信号源调试与检测实施手册

信号源的调试与检测
实施手册
一．项目描述
在教学试验和电子测量技术中，常常离不开一个高精度、频率可变的信号源，并且要求由数字信号来控制，这就是数字式频率合成器。

频率合成技术(DDS)具有转换速度快、分辨率高、换频速度快、频率转换时间和相位连续以及可灵活产生多种信号等优点。

本项目设计的信号源能产生的频率为0MHz～50MHz,最小可控步长为1Hz，人机界面为一个简易4 ×4 键盘和LCD ,控制中心采用89S52 单片机完成对AD9851 的控制。

1．项目的功能和性能
1）具有按键选择输出频率类型的功能。

2）输出信号为：单频模式、PSK、ASK、FSK。

3）能把信号源的频率使用LCD显示出来
4）输出信号LCD显示的单位可以是Hz、KHz、MHz
5）输出频率范围为0～50MHz
2. 信号源器的主要技术参数
1）额定工作电压：±12V±20%。

2）最小工作电压：>10V。

3）极限工作电压：≤14V。

4）工作温度：－30C～＋80C。

3、已具备资料
（1）相关学习资料
（2）信号源调试与检测工艺文件
（3）电路板、元器件及配件
二、项目资讯
1.信号源的使用场合？
2.信号源的结构组成？
3.画出信号源按键电路的电路图并分析工作原理？
4.画出单片机接口部分的电路图并分析工作原理？
5.画出DDS信号产生电路的电路图并分析工作原理？
6.画出信号调理电路的电路图并分析工作原理？
7.画出低通滤波电路的电路图并分析工作原理？
8.画出信号放大电路的电路图并分析工作原理？
9.画出LCD显示电路的电路图并分析工作原理？
三、项目计划
1、根据电路原理图，列出材料清单。

2、查阅手册和网络资料，制定一个信号源费用预算计划表。

3、确定本项目需要使用的工具和辅助设备，填写下表。

4、本任务需要选择哪些仪器仪表？为什么？
5、文字阐述信号源单板调试与检测工艺流程。

6、文字阐述信号源整机调试与检测工艺流程。

7、制作项目进程表。

四、项目决策
1、分小组讨论，分析阐述各自计划和调试、检测流程，确定方案。

2、老师指导确定最终流程图、调试与检测方案。

3、每组选派一位成员阐述方案。

五、项目实施
1.单板调试与检测
1.1调试前准备
1.1.1调试人员的培训
技术部门组织调试、测试人员熟悉整机工作原理、技术条件及有关指标，仔细阅读调试工艺卡，使其明确调试内容、方法、步骤、设备使用及注意事项。

1.1.2技术文件的准备
产品调试之前，调试人员应准备好产品技术条件、技术说明书、电原理图、检修图和调试工艺卡等技术文件。

1.1.3仪器、仪表的准备
按照技术条件的规定，准备好测试所需要的各类仪器设备。

要求所用仪器、仪表应是符合计量标准和调试要求，并在有效期之内，符合技术文件的规定，满足测试精度范围的需要，并按要求放置好。

1.1.4被调物件的准备
准备好需要调试与检测的电路板。

1.1.5场地的准备
调试场地应整齐、清洁、按要求布置，要避免高频、高压、强电磁场的干扰。

如调试高频电路应在屏蔽间进行。

1.1.6个人准备。

调试人员应按安全操作规程做好上岗准备，调试用图纸、文件、工具、备件等都应放在适当的位置上。

2．调试安全操作规程
2. 1测试环境的安全措施：无裸露的带电导体（如电源线、插头、电源开关等）。

2. 2 测试仪器的安全措施：
①仪器及附件的金属外壳应接地良好。

②仪器地线必须与机壳相连。

2. 3 操作安全措施：
①在接通被测电路的电源前，应检查其电路及连线有无短路等不正常现象；接通电源后，应观察电路板有无冒烟、打火、异常发热等情况。

如有异常现象，立即切断电源，查找故障原因。

②禁止调试人员带电操作，当补焊、焊接元件时，一定断开电源。

③如有高压测试调整，调试前应做好绝缘安全准备，如穿戴好绝缘工作鞋、绝缘工作手套等。

④使用和调试MOS电路时必须佩戴防静电腕套。

⑤强电调试时至少应有两人在场，以防不测。

其他无关人员不得进入工作场，任何人不得随意拨动总闸、仪器设备的电源开关及各种旋钮，以免造成事故。

⑥调试工作结束或离开工作场所前，应关掉调试用仪器设备等电器的电源。

3. 板调工艺流程
板调工艺流程图
4．单板调试
2.调试前准备
1.1调试人员的培训
技术部门组织调试、测试人员熟悉整机工作原理、技术条件及有关指标，仔细阅读调试工艺卡，使其明确调试内容、方法、步骤、设备使用及注意事项。

1.2技术文件的准备
产品调试之前，调试人员应准备好产品技术条件、技术说明书、电原理图、检修图和调试工艺卡等技术文件。

1.3仪器、仪表的准备
按照技术条件的规定，准备好测试所需要的各类仪器设备。

要求所用仪器、仪表应是符合计量标准和调试要求，并在有效期之内，符合技术文件的规定，满足测试精度范围的需要，并按要求放置好。

1.4被调物件的准备
准备好需要调试与检测的电路板。

1.5场地的准备
调试场地应整齐、清洁、按要求布置，要避免高频、高压、强电磁场的干扰。

如调试高频电路应在屏蔽间进行。

1.6个人准备。

调试人员应按安全操作规程做好上岗准备，调试用图纸、文件、工具、备件等都应放在适当的位置上。

2．调试安全操作规程
2. 1测试环境的安全措施：无裸露的带电导体（如电源线、插头、电源开关等）。

2. 2 测试仪器的安全措施：
①仪器及附件的金属外壳应接地良好。

②仪器地线必须与机壳相连。

2. 3 操作安全措施：
①在接通被测电路的电源前，应检查其电路及连线有无短路等不正常现象；接通电源后，应观察电路板有无冒烟、打火、异常发热等情况。

如有异常现象，立即切断电源，查找故障原因。

②禁止调试人员带电操作，当补焊、焊接元件时，一定断开电源。

③如有高压测试调整，调试前应做好绝缘安全准备，如穿戴好绝缘工作鞋、绝缘工作手套等。

④使用和调试MOS电路时必须佩戴防静电腕套。

⑤强电调试时至少应有两人在场，以防不测。

其他无关人员不得进入工作场，任何人不得随意拨动总闸、仪器设备的电源开关及各种旋钮，以免造成事故。

⑥调试工作结束或离开工作场所前，应关掉调试用仪器设备等电器的电源。

3. 板调工艺流程
图10 板调工艺流程图
4．调试
调试仪器和工具：数字万用表（精度为3位半），双踪示波器，调试台，放大镜，螺丝
刀，镊子，电烙铁等。

4.1 通电前检查
4.1.1目测：焊装好的电路板主板应清洁、无锡渣，无明显的错焊、漏焊、虚焊和短路。

比如：电解电容是否焊反，各个器件是否按清单提供的标号位置焊接，芯片方向是否正确等。

4.1.2电路板电阻测试指标
表2 电路板电阻测试指标值
电阻测试方法
用数字万用表的200kΩ档测试表1和表2中测试点1对测试点2间的电阻值。

4.2电源调试与检测
设备：万用表或示波器。

表3 电源电路电压指标
测试方法：
当测试时将万用表置于DC20V档，测试上表中的直流电压，测试结果应满足指标要求。

测试时，万用表的黑表笔接上表中的“测试点2”、红表笔接上表中的“测试点1”，测试结果应满足指标要求。

4.3 键盘电路调试与检测
设备：万用表。

用用数字万用表的200kΩ电阻档分别测试每个按键电路两端的电阻。

当按键没有按下时电阻应为无穷大，当按键按下时电阻应接近0Ω，否则检查键盘电路，检查方法见故障的查找与排除。

4.4单片机电路调试与检测
4.4.1 脱机调试
设备：万用表或示波器。

脱机调试是在加电前,先用万用表等工具,按图纸仔细核对样机线路是否正确,并对元器件的安装、型号、规格等进行仔细检查,特别注意印制板加工和焊接时有无走线之间相互短路等，检查方法见故障的查找与排除。

4.4.2 联机调试
设备：万用表或示波器。

联机前先切断电源,把仿真插头插到样机的单片机插座上,检查一下开发机与样机之
间的电源、接地是否良好。

一切正常后,即可打开电源。

通电后首先测量晶体是否有时钟输出，执行读／写指令,对存储器I／O口进行读／写操作,进行逻辑检查。

若有故障,可用示波器观察有关点的波形,寻找和分析故障原因,并进一步排除故障。

在主机部分调试好后,便可系统的其它外围部件,如键盘、显示器等,再进一步进行调试。

4.5信号产生电路（DDS）调试与检测
设备：万用表或示波器。

在加电前,先用万用表等工具,按图纸仔细核对信号产生电路是否正确,并对元器件的安装、型号、规格等进行仔细检查,然后配合软件调试，由单片机对AD9851进行控制字的读写以及数据的控制，同时用示波器检查AD9851的21引脚是否有对应的信号波形输出，如果没有信号输出，就需要在软件调试的同时，进行硬件故障的查找，检查方法见故障的查找与排除。

4.6信号调理电路调试与检测
设备：频谱仪或示波器。

在加电前,先用万用表等工具,按图纸仔细核对信号产生电路是否正确,然后在信号产生电路调试完成后，对低通滤波电路进行调试与检测。

用示波器比较电容C4和C7与电感连接处的波形，C4处的应该比C7更纯净，如果用频谱仪观测应该少了很多高频杂波，否则检查滤波电路是否存在短路、开路和器件的型号、规格是否有问题。

4.7软件调试
4.7.1 软件下载
设备：计算机和专用软件。

使用计算机把已经调试好的程序下载到单片机。

4.7.2软件调试
设备：计算机和专用软件。

先进行模块程序调试，对一个个子程序分别调试。

调试时,一定要符合入口条件和出口条件，调试可用单步运行和断点运行方式，通过检查CPU现场情况、RAM的内容和I／O口的状态，检测程序执行结果是否符合设计要求，有无循环错误、有无机器码错误以及转移地址的错误，同时注意系统中存在的硬件设计错误和软件算法错误。

各程序模块通过后,则可以把相关功能块连在一起进行总调。

若有故障，可以考虑各子程序运行时是否破坏了现场，缓冲单元、工作寄存器是否发生冲突，标志位的建立和清除是否有误，堆栈区是否有溢出，输入设备的状态是否正常等等。

单步和断点调试后,还应进行连续调试,用以确定定时精度、CPU的实时响应等问题。

4.7.3 固化程序
设备：计算机和专用软件。

把调试正确的程序下载到单片机。

七．整机装配
7.1．装配流程图
图11 整机装配流程图
7.1．材料准备
装配前准备好下列部件：调试成功的电路板、机箱、接插件等材料。

7.2．安装控制板
用螺丝钉把电路板固定到机箱的底部。

7.3．装插头
用导线把控制板上的电源线接到面板上已固定好的插头上，同样接信号源的引出线。

7.4．装表盖
把变送器的外壳装好。

7.5．材料准备
在接头处贴上标签，表明接头的名称。

八．整机调试与检测
信号源整机装配完成后，测试整机的功能、性能和技术参数。

7.1 输出信号频率测试
设备：万用表、示波器和频谱仪。

接入供电电源，按下4×4键盘的按键，当要求输出频率在设计的输出范围之内时，用示波器检测输出的信号是否正常，包括波形类型以及信号频率是否和按键要求的一致，波形的电压值（幅度）是否达到要求，否则检查电路板。

7.2 LCD显示测试
设备：目测、万用表、示波器。

接入供电电源，按下4×4键盘的按键，目测LCD的显示是否正常，当要求输出频率在设计的输出范围之内时，LCD的字符显示是否和按键要求的一致，显示的频率单位是否正确，否则检查电路板。

六、项目检查与项目评估
1、检查各小组任务完成情况
2、小组讨论，自我评述完成情况及发生的问题，小组共同给出提升方案和效率的建议。

3、小组准备汇报材料，每组选派一人进行汇报。

4、老师对项目情况进行评价。

5、整理相关资料，列表说明项目资料及资料来源，注明存档情况。

6、成品上交资料备注。