调频调压正弦信号发生器课程设计.docVIP

单片机课程设计 设计课题： 调频调压正弦信号发生器 院（系、部）： 机电工程学院 学 生 姓 名： 指 导 教 师： 2013年 01月 12日 1.引言 信号发生器是指产生所需参数的电测试信号的仪器。信号发生器又称信号源，它用于产生被测电路所需特定参数的电测试信号。在测试、研究或调整电子电路及设备时，为测定电路的一些电参量，如测量频率响应、噪声系数，为电压表定度等，都要求提供符合所定技术条件的电信号，以模拟在实际工作中使用的待测设备的激励信号。当要求进行系统的稳态特性测量时，需使用振幅、频率已知的正弦信号源。当测试系统的瞬态特性时，又需使用前沿时间、脉冲宽度和重复周期已知的矩形脉冲源。并且要求信号源输出信号的参数，如频率、波形、输出电压或功率等，能在一定范围内进行精确调整，有很好的稳定性，有输出指示。 信号源可以根据输出波形的不同，划分为正弦波信号发生器、矩形脉冲信号发生器、函数信号发生器和随机信号发生器等四大类。正弦信号是使用最广泛的测试信号。这是因为产生正弦信号的方法比较简单，而且用正弦信号测量比较方便。 正弦信号发生器：正弦信号主要用于测量电路和系统的频率特性、非线性失真、增益及灵敏度等。按频率覆盖范围分为低频信号发生器、高频信号发生器和微波信号发生器；按输出电平可调节范围和稳定度分为简易信号发生器（即信号源）、标准信号发生器（输出功率能准确地衰减到-100分贝毫瓦以下）和功率信号发生器（输出功率达数十毫瓦以上）；按频率改变的方式分为调谐式信号发生器、扫频式信号发生器、程控式信号发生器和频率合成式信号发生器等。 如图以80C51为核心按程序输出初始化的标准正弦信号（50Hz、5V），通过8255外接按键可随时调整信号的峰值电压和频率，经过80C51处理后经过DAC0832数模转换芯片转换输出改动后的正弦信号 3.2硬件电路设计 3.2.1总电路图 系统总电路图 3.2.2按键部分 系统中键盘的功能主要用于用户输入和修改设定的参数。键盘设计4个独立按键，其中PC3和PC2连接的按键分别用于增加峰值电压和减小峰值电压；PC1和PC0连接的按键分别用于增加频率和减小频率。键盘采用4个独立按键编码。设计中用单片机外接的8255的PC0~PC3口作为按键接口。 3.2.3LED显示部分 系统使用5个LED数码管显示相关参数，前3位显示信号的频率，后2位显示信号的峰值电压。图中段控a~dp接线为总线并非直接一路，而是以图中接法分别接到后4个数码管上，采用共阴极接法。通过8255的PB口输出位控码，PA口输出段控码，且段控采用共阴极接法编码。另由于设计省略原因只编写了后四位位控选择及段控输入，并没编写第一个数码管的输入程序，因此从输入相关参数数字分析得出当频率为100Hz时才用到第一个数码管，只有当取100Hz频率时第二个数码管的e段有电，因此将第二个数码管的e段与第一个数码管的b1和c1段连接，当第二和第三个数码管显示00时第一个数码管显示1，即凑成显示100（Hz） 3.2.4双极性D/A转换 系统信号输出采用单缓冲双极性D/A转换接法，为输出正负值共存的正弦信号。 设流经R5电流为I1，R4电流为I2，R3电流为I3，数字信号为B 则有： I1+I2+I3=0 I1=Vout2/R5,I2=Vout1/R4,I3=VREF/R3 Vout2=-B* VREF/256 解得：Vout1=（B-128）VREF/128 因此可输出正负双极性电压 3.2.5惯性环节  由于输出信号采用取值的方法实现的，信号各取值并不连续，因此采用惯性环节使输出信号连续且尽量平滑以逼近理想正弦信号。 传递函数： T=R7*C4=20*10^3*10*10^-9=0.2ms 取调节时间ts=4T=0.8ms，每次取值经过0.8ms即可达目标稳态值， 因一周期取12次值，12*0.8ms=9.6ms 而信号取最大频率100Hz其一周期时间t1=1/100=10ms9.6ms 没有超过取值范围 10ms=10000us 而一周期取值12次 所以每次取值间隔时间为10000us/12=831us 即延时子程序设定时间应为831us 4.软件部分设计 本系统软件包括主程序模块，定时器中断子程序模块 4.1主程序模块 设计时每周期取值12次，按次序循环取值，按中断所改参数调整输出量和延时，然后输出实际电压数字量并在LED数码管显示所对应的相关参数峰值电压及频率。 主程序流程