有效值精度5%,%
5
正弦波输出信号扩展到三相输出
波形无明显失真,频率可调范围扩展到1Hz~30kHz,频率步进1Hz
6
在频率范围1Hz~30kHz内,任两相间的相位差在0°~359°范围内可任意预置
相位差步进1°
7
在1Hz~30kHz频率范围内,增加方波输出信号,频率可任意预置
频率步进2Hz,%
8
矩形波信号的占空比可以预置
占空比步进1/360,并且当占空比为1/4时,误差≤±2/360
9
能输出载波频率约为10kHz的调频信号输出
调制信号频率在100Hz~1kHz范围内可变,观察载波信号无明显失真
二、系统方案设计
方案一:采用单片机控制
由单片机、D/A转换器及波形数据存储器等组成系统,单片机控制正弦波波形的合成、相位的改变,以及所有的逻辑和时序控制等工作。此方案除了要求单片机完成基本的处理分析以外,还需要完成信号波数据的存储、按键的处理、信号显示等控制与变换工作。其优点在于系统规模小,有较大的灵活性,但单片机内部资源和处理速度不容易满足要求。。
波形输出
单片机
正弦波发生器/滤波
正弦波形移位幅值放大模块
电压有效值/频率显示
DA0832控制模块
方波
键盘/显示模块
单片机控制系统框图
方案二:基于IP核技术的FPGA
移相
波形输出
由带有IP核的FPGA来完成采集、存储、显示及D/A转换等功能,由IP核实现人机交互及信号输出分析等功能。FPGA内部可以容纳上百万个晶体管,其单片逻辑门数已达到上百万门,它所能实现的功能也越来越强,同时也可以实现系统集成。这种方案的优点在于系统高度集成、结构紧凑、操作方便;缺点是调试过程繁琐、难度大,难以在短时间内完成系统设计。。
FPGA
DDS系统
正弦波形移位幅值放大模块
电压有效值/频率显示
方波
键盘/显示模块
FPGA 控制系统框图
综合分析以上两种方案,并结合实际,采用方案一来完成低频三相函数发生器的制作。
三、模块方案设计
单片机的选择
方案一:采用凌阳系列单片机
凌阳系列单片机指令系统的指令格