《信号波形合成实验电路设计报告.docVIP

信号的产生、分解设计报告 参赛学校：江阴职业技术学院 参赛作者：曹虎 杨政林 朱凡元 指导老师： 2013年8月 摘要，设计了分频、滤波得到正弦信号，通过移相电路，将不同频率的信号进行的相移，基于同相加法器实现信号相加，合成出近似方波信号和近似三角波信号，，最后利用公司单片机和检波电路实现各个正弦信号的幅度测量和数显示。关键词：分频，傅里叶分解，移相，信号合成，Abstract This design used the MAX038 produce square wave, can output waveform is stable, 30 KHZ square wave distortion is small, and designed a frequency division, filtering get sine signal, through the phase-shift circuit, the signal of different frequency (lag) phase shift in advance, and then based on additive, together with the multiplier to realize signal synthesis of approximate approximate triangular wave and square wave signals, the signal output is stable, and finally use on STC company AT89S52 single chip microcomputer and amplitude measurement for the achievement of the sine signal detection circuit and LCD1604 numerical display. Key words: frequency division, Fourier decomposition, phase shift, signal synthesis, AT89C51 devices 目 录 一、系统方案 4 1. 方案与选择 4 1.1 方波信号产生 4 1.2 分频电路 4 1.3 滤波单元方案设计 4 2. 系统方案 5 二、理论分析与计算 5 三、电路与程序设计 7 1. 电路设计 7 1.1 AT89C51单片机系统设计 7 1.2 方波振荡电路 7 .3 分频电路 8 1.4 滤波电路 9 1.5 移相电路 9 1.6 有效值检波电路 9 2．程序设计 10 四、测试方案与测试结果 10 1.测试方案 10 1.1 方波测试 10 1.2 方波、三角波测试 10 2. 测试结果 11 2.1 方波信号的频率测量 11 2.2 合成方波的基波和各次谐波信号的峰峰值测量 11 2.3 合成三角波的基波和各次谐波信号的峰峰值测量 11 2.4 单片机测量不同频率的正弦波信号的幅值 12 3. 测试波形 13 五、 结束语 14 六、参考文献 14 一、系统方案 1. 方案与选择 1. 方波信号产生 方案一：利用TI公司的555芯片为核心实现，但难以产生高频方波信号且波形容易失真。 方案二：采用施密特触发器结合RC放电电路实现，但此种实现方式频率稳定度不高。 方案三：直接利用产生，可以所需频率的方波信号，且频率稳定度高。 经过比较，方波信号产生选择方案三实现。 1. 分频电路 方案一：利用FPGA技术，易于实现，但FPGA价格昂贵，增大了作品实现成本 方案二：以的数字集成电路为主，设计分频电路，在每个分频电路的最后一级采用D触发器构成，且电路的稳定性较好。 经过比较，为提升作品性价比，放弃现有的FPGA模块，选择方案二实现分频。滤波单元电路完成的功能是将分频后的方波信号转化成相应频率的无失真的正弦信号。充分考虑滤波器过渡带、衰减带特性。 方案一：无源滤波 RC无源滤波器具有电路简单，抗干扰性强，较好的低频性能，但是RC参数计算较为困难，在滤波特性上与有源滤波相比有一定差距。 方案二：有源滤波器 有源滤波电路是指使用放大器实现滤波功能。有源滤波能够滤除谐波，同时还可以动态补偿无功功率。其优点是反映动作迅速，滤除谐波可达到95％以上，补偿无功细致。2. 系统方案本设计采用产生方波，利用数字电路分频，用滞后网络移相。基于此合成近似的方波和三角波信号，经过计算选择产生方波，经过分频准确地