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基于单片机控制的正弦变频稳幅信号源毕业设计.doc
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I
目 录
第一部分 设计任务与调研
1.1 主要任务......................................................1
1.2 设计背景.......................................................1
1.3 设计思路.......................................................1
第二部分 设计说明
2.1 硬件电路设计
2.1.1 单片机的基本结构.............................................3
2.1.2 RC 桥式振荡电路..............................................4
2.1.3 调制及脉冲驱动、降压变换电路 ................................6
2.1.4 A/D 转换器...................................................6
2.1.5 键盘显示 ....................................................8
2.1.6 显示电路..................................................8
2.2 软件电路设计
2.2.1 软件设计的流程图...........................................9
2.2.2 输出波形的检测与输出波形调试..............................9
第三部分 设计成果....................................................11
第四部分 结束语......................................................17
第五部分 致谢........................................................18
第六部分 参考文献....................................................19
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1
第一部分 设计任务与调研
1.1. 主要任务
本任务以 AT89C51 单片机为核心,设计稳幅变频信号源 。
1.2. 设计背景
在当今社会,随着电子信息技术的快速发展和广泛应用,促使信号源的种类
增多,性能提高,尤其随着 70 年代微处理器的出现,更是大大刺激信号源的改
革与创新,促使信号源向着自动化,智能化方向发展,而信号源作为电子技术领
域中最基本的电子仪器,广泛应用于计算机、智能家居,通信系统、电子对抗、
电子测量、科研等各个领域中。随着电子信息技术的高速发展,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,具有稳幅、调频、调相等功能。
传统的 LC、RC 振荡电路就不可以满足上述的要求了,以有效的解决上述问题了。
1.3.设计思路
本设计主要是一种基于 AT89C51 单片机控制的正弦变频稳幅信号源,以
AT89C51 单片机为控制核心,再用 D/A 转换器将数字信号转换为模拟信号,通过
滤波放大后,再由示波器展现能产生的正弦波波形。通过键盘来控制其波形与频
率 F 的变化,并通过显示屏显示其波形以及幅度的大小。在当今科学教育,工程
控制及生产实际,生物医学等领域中,常常需要信号源,而在我们日常生活中,
以及科学研究中锯齿波,矩形波,正弦波的信号时常会用做基本测试信号。比如
说示波器,电视机的仪器中,为了使电子按照一定规律运行,利用荧光屏中显示
图像,常用到锯齿波作为时基电路。信号源作为一种通用的电子仪器,在生产,
教学,测控,通讯等领域得到广泛的应用.
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2
第二部分 设计说明
2.1 硬件系统结构
如下图所示,本设计由 AT89C51 构成的单片机基本系统、正弦信号发生电路、
频率调节电路、幅度调节电路、脉冲驱动电路、BUCK 电路及键盘和显示等电路
构成。
三角波
调频 检测
图 2.1-1 整体结构图
由上图分析可知:正弦信号发生电路是采用 RC 桥式振荡来控制输出波形的 ,
该电路适用于低频振荡,能产生 1Hz~1Mhz 的低频信号,当(1+AF)=0,则有 Af
为无穷,此时振荡电路就能满足自激振荡的振幅和相位起振条件,产生自激振荡。
在外部引用负反馈就能很好的达到稳幅的目的。改变电容大小可实现频率的细调。
调 幅
SPWM 生成
采样
A/D 转换器
C51 单片机
正
弦
振
荡
脉
冲
电
路
Buck 电路
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3
频率调节过程是: 根据键盘给定的频率,首先将当前的输出频率值 与 给 定
值 比 较 ,若偏差值能在(0.3~1.7)f0 的调节范围内 ,则通过改变 D/A 转换器的
输出电压, 将输出信号频率调整到给定频率。否则, 首先通过改变数字电位器的
控制端进行粗调。
整形电路是转换电路,将正弦波形转换直流信号,然后再通过 A/D 转换电路,
转换成数字信号,由 C P U 读入。软件设计软件系统采用模块化结构设计。主要
是由一个主程序、幅值检测子程序、频率测量子程序、数据处理子程序和键盘、
显示子程序等构成 。
2.1.1 单片机的基本结构
单片机的实质是一个芯片,是集成在一个芯片上的微型计算机的总称,包
括 CPU,存储器,中断系统,定时/计数器,I/O 端口五大部分组成。
如下图所示:
T INT
P0~P3 TXD
RXD
图 2.1-2 单片机内部结构示意图
定时/计数器
中断系统
并
行
I/O
接
口
C P U
存储器
并
行
I/O
接
口
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