双路相位差可调信号发生器的设计

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双路信号发生器的设计

双路信号发生器的设计

双路信号发生器的设计摘要直接数字频率合成[1]((Direct Digital Synthesizer,DDS)是七十年代初提出的一种新的频率合成技术。

因为其数字结构满足了现代电子系统设计的许多要求,因此得到广泛的应用。

随着复杂可编程逻辑器件(CPLD)的出现,一种全新现代电子数字系统的设计方法被提出。

本论文结合这两项技术,并利用单片机控制模块实现人机交流,设计了一种低成本双路正弦波发生器。

在实现的过程中,通过利用ALTERA公司的EPM570GT100作为产生波形数据的主芯片,充分体现了芯片的超大系统集成性、快速合成和可编程性。

利用了MSP430F149低功耗,让总系统实现较低功耗。

CPLD芯片的设计和与MSP430的接口设计是其中的难点,本文通过串行通信实现单片机和CPLD的通信。

利用ALTERA公司的QUARTUS这个软件并结合硬件描述语言verilog-hdl来实现。

本文首先介绍了信号发生器的研究背景及意义和国内外的发展现状。

进行DDS原理及相关理论的分析。

接下来对主要的硬件电路进行设计,最后利用EPM570GT100实现DDS的设计,根据设计原理的功能进行划分,将整个系统分为控制模块(MSP430)、CPLD模块(DDS软件实现)和模拟电路设计。

实现了双路信号发生器设计。

关键词:直接数字频率合成;复杂可编程逻辑器件;信号发生器Dual signal generator designAbstractDirect digital frequency synthesis (DDS) is presented in early 1970s .DDS as a kind of new frequency synthesis technology and is widely used because of its digital structure,which meets many requirements of modern electronic system design.With the emergence of complex programmable logic device (CPLD), a new design method of modern digital electronic system bining these two technologies and using model of single-chip microcomputer control ,human-computer interaction is realize in this paper and a low d ouble channels sine wave generator is designed.EPM570GT100 of ALTERA corporation as the main chip is chosen to generate waveform data in the process owning to its large scale,high speed and programmability.Taking advantage of its low power of MSP430F149 makes power consumption of the system lower.In the design,how to design CPLD and the interface between the CPLD and the control chip,which is implemented by serial communication, is the difficulty.the design used the software Quartus II and hardware description language Verilog-HDL solves it successfully.In this paper,the research background and significance of signal generator and the domestic and foreign development present situation is introduces firstly. The principle of DDS and the related theoretical analysis are introduced.then the key hardware circuit is achieve. Finally,EPM570GT100 of ALTERA corporation implement Direct digital frequency synthesis.According to the function,the system can be divided into control module (MSP430),the CPLD module and analog circuit design.A two channel signal generator is achieve.Key words: DDS; Complex Programmable Logic Device; Signal Generator目录摘要 (I)Abstract .................................................................................................................. I I第1章绪论 (V)1.1 课题研究背景及意义 (V)1.2 国内外波形发生器的发展现状 (VI)1.2.1 波形发生器的发展状况 (VI)1.2.2 国内外波形发生器产品比较..................................................... V II1.3 主要内容:.......................................................................................... V III 第2章双路信号发生器方案和理论介绍.. (IX)2.1方案的选择与确定 (IX)2.1.2单片机选择 (IX)2.1.3 DDS模块方案选择 (IX)2.2系统总分析 (X)2.3 DDS相关理论分析 (X)2.3.1 DDS算法分析 (X)2.3.2 DDS原理..................................................................................... X II2.3.3 DDS特点.................................................................................... X III2.4调幅分析................................................................................................ X V2.6 正弦波产生原理分析 (XVII)2.7差频分析 (XIX)2.7.1差频方案选择 (XIX)2.7.2 差频理论分析 (XIX)2.8调相分析(QUS为CPLD产生的频率可调方波) ................................ X X 第3章关键电路设计实现.. (XXI)3.1 MSP430F149电路设计 (XXI)3.1.1 MSP430时钟 (XXII)3.1.2 MSP430F149各种端口 (XXII)3.1.3 MSP430系列的通用串行通信模块 (XXII)3.1.4 MSP430最小系统电路设计.................................................... X XX3.2 CPLD外接电路 (XXXII)3.3 低通滤波器的有关理论................................................................ X XXIII3.3.1滤波器的分类....................................................................... X XXIV3.3.2模拟滤波器的传递函数....................................................... X XXIV3.3.3模拟滤波器的频率特性........................................................ X XXV3.3.4滤波器的主要特性指标........................................................ X XXV3.3模拟电路设计 (XXXVII)3.3.2调幅模块 (XXXVII)3.3.3正弦信号的产生................................................................... X XXIX3.3.4 差频模块.................................................................................... X LI 第4章软件实现........................................................................................... XLIII4.1 MSP430程序设计............................................................................. XLIII4.2 CPLD程序的设计.......................................................................... XLIII4.2.1接口模块.................................................................................. X LIV4.2.2 10KHZ方波产生模块.............................................................. XLV4.2.3 DDS模块.................................................................................. XLV4.2.4可调占空比方波的产生......................................................... X LVII 结论.............................................................................................................. XLVIII 参考文献......................................................................................................... X LIX 附录A .................................................................................................................... L 附录B ................................................................................................................ L VI 致谢................................................................................................................. L XXI第1章绪论1.1 课题研究背景及意义信号发生器简称信号源,是指产生所需参数的电测试信号的仪器,主要应用在电子电路、信号通信等领域的实验与检测中。

设计并实现两路相位可调方波信号发生器

设计并实现两路相位可调方波信号发生器

2011年至2012年第1学期《单片机原理与应用》课程设计班级___1006402____指导教师_ 涂立旎_学生人数__ _3__ __设计份数__ _1_ __2011年12月23日设计并实现两路相位可调方波信号发生器1006402-02朱旭东1006402-43 兰平1006402-47 立清一.设计时间2011年12月19 日-2011年12月23日二.设计地点城市学院一实验楼计算机401机房三.设计目的1.掌握51单片机系列的外围电路控制2.熟练使用Protel电路制图软件绘画电路图3.学会使用Visio绘制工程的程序流程图4.通过课程设计了解方波信号发生器的功能并应用5.通过课程设计使学生能熟练掌握数据的查询(图书、网络),单片机课程所学知识在工程设计工作中综合地加以应用,使理论知识和实践结合起来。

四.设计小组成员朱旭东1006402-02 编写程序兰平1006402-43 资料整理及写实验报告立清1006402-47 制作流程图及原理图制作五.指导老师涂立(副教授)、旎(讲师)六.设计课题设计并实现两路相位可调方波信号发生器要求:输出两路方波信号,键盘控制频率和两信号的相位差,频率围和变化步长值自定,相位0~3600,相位差变化步长值自定。

用双踪示波器观察。

(*能做到频率和相位差两参数独立变化更好)七.基本思路及关键问题的解决方法输出两路方波信号,键盘控制频率和两信号的相位差,频率围和变化步长值自定,相位0~3600,相位差变化步长值自定。

用双踪示波器观察。

(能做到频率和相位差两参数独立变化更好)。

具体完成以下任务:1.完成系统的方案设计,给出系统框图。

2.完成系统的硬件设计,给出硬件电路图和系统资源分配表。

3.完成系统的软件设计,给出程序流程图和程序清单。

4.运用Proteus仿真软件对所设计的系统进行调试和仿真,直到预定的功能全部仿真通过,给出仿真结果;如果条件允许,将程序下载到XL1000综合仿真试验仪,验证系统功能。

设计并实现两路相位可调方波信号发生器

设计并实现两路相位可调方波信号发生器

目录1、设计原理与方法 (2)1.1、单片机概述 (2)1.2、80C51引脚说明 (3)1.3、设计原理说明 (5)2、系统硬件线路设计图 (6)3、程序框图 (7)4、系统资源分配 (8)5、源程序 (9)6、仿真结果 (11)7、性能分析 (13)8、总结与心得 (14)9、参考文献 (15)1、设计原理与方法1.1、单片机概述单片微型计算机(Single-Chip Microcomputer),简称单片机。

就是将微处理器(CPU)、存储器(存放程序或数据的ROM和RAM)、总线、定时器/计数器、输入/输出接口(I/O口)和其他多种功能器件集成在一块芯片上的微型计算机。

本次课程设计选用的是MCS-51系列单片机中的80C51。

MCS-51单片机包含中央处理器(CPU)、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、定时器/计数器、并行I/O接口、串行I/O接口和中断系统等几大单元。

其内部结构框图如图1所示。

图1中央处理器由运算器、控制器组成。

8051的CPU包含以下功能部件:(1)8位CPU。

(2)布尔代数处理器,具有位寻址能力。

(3)128B内部RAM数据存储器,21个专用寄存器。

(4)4KB内部掩膜ROM程序存储器。

(5)2个16位可编程定时器/计数器。

(6)32位(4×8位)双向可独立寻址的I/O口。

(7)1个全双工UART(异步串行通信口)。

(8)5个中断源、两级中断优先级的中断控制器。

(9)时钟电路,外接晶振和电容可产生1.2MHz~12 MHz的时钟频率。

(10)外部程序/数据存储器寻址空间均为64KB。

(11)111条指令,大部分为单字节指令。

(12)单一+5V电源供电,双列直插40引脚DIP封装。

内部结构如图2所示图2MCS-51单片机中有两个16位的定时器/计数器T0和T1,它们由4个8位寄存器(TL0, TH0, TL1和TH1)组成,2个16位定时器/计数器是完全独立的。

基于DDS技术的双路全控信号发生器设计

基于DDS技术的双路全控信号发生器设计

基于DDS技术的双路全控信号发生器设计【摘要】本文介绍了一种基于直接数字频率合成(DDS)技术的双路全控高精度信号发生器的设计。

通过单片机STC89C52RC对2片DDS芯片AD9850进行数字控制,产生两路频率可在1-100 KHZ内连续可调,且相位可依次可调相差11.25°倍数的正弦波。

文中详细介绍该全控信号发生器的工作原理与组成,并给出硬件电路设计图和程序流程及实验波形图。

【关键词】单片机;AD9850;双路全控直接数学频率合成技术(DDS)是一种运用数字控制方法来实现由标准参考频率源来合成多种高稳定度和准确度的频率源的技术,在现代电子测量、通信技术、电力电子控制等领域得到广泛应用。

该技术与模拟频率信号源相比具有频率转换速度快、分辨率高、合成范围宽、频率与相位连续可调、可灵活产生多种信号及在多种变换时也能保持相位连续性等优点。

本文以DDS芯片AD9850设计一种可编程序双路全控信号发生器,通过外设按键可方便调频、调相位,可用于要求高精度、频率与相位可变的复杂信号源的现代电子测量、通信系统、教学实验等场合[1,2]。

1.系统设计方案本文提出采用DDS技术设计全数控信号发生器的方案,根据输出信号波形类型可实现输出信号幅度可设置、频率可数控和输出频率宽等要求。

总体结构如图1所示,通过单片机实现对AD9850芯片的32位频率位以及5位相位位的控制,再经放大滤波输出,进而实现对信号幅值、频率、相位的全数字控制。

2.AD9850芯片简介AD9850的详细说明可参照参考文献[3],现将AD9850芯片的频率控制与相位控制的具体计算方法说明如下:2.1 控制字与控制时序AD9850的频率/相位控制字共40位,其中32位为频率调整字,5位为相位控制字,2位为工厂测试控制和1位为电源休眠控制,应用中将1位电源休眠控制、两位工作方式控制字设置为“000”。

需要注意的是,AD9850芯片的频率/相位控制字装载方式可分为并行与串行两种,串行、并行数据格式与时序图如图2、图3所示。

相位差可调的双通道信号源

相位差可调的双通道信号源
AD9854 300
AD9858 1000
5 3.3/5 3.3/5 3/3.3/5 3.3
3.3
3.3
300 480 1150 50 1200
1200
2000
经济,并行输入,内置D/A转换器。
内置比较器和D/A转换器。
可编程数字QPSK/16-QAM调制器。
内置比较器、D/A转换器和时钟6倍频器。 内置12位的D/A转换器、高速比较器、线性调 频和可编程参考时钟倍频器。 内置12位两路正交D/A转换器、高速比较器和 可编程参考时钟倍频器。 内置10位的D/A转换器、150MHz相频检测器、 充电汞和2GHz混频器。
设相位累加器的位宽为2N, Sin表的大小为2p,累加器的 高P位用于寻址Sin表.时钟Clock的频率为fc, 若累加器 按步进为1地累加直至溢出一遍的频率为
若以foMut 点= 为2fNc步长,产生的信号频率为
fout =
M称为频率控制字
M

fc 2N
该DDS系统的核心是相位累加器,它由一个加法器和一个位 相位寄存器组成,每来一个时钟,相位寄存器以步长增加,
AD公司的产品
• AD9859 400 MSPS 10-Bit DAC 1.8 V CMOS Direct Digital Synthesizer
• AD9951 400 MSPS 14-Bit DAC 1.8 V CMOS Direct Digital Synthesizer
• AD9952 400 MSPS 14-Bit DAC 1.8 V CMOS Direct Digital Synthesizer with High Speed Comparator
初始位置,整个DDS系统输出一个正弦波。输出正弦波周期

两路相位可调方波信号发生器

两路相位可调方波信号发生器

摘要本次课设完成了两路相位可调方波信号发生器。

利用单片机最小系统及三个独立按键来实现这一题目。

通过编程对三个独立按键分别赋予不同的功能,使三个按键分别实现频率的增大,减小,以及相位的变化。

关键词:两路,相位可调,方波,最小系统,独立按键.目录1.设计原理与方法 (1)1.1单片机系统概述 (1)1.2 80C51内部结构 (1)1.3设计原理说明 (3)1.3.1设计方案 (3)1.3.2参数计算 (4)2.程序框图 (5)3.资源分配表 (6)4.源程序 (6)5.系统硬件线路设计图 (10)6.仿真结果 (10)7.实物调试结果 (12)8.性能分析 (13)9.总结与心得 (14)10.参考文献 (15)1.设计原理与方法1.1 单片机系统概述单片机全称单片微型计算机,又称MCU,是将计算机的基本部分微型化,使之集成在一块芯片上的微机。

片内含有CPU,ROM,RAM,并行I/O,串行I/O,定时/计数器,A/D,D/A,中断控制,系统时钟及系统总线等,它本身就是一个嵌入式系统,同时也是其他嵌入式系统的核心。

它最早是被用在工业控制领域。

单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。

最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中,使计算机系统更小,更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。

INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器,从此以后,单片机和专用处理器的发展便不同步。

为适应不同的应用需求,一般一个系列的单片机具有多种衍生产品,每种衍生产品的处理器内核都是一样的,只是存储器,接口的配置及封装不同,这样可以使单片机最大限度的与应用需求相匹配,功能不多不少,从而减少功耗和成本。

单片机是世界上数量最多的计算机。

现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。

手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。

而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作。

设计并实现两路相位可调方波信号发生器

设计并实现两路相位可调方波信号发生器

目录1、内容简介 (1)2、系统总体设计原理 (2)2.1方案选择 (2)2.2系统功能 (2)2.3功能实现 (3)2.3系统总体框图 (3)3、系统硬件电路图设计 (4)3.1硬件设计分析 (4)3.2硬件各模块设计 (4)3.3硬件系统整体电路 (6)4、系统软件设计 (7)4.1主程序设计 (7)4.2系统初始化子程序设计 (8)4.3矩阵键盘程序设计 (8)4.4计算当前频率下的T0相位改变次数和T1频率溢出次数程序设计 (10)4.5定时器T0中断和定时器T1中断程序设计 (11)4.6频率增加和频率减少程序设计 (12)4.7相位差增加和相位差减少程序设计 (13)4.8计算两个波形的频率和相位差程序设计 (15)4.9显示波形的频率和相位差程序设计 (16)4.10程序源文件 (16)5、资源分配表 (17)6、系统软件调试 (18)6.1程序的编写和调试 (18)6.2硬件仿真设计和调试 (19)6.3硬件电路图元件清单 (20)6.4仿真结果 (21)6.5仿真结果分析 (30)7.系统的性能分析 (31)8.课程设计心得 (33)9.参考文献 (34)本科生课程设计成绩评定表 (35)附件1: 两路相位可调方波信号发生器硬件电路图 (36)附件2: 两路相位可调方波信号发生器源程序 (37)1、内容简介单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗地、使用方便、价格低廉等一系列优点,目前已经渗入到人们工作和生活的方方面面。

单片机的应用领域已从面向工业控制、通讯、交通、智能仪表等迅速发展到家用消费产品、办公自动化、汽车电子、PC 机外围以及网络通讯等广大领域。

本次课程设计讨论的两路相位可调方波信号发生器的核心是目前应用极为广泛的 51系列单片机。

主要涉及到单片机的定时器、矩阵键盘、LED显示。

本次论文的余下内容如下:系统的总体设计原理在第二部分中介绍,包括方案选择、系统功能、功能实现、系统总体框图;系统硬件电路图设计在第三部分中介绍,包括硬件设计分析、硬件各模块设计、硬件系统整体电路,而硬件各模块设计包括时钟电路和复位电路、矩阵键盘电路、数码管显示和驱动电路;系统软件设计在第四部分中介绍,包括主程序设计、系统初始化子程序设计、矩阵键盘程序设计、计算当前频率下的T0相位改变次数和T1频率溢出次数程序设计、定时器T0中断和定时器T1中断程序设计、频率增加和频率减少程序设计、相位差增加和相位差减少程序设计、计算两个波形的频率和相位差程序设计、显示波形的频率和相位差程序设计、程序源文件;资源分配表在第五部分中给出;系统软件调试在第六部分中介绍,包括程序的编写和调试、硬件仿真设计和调试、硬件电路图元件清单、仿真结果、仿真结果分析;系统的性能在第七部分分析;参考文献在第八部分;附件1是本次设计两路相位可调方波信号发生器硬件电路图;附件2是本次设计两路相位可调方波信号发生器的源程序。

双路信号发生器

双路信号发生器

内蒙古科技大学虚拟仪器课程设计说明书题目:双路信号发生器姓名:***学号:***********班级:测控****班指导教师:肖俊生一、简介:虚拟仪器(VI - Virtual Instrument)是指通过应用程序将通用计算机与功能化硬件结合起来,用户可通过友好的图形界面操纵计算机,就像在操纵自己定义、自己设计的单个仪器一样,从而完成对被丈量的采集、处理、分析、判定、显示、数据存储等。

在这种仪器系统中,各种复杂测试功能、数据分析和结果显示都完全由计算机软件完成,在很多方面较传统仪器有无法相比的优点,如使用灵活方便、测试功能丰富、价格低廉、一机多用等,这些使得虚拟仪器成为未来电子丈量仪器发展的主要方向之一。

二、设计题目: 多路信号发生器三、设计目的:1、通过实验让我们更深入了解虚拟仪器的基本原理及观念,掌握利用相关的软、硬件平台完成虚拟仪器设计的方法和步骤。

2、了解虚拟仪器的具体的实际应用。

3、将所学的知识通过设计信号发生器实验可产生各种波形如正弦波、方波、三角波、锯齿波等;来加深对虚拟仪器技术的深层理解。

四、设计要求:①可以输出任意一种以下的信号:正弦波信号、方波信号、锯齿波信号或三角波信号,且可输出双路信号。

②信号频率、幅值、占空比、相位和偏移量可调。

五、设计思路:在条件结构中运用“基本函数发生器”模块作为正弦波、方波、三角波信号的发生单元,通过其可设置频率、幅值、相位差及占空比的调节,信号合并进行双路、单路等各信号输出的选择,然后用While循环使输出信号连续的动起来,所产生的信号通过波形图来显示,通过示波器来验证。

六、设计实现过程:1、启动LabVIEW8.5,进入程序运行界面,进入程序框图,击右键。

①、while循环在“编程”----“结构”中找到“While循环”,拖到面板中如图示:1②、DAQmx 模拟量采集系统的实现过程:从“程序框图”面板中点击右键,然后按照“测量I/O”——“DAQ”——“DAQ mx”的顺序在列表中找到“DAQmx Create Virtual Channel”,拖到面板中如图示:设定最大最小值及其通道值。

设计并实现两路相位可调方波信号发生器

设计并实现两路相位可调方波信号发生器

武汉理工大学《单片微型计算机与接口技术》课程设计说明书目录一、设计原理与方法 (2)1.1单片机概述 (2)1.2设计原理 (3)二、硬件电路设计 (4)2.1控制部分 (4)2.2显示部分 (5)三、软件设计 (6)3.1程序流程图 (6)3.2程序实现 (7)四、测试 (7)五、心得体会 (9)六、参考文献 (10)七、附录 (10)一、设计原理与方法1.1单片机概述MSP430系列单片机是美国德州仪器(TI)1996年开始推向市场的一种16位超低功耗、具有精简指令集(RISC)的混合信号处理器(Mixed Signal Processor)。

称之为混合信号处理器,是由于其针对实际应用需求,将多个不同功能的模拟电路、数字电路模块和微处理器集成在一个芯片上,以提供“单片”解决方案。

该系列单片机多应用于需要电池供电的便携式仪器仪表中。

MSP430单片机主要由以下几个特点:1、处理能力强MSP430系列单片机是一个16位的单片机,采用了精简指令集(RISC)结构,具有丰富的寻址方式(7 种源操作数寻址、4 种目的操作数寻址)、简洁的 27 条内核指令以及大量的模拟指令;大量的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算;还有高效的查表处理指令。

这些特点保证了可编制出高效率的源程序。

2、运算速度快MSP430 系列单片机能在25MHz晶体的驱动下,实现40ns的指令周期。

16位的数据宽度、40ns的指令周期以及多功能的硬件乘法器(能实现乘加运算)相配合,能实现数字信号处理的某些算法(如 FFT 等)。

3、超低功耗MSP430 单片机之所以有超低的功耗,是因为其在降低芯片的电源电压和灵活而可控的运行时钟方面都有其独到之处。

首先,MSP430 系列单片机的电源电压采用的是1.8-3.6V 电压。

因而可使其在1MHz 的时钟条件下运行时,芯片的电流最低会在165μA左右,RAM 保持模式下的最低功耗只有0.1μA。

双路相位差可调信号发生器的设计

双路相位差可调信号发生器的设计

D F D S主要 由相位 累加 器 、 函数 表 R M 存 储 器 、 / O D A 转换 器及 低通 滤波 器组 成 , 基 本 原理 如 图 1 其 所示 。正 弦 波 的信 号 幅值 以 数 据 表 的形 式 存 储 在 R M 存 储 器 中 , O
对其性 能的要求也越来越 高, 如要求频率稳定性高 、 转换
( p rme to e to cEn i e ig , ii ie st fElcr ncTe h oo y, in 5 0 4 De a t n fElc rni gnern Gu l Unv riy o e to i c n lg Gul 41 0 ) n i
Abta t F rt er sa c fd a ah sg a h s ,h u lt n bep a edfee c in l e eao a e n dr c sr c : o h ee r ho u lp t in l a e t ed a u a l h s i r n esg a n r trb s d o iet p f g dgtl q e c y t e ie( iia  ̄e u n y s n h sz DDF S)i ein d Thss se raie u lsn v in lo t u r m . 0 o sd sg e . i y tm e l s d a iewa e sg a u p tfo 0 0 3 Hz t z 7 0k zb s do ir- o tolr( C )a d F GA. tas a rvd rq e c tp b . 0 z p a es it g 5 H a e nm co c n r l e M U n P I lo c n p o iefe u n y se y 0 0 3 H , h s hfi n

基于DDS技术的双路全控信号发生器设计

基于DDS技术的双路全控信号发生器设计

行与 串行两种 ,串行 、并行数据格式 与 时序 图如图2 图3 示 。并行装载时 , 、 所 4 位控制 数据通 过D - 7 0 0 D 的数据 线,每 次送8 位数据 ,分 5 次送完 ,并行数据装 载 格式 为 :w 是5 相 位控 制 与3 掉 O 位 位 电、工厂测 试 ,w 4 2 的频 率控 卜w 的3 位 制位 ;串行 装载时 ,4 位 的控制数据通 0
51 .
【】 2 尹应 鹧 , 平舟 , 志 华. 于C 2 3 的Z g e 李 郭 基 C 40 ib e 无 线 数 传 模 块 的 设 计 和 实 现 【]电子 元 器 件 应 J
用,0 81(] 82 20 ,04: -1 1
【 刘 广林, 3 】 汪秉文 , 唐旋 来. 于Z g e 5 线传 感器 基 iB e ;  ̄ 网络 的农业环 境监测 系统设 计U . 】 计算机 与数 字工
参考文献 【 江朝辉, 1 】 焦俊, 炜, 绍稳. 于zg 。 的农业通用 潘 李 基 ib。 无 线监测系统设计 U 安徽农 业科学, 1 , ( : 4 一 J . 2 03 6 3 9 0 8)1
【 巩浩, 玉贵. 4 ] 屈 基于 短距无线通信 与3 G的无线集 中
作 者简介 :陈建鹏 ( 99 ) ,男 ,河北邯郸人 17- 硕 士研 究生,现 就读于武汉大 学电子信息学 院。
63数据库部分 . 7 结 论 . 传感 器网络 以数据为 中心,该系统 本 文针 对 农 田大 气 温 湿 度 监 测 需 构 建 目的 亦 是 获 取 相 关 传 感 数 据 , 为 多 求 , 提 出 了基 于 无 线 传 感 器 网 络 的监 测 尺 度 协 同 观 测 提 供 数 据 支 撑 。 因 此 ,数 方 案 , 给 出 了传 感 器 网络 设 计 、 网关 节 据库 是本 软件 核心 。软件 使用M S L y Q 数 点设计和数据服 务器 的设 计实现 ,实验 据 库 ,接 收 到 的数 据 通 过 校 验 并 解 析 后 结 果表 明,本方 案能够满 足长时间 、低 存储至其 中。 功耗 、高可靠性 等观测 需求 ,在滑坡监

单片机课程设计-设计并实现两路相位可调方波信号发生器资料

单片机课程设计-设计并实现两路相位可调方波信号发生器资料

课程设计任务书学生姓名:专业班级:电信1306班指导教师:工作单位:信息工程学院题目: 设计并实现两路相位可调方波信号发生器初始条件:一台PC机,PC机上装有单片机开发软件;实验室提供单片机实验箱,该实验箱具有各种通用接口供同学们选择,同学们也可以购置单片机最小系统开发板作为开发基础,也可以全部购置分立元件组装。

要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求)1、设计任务一周内完成可编倒计时装置的软硬件设计、仿真、调试及制作。

2、技术要求输出两路方波信号,键盘控制频率和两信号的相位差,频率范围和变化步长值自定,相位0~360°,相位差变化步长值自定。

用双踪示波器观察。

(*能做到频率和相位差两参数独立变化更好)3、课程设计说明书要求课程设计说明书应包括方案设计、硬件电路设计、软件设计、资源分配表、调试及结果、性能分析、总结几大部分。

其中性能分析主要分析精度和误差来源,也可分析装置的反应速度、成本等。

最后附参考文献。

设计说明书格式应符合《武汉理工大学课程设计工作规范》要求。

时间安排:第 1-2 天:查阅相关资料,熟悉接口实验平台及其软件开发平台,完成方案设计。

第 3-4 天:完成硬件设计,画出硬件电路图。

第 5-6 天:软件设计、仿真。

第 7天:制作、调试。

第8天:撰写课程设计说明书。

指导教师签名:年月日系主任(或责任教师)签名:年月日本文介绍了两路相位可调方波信号发生器的原理与设计。

利用定时器来实现方波输出,相位变化,最后对设计的系统进行性能分析(精度、实用性、成本等)。

本设计最终产生两路频率相位可调的方波信号。

用"增加"、"减小"2个按钮改变方波给定频率,按钮每按下一次,给定频率改变的步进步长为1Hz,当按钮持续按下的时间超过2秒后,给定频率以10次/秒的速度连续增加(减少),输出方波的频率在数码管上显示。

相位最小步进值为18度,且可以进行左移,右移。

相位差可调双通道信号发生器的设计

相位差可调双通道信号发生器的设计

正弦信号发生器作为电子技术领域中最基本的电子仪器,广泛应用于航空航天测控、通信系统、电子对抗、电子测量、科研等各个领域中[1~2]。

随着电子信息技术的发展,对其性能的要求也越来越高,如要求频率稳定性高、转换速度快,具有调幅、调频、调相等功能,另外还经常需要两路正弦信号不仅具有相同的频率,同时要有确定的相位差。

要实现两路信号具有确定的相位差,通常有两种实现方法:—‘种是采用移相器实现,如阻容移相网络、电感移相器、感应分压器移相器等。

这种方法有许多不足之处,如移相精度受元件特性的影响大、移相精度差、移相操作不方便、移相角受负载和时间等因素的影响而漂移等;另一种是采用数字移相技术,这是目前移相技术的潮流[3]。

数字移相技术的核心是先将模拟信号或移相角数字化,移相后再还原成模拟信号。

本文采用直接数字频率合成技术设计了双通道正弦信号发生器,可以输出两路频率相同、相位差可调的正弦信号。

两通道还可以独立使用,分别进行调频、调幅及调相。

该信号发生器具有频率稳定度高及调频、调相迅速的优点。

1 直接数字频率合成器的基本原理频率合成是指对一个标准信号频率经过一系列算术运算,产生具有相同精度和稳定度的大量离散频率的技术。

频率合成有多种实现方法,其中直接数字频率合成技术与传统频率合成技术相比具有难以比拟的优点,如频率切换速度快、分辨率高、频率和相位易于控制等[4~5]因此得到越来越广泛的应用,成为当今现代电子系统及设备中频率源设计的首选。

直接数字频率合成器由参考时钟、相位累加器、正弦查询表和D/A转换器组成,如图1所示。

直接数字频率合成技术是根据相位间隔对正弦信号进行取样、量化、编码,然后储存在EPROM中构成一个正弦查询表。

频率合成时,相位累加器在参考时钟的作用下对时钟脉冲进行计数,同时将累加器输出的累加相位与频率控制字K预置的相位增量相加,以相加后的吉果形成正弦查询表的地址;取出表中与该相位对应的单元中的幅度量化正弦函数值,经D/A转换器输出模拟信号,再经低通滤波器平滑得到符合要求的模拟信号。

双相信号发生器设计报告

双相信号发生器设计报告

2014年湖北省大学生电子设计竞赛双相信号发生器(X题)【本科组】2014年7月21日摘要该系统以STM32为控制核心,以现场可编程门阵列FPGA为主要运算单元,通过FPGA分别输出两路SPWM波,方波,矩形波,其中两路SPWM波分别通过低通滤波器获得两路正弦波。

SPWM波通过波形比较的方法产生,然后通过八阶有源低通滤波器得到正弦波;方波,矩形波通过控制高低电平计数时间获得。

其中两路信号相位差,幅度据可调。

整个系统构成了具有两路正弦波,方波,矩形波输出的双相信号发生器,同时能够产生FSK,ASK调制波,满足基础部分要求和发挥部分大部分要求,人机交互界面良好。

关键词:SPWM波调制与解调信号发生器一、系统方案本题目要求设计,制作一个双相信号发生器,在特定的频率范围内输出正弦波,方波,矩形波,信号的幅度和相位差可以程控设置,但电路中不得使用任何DAC芯片,DDS芯片或微处理器的DAC功能。

因此调幅电路成为硬件电路设计重点,而软件设计重点在于产生两路程控的SPWM波。

1.1 SPWM波产生方案的设计与论证方案一:利用STM32内置的PWM脉冲发生器,微处理器通过定时中断服务程序产生SPWM脉冲,在每个载波周期必须进行中断处理,对处理器的要求较高,从而也限制了载波频率进一步的提高,同时微处理器的处理任务也更加繁重。

此外,微处理器中不确定的中断响应会导致PWM脉冲的相位抖动。

方案二:利用FPGA内部的正弦脉宽调制器,正弦波与三角波比较产生SPWM波。

正弦调制波的产生采用查表法。

三角波可有计数器直接获得。

此方案结构灵活,精度较高可操作性强等特点。

方案三:利用模拟电路分别产生正弦波,三角波,再通过比较器来确定它们的交点,在交点时刻对开关器件的通断进行控制,即可产生SPWM波,但电路结构复杂,难以实现精确的控制。

比较上述三种方案,故采用方案二。

1.2 低通滤波器方案的设计与论证方案一:通过滤波器设计软件获得八阶有源低通滤波电路,但电容电阻难以比配,电路复杂难以焊接和调试。

两路相位可调方波信号发生器

两路相位可调方波信号发生器

1.设计原理单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗地、使用方便、价格低廉等一系列优点,目前已经渗入到人们工作和生活的方方面面,几乎“无处不在,无所不为”。

单片机的应用领域已从面向工业控制、通讯、交通、智能仪表等迅速发展到家用消费产品、办公自动化、汽车电子、PC机外围以及网络通讯等广大领域。

单片机有两种基本结构形式:一种是在通用微型计算机中广泛采用的,将程序存储器和数据存储器合用一个存储器空间的结构,称为普林斯顿结构。

另一种是将程序存储器和数据存储器截然分开,分别寻址的结构,一般需要较大的程序存储器,目前的单片机以采用程序存储器和数据存储器截然分开的结构为多。

本课题讨论的方波发生器的核心是目前应用极为广泛的 51系列单片机。

本课程设计是设计一个方波发生器,用1602显示方波的频率和相位差。

系统的整体图如下:图1系统整体图系统默认的频率为10HZ,默认的相位差为0。

1.1复位电路设计如果RST持续为高电平,单片机就处于循环复位状态,而无法执行程序。

由C1,R1,开关构成开关复位电路,如图2。

上电后,由于电容充电,使RST持续一段高电平。

当单片机在运行状态下,按下复位键也能使RST持续一段时间的高电平,从而实现上电复位和手动复位。

图2 复位电路1.2振荡电路设计如图3所示,外接石英晶体或者陶瓷谐振器以及电容C2,C3接在放大器的反馈电路中构成并联谐振电路。

谐振器本身对外接电容C2、C3虽然没有十分严格的要求,但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程度以及温度的稳定性,如果使用石英晶体,推荐使用30pF,而使用陶瓷谐振器建议选择40pF。

本次设计使用的是石英晶体谐振器,因此采用30pF的电容,晶振频率为12MHZ。

图3 振荡电路1.3矩阵键盘设计在键盘中按键数量较多时,为了减少I/O口的占用,通常将按键排列成矩阵形式,如图1所示。

在矩阵式键盘中,每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通,而是通过一个按键加以连接。

双路信号发生器

双路信号发生器

虚拟仪器结课作业双路信号发生器姓名:学号:班级:双路信号发生器1.设计题目:双路信号发生器2.设计目的:了解、熟悉并掌握虚拟仪器的相关知识;完成所要求的实验设计内容。

3.设计要求:(1)可输出双路正弦波(方波、三角波、公式波形)信号,其相位差可调,可叠加噪声。

(2)双通道信号的频率、幅值、占空比可调。

4.设计思路:通过Labview中的基本函数信号发生器生成波形信号,通过数据采集系统采集输出到板卡,无限循环反复采集测量信号,将波形用波形显示控件显示出来。

5.设计实现过程①程序设计:(1)设计while循环在“编程”--“结构”中找到“While循环”,拖到面板中如图所示:(2)设计“条件结构”在“编程”--“结构”中找到“条件结构”,拖到面板中如图所示:(3)DAQmx 模拟量采集系统的实现过程从“程序框图”面板中点击右键,然后按照“测量I/O”--“DAQ”--“DAQ mx”的顺序在列表中找到“DAQmx Create Virtual Channel”,拖到面板中,并且设定参数及其通道数,如图所示:按上述顺序在“DAQ mx”并列位置找到“Timing”,拖到面板中,并且设置采样时钟为Sample Clock采样方式为Continuous Samples,如图所示:在“DAQ mx”并列中找到“write”, 拖到面板中,并且设置参数如图所示:在“DAQmx”并列中找到“Stop”,拖到面板中如图所示:在“DAQmx”并列中找到“Clear”,拖到面板中如下图:在“Clear”的错误输出端点击右键,在对话框与用户选版中找到“简单错误输出”,如图所示:将所有模块接线,如图所示:(4)基本函数信号发生器基本参数设置在“信号处理”--“波形生成”找到“基本函数发生器”拖到面板如图所示:(5)其他模块在“编程”--“簇、类与变体”中找到“按名称捆绑”如下图所示:在“Express”--“算术比较”--“布尔”下找到“或”如下图所示:连接“按名称捆绑”与“或”如下图所示:在“信号操作”中找到“合并信号”如下图所示:两个基本信号发生器将其输出经过“合并信号”输出,如下图所示:(6)完整的程序:②前面板设计(1)波形图在“图形显示控件”中找到“波形图”,如图所示:(2)转盘在“数值输入控件”中找到“转盘”,如图所示:(3)水平指针滑动杆在“数值输入控件”中找到“水平指针滑动杆”,如图所示:(4)选项卡在“新式”--“容器”中找到“选项卡控件”,如图所示:(5)完整的前面板如下图:③调试运行波形如下:(1)单通道输出正弦波如下图:(2)单通道输出方波(占空比50%)如下图:(3)单通道输出三角波如下图:(4)单通道输出公式波如下图:(5)双通道输出正弦波和方波如下图:(6)双通道输出正弦波和三角如下图:(7)单通道输出正弦波叠加均匀白噪声如下图:(8)双通道输出正弦波叠加泊松噪声如下图:6.设计总结首先我很喜欢这门LABNIEW课程,虽然对于我们专业是一门专选课程,但是我认为这门课程很有用,也很人性化,开始我每节课我都完完整整的听了下来,可是遗憾的是因为今年我正处毕业季,迫于找工作就有好几节课没听,以至于在接下来的课程里,我听起来有些吃力。

新型相位差可调的多通道信号发生器设计

新型相位差可调的多通道信号发生器设计

新型相位差可调的多通道信号发生器设计曾志辉;张一鸣;陶海军;朱学政【摘要】利用直接数字频率合成器芯片AD9959设计了一种相位差可调节的多通道正弦信号发生器.系统设计以直接数字频率合成(DDS)技术为核心,采用USB2.0控制器CY7C68013实现整个系统的控制.通过对系统硬件和软件分析,搭建了系统实验电路.实验结果表明,信号源产生的输出信号频率稳定,频率切换速度快,可实现任意两个通道间设定的相位差恒定输出,四通道信号源均能对频率、幅度和相位等指标独立调节.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2014(014)017【总页数】5页(P206-209,219)【关键词】多通道;相位差可调;频率合成;信号发生器【作者】曾志辉;张一鸣;陶海军;朱学政【作者单位】北京工业大学电子信息与控制工程学院,北京100124;河南理工大学电气工程与自动化学院,焦作454003;北京工业大学电子信息与控制工程学院,北京100124;北京工业大学电子信息与控制工程学院,北京100124;河南理工大学电气工程与自动化学院,焦作454003;北京工业大学电子信息与控制工程学院,北京100124【正文语种】中文【中图分类】TN74信号发生器广泛应用于电子测量、通信、雷达、科学实验等领域,在科学实验、工业生产等各个领域是必不可少的电子仪器。

随着科学技术的不断发展,波形发生器的应用越来越广泛,传统的波形发生器存在输出波形单一、输出频率不稳定、相位差不可调、精度不高、分辨率较低等方面的不足,已经不能满足实际应用系统中的需求;而从某种程度上来说,高质量的信号源是很多现代电子系统、通信设备或测量系统中实现高性能指标的关键。

因此,设计一种新型的相位差可调、幅值稳定、分辨率高的多通道信号发生器就成为必要[1—3]。

目前广泛应用于信号源设计的频率合成技术主要有:基于模拟电子技术、锁相频率合成、直接频率合成、间接频率合成、直接数字频率合成(DDS)等几种[2,4,5]。

设计并实现两路相位可调方波信号发生器

设计并实现两路相位可调方波信号发生器

2011年至2012年第1学期《单片机原理与应用》课程设计班级___1006402____指导教师_ 涂立李旎_学生人数__ _3__ __设计份数__ _1_ __2011年12月23日设计并实现两路相位可调方波信号发生器1006402-02朱旭东 1006402-43 孙兰平 1006402-47 曹立清一.设计时间2011年12月 19 日-2011年12月23日二.设计地点湖南城市学院一实验楼计算机401机房三.设计目的1.掌握51单片机系列的外围电路控制2.熟练使用Protel电路制图软件绘画电路图3.学会使用Visio绘制工程的程序流程图4.通过课程设计了解方波信号发生器的功能并应用5.通过课程设计使学生能熟练掌握数据的查询(图书、网络),单片机课程所学知识在工程设计工作中综合地加以应用,使理论知识和实践结合起来。

四.设计小组成员朱旭东 1006402-02 编写程序孙兰平 1006402-43 资料整理及写实验报告曹立清 1006402-47 制作流程图及原理图制作五.指导老师涂立(副教授)、李旎(讲师)六.设计课题设计并实现两路相位可调方波信号发生器要求:输出两路方波信号,键盘控制频率和两信号的相位差,频率范围和变化步长值自定,相位0~3600,相位差变化步长值自定。

用双踪示波器观察。

(*能做到频率和相位差两参数独立变化更好)七.基本思路及关键问题的解决方法输出两路方波信号,键盘控制频率和两信号的相位差,频率范围和变化步长值自定,相位0~3600,相位差变化步长值自定。

用双踪示波器观察。

(能做到频率和相位差两参数独立变化更好)。

具体完成以下任务:1.完成系统的方案设计,给出系统框图。

2.完成系统的硬件设计,给出硬件电路图和系统资源分配表。

3.完成系统的软件设计,给出程序流程图和程序清单。

4.运用Proteus仿真软件对所设计的系统进行调试和仿真,直到预定的功能全部仿真通过,给出仿真结果;如果条件允许,将程序下载到XL1000综合仿真试验仪,验证系统功能。

单片机课程设计说明书-设计并实现两路相位可调方波信号发生器

单片机课程设计说明书-设计并实现两路相位可调方波信号发生器

课程设计任务书学生姓名:专业班级:电信0804指导教师:工作单位:武汉理工大学题目:设计并实现两路相位可调方波信号发生器初始条件:1.Protues软件;2.课程设计辅导资料:“两路相位可调方波信号发生器“、“电路设计技术与应用”等;3.先修课程:模拟电子技术、数字电子技术、Protues电路设计教程及单片机原理及应用等课程要求完成的主要任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,以及说明书撰写等具体要求)1.课程设计时间:1周;课程设计内容:输出两路方波信号,键盘控制频率和两信号的相位差,频率范围和变化步长值自定,相位0~3600,相位差变化步长值自定。

用双踪示波器观察。

(*能做到频率和相位差两参数独立变化更好)2.本课程设计统一技术要求:研读辅导资料对应章节,对选定的设计题目进行理论分析,针对具体设计部分的原理分析、建模、必要的推导和可行性分析,画出程序设计框图,编写程序代码(含注释),上机调试运行程序,记录实验结果(含计算结果和图表),并对实验结果进行分析和总结;3.课程设计说明书按学校“课程设计工作规范”中的“统一书写格式”撰写,具体包括:①目录;②设计原理和方法;③系统硬件线路设计图;④程序框图;⑤资源分配表;⑥源程序⑦性能分析⑧课程设计的心得体会(至少500字);⑨参考文献;时间安排:指导教师签名:年月日系主任(或责任教师)签名:年月日目录1、PROTEUS软件简介 (2)2、设计原理 (2)2.1、单片机系统概述 (2)2.2、80C51内部结构与引脚说明 (3)2.3、设计原理 (6)3、系统硬件线路设计图 (7)4、程序框图 (8)5、资源分配表 (9)6、源程序 (9)7、仿真结果 (12)7.1 初始波形 (12)7.2 调频按键触发波形 (12)7.3 调相按键触发波形 (13)8、性能分析 (13)9、心得体会 (14)10、参考文献 (16)1、PROTEUS软件简介Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。

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