dds信号发生器说明书x.pdf

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太要命了!但是没办法,只好硬着头皮做,本想偷懒问问老师,可是一问老师,还是一样。想的容易,做起来难。这东西好坏应该有个显示界面,想了几天还没想出来,我总想把显示直接加在频率控制字上,但是人看的是十进制的数字,可是机器认的是二进制的数据,想把这两兄弟扯在一块一句话——没门!找个翻译器把二进制翻译成十进制,小查了一下那比在搭建一个十进制电路都要命。自然又另外搭建了一个专门的显示电路。所以整个电路可以分成:显示模块、频率控制字模块、波形存储模块、模数转换模块和外围电路,下面将就电路的各个模块做一一介绍。.显示模块:..图-显示模块仿真图由上图不能看出,显示模块非常简单,其只是加减计时器LS的级联而已,计数器的输出接译码器CD,经电阻限流之后驱动七段LED数码管显示。这里需要注意的是计数器的计数输入端(UP/DOWN)应在不工作时保持高电平(这样才能正常显示并计数),这得在按键设计时作处理。由于不同的厂家生产的同型号计数器芯片有一些微妙的差别,导致芯片上电后若不经任何处理,其输出的初始值不尽相同,根据我的经验,有的显示“”有的显示“”,所有上电后务必清零,这就需要接清零电路,一个开关就可以了,不必加消抖(因为抖动并不影响清零)。另外,由于实际中显示个位的数码管显示总为“”,而且其不受显示模块控制,故仿真时没有画出,其实在实际接线中只需将数码管相应引脚接高电平即可。这部分除了给人看以外,再没有任何实际意义,即其对电路真正的功能(产生正弦波)没有任何关系。.频率控制字模块关于该部分电路,,此处就不在累述。应当注意的是务必给D触发器清零信号,最好是上电清零,但是我没能够找到合适的电路,所以只好使用手动清理,这个信号可以和计数器的清零信号通过非门接在一起(因:..为二者清零有效信号极性正好相反)。当然,计数信号肯定是和显示电路的计数信号接在一块,这个原因就不必再说了。DQDQDUQDQDQDQDUQDQUDQDQDQLSLSDQUPTCUUPTCULSDNTCDDNTCDUPTCUPLPLDNTCDMRMRPLMRCCBBBBBBBBAAAAAAAAQQQQQQQQQQQQQQQQUCCBBBBBBBBAAAAAAAAQQQQQQQQQQQQQQQQUCCBBBBBBBBAAAAAAAAQQQQQQQQQQQQQQQQHCULSHCULSHCULSUKRKRKRCCSSSSSSSSDDDDDDDDDDDDDDDDLCLCMCCSSSSSSSSDDDDDDDDDDDDDDDDLCLCMCCSSSSSSSSDDDDDDDDDDDDDDDDLCLCM图-频率控制字模块仿真图关于该部分电路,,此处就不在累述。应当注意的是务必给D触发器清零信号,最好是上电清零,但是我没能够找到合适的电路,所以只好使用手动清理,这个信号可以和计数器的清零信号通过非门接在一起(因为二者清零有效信号极性正好相反)。当然,计数信号肯定是和显示电路的计数信号接在一块,这个原因就不必再说了。.波形存储模块:..EEEWOCAAAAAAAAAAAAAUB/Y/YDRDDDDDDDD-波形存储模块仿真图该部分电路结构相当简单,一看便知,至于接线芯片手册上很详细,另外要注意的一点就是有的芯片手册与实际有一些出入,我找的就是这样,结果可想而知,怎么也调不出来,我查到的芯片手册就是把上图的第一脚说成是空脚,实际上它是一个预备/忙碌(RDY/B)引脚。当然仿真图上的是正确的。这部分值得一提的是软件部分。我为了得到正弦波采样值可谓是绞尽脑汁。最终还是克服了重重困难。在采样之前我们先来讨论一下采样的点数,这一点很重要,其直接关系到输出波形的质量。由要求可知频率调节范围-HZ,结合dds原理,我们可以确定采样点数为。一个最简单的正弦波至少需要个点,即在HZ时,每个周期输出个点。一个步进为HZ,频率范围被分成段,那么当输出为HZ时,每个周期输出个点。但是这样要加清零电路,很复杂,但是软件处理却很简单,所以只需增多采样点数即可解决此问题,故取个点,这样波形也变得比原来好多了。这听起来有点晕,举个例子:基准脉冲确定为HZ,假设任何点数均可输出良好波形,即不考虑失真,在ROM中存有一个由个采样点构成的某完整波形代码,如果用基准脉冲挨个访问ROM,毫无疑问输出波的周期为HZ,如果每隔一个点才输出一个采样点代码,那么输出的波形由个点组成,那么用基准脉冲这样访问,每秒可访问次,即输出为HZ。以此类推便可得到结果。首先用MATLAB对正弦波进行采样,程序及图表如下:forn=:;y=*(sin(pi*n/)+);disp(y);endn=:;y=sin(pi*n/)+;stem(n,y,'.'):..........-MATLAB生成的采样图像用MATLAB产生的采样点是十进制的,我把这些点复制到WORD中去掉空行,再把去掉空行的点复制到EXEL中,将各点值取整后转换成进制值,再把转换的进制值复制到WORD中通过替换功能将每行处理成形如“DBDH,DH,EH,EH,FH,FH,FH,AH,AH,AH,AH,AH,AH,AH,AH”的格式,,最后才可写进ROM中。至此ROM部分才算真正完成!.模数转换模块U:BLMRLMkU:AGNDIOUTURFBIOUTCVREFDIDIDACDIDIDIDIDIpDIXFERRRGNDWRWRILE(BY/BY)kk-模数转换模块仿真图该部分也比较简单,接线时查查芯片手册就可以了。:...-基准频率发生电路该部分是典型的在多谐振荡器中的应用实例。多谐振荡器的工作原理:如图-,由定时器和外接元件R、R、C构成多谐振荡器,脚与脚直接相连。电路没有稳态,仅存在两个暂稳态,电路亦不需要外接触发信号,利用电源通过R、R向C充电,以及C通过R向放电端D放电,使电路产生振荡。电容CC在V和V之间充电和放电,从而在输出端得到一系列的矩形波,对应的波形如图-所示。图-构成多谐振荡器图-多谐振荡器的波形图输出信号的时间参数是:T=t+twwT=.(R+R)CwT=.RCw:..为VC由/上升到/所需的时间,t为电容C放电所需的时ww间。电路要求R与R均应不小于K,。外部元件的稳定性决定了多谐振荡器的稳定性,定时器配以少量的元件即可获得较高精度的振荡频率和具有较强的功率输出能力。因此,这种形式的多谐振荡器应用很广。由于机械触点的弹性作用,一个按键开关在闭合时不会马上稳定地接通,在断开时也不会一下子断开。因而在闭合及断开的瞬间均伴随有一连串的抖动。抖动时间的长短由按键的机械特性决定,一般为ms~ms。这是一个很重要的时间参数,在很多场合都要用到,按键稳定闭合时间的长短则是由操作人员的按键动作决定的,一般为零点几秒至数秒。键抖动会引起一次按键被误读多次。为确保CPU对键的一次闭合仅作一次处理,必须去除键抖动。在键闭合稳定时读取键的状态,并且必须判别到键释放稳定后再作处理。按键的抖动,可用硬件或软件两种方法。<>硬件消抖:在键数较少时可用硬件方法消除键抖动。下图所示的RS触发器为常用的硬件去抖。图中两个“与非”门构成一个RS触发器。当按键未按下时,输出为;当键按下时,输出为。此时即使用按键的机械性能,使按键因弹性抖动而产生瞬时断开(抖动跳开B),中要按键不返回原始状态A,双稳态电路的状态不改变,输出保持为,不会产生抖动的波形。也就是说,即使B点的电压波形是抖动的,但经双稳态电路之后,其输出为正规的矩形波。这一点通过分析RS触发器的工作过程很容易得到验证。<>软件消抖:如果按键较多,常用软件方法去抖,即检测出键闭合后执行一个延时程序,产生ms~ms的延时,让前沿抖动消失后再一次检测键的状态,如果仍:..则确认为真正有键按下。当检测到按键释放后,也要给ms~ms的延时,待后沿抖动消失后才能转入该键的处理程序。U:::-按键消抖电路仿真图如上图所示的按键消抖电路在仿真时工作良好,但是实践中并不可行。我还发现按键消抖在实际应用中十分重要,没有它电路根本无法工作,从规模上讲,这是我花时间最长的地方,而且直到我写此文时该部分依然存在问题。我努力解决该问题,但是困难重重。我用MULTISIM.、,(不能仿真EEPROM),所以只仿真出显示和频率控制字模块,当然效果很理想。之后又用PROTEL仿真,但是其元器件库混乱,只好放弃。,但是其功能太弱,无法计算出EEPROM中的数据,因而仿真失败。唯一的办法就是理论分析。我分析了电路的每一部分,最终确认可行,然后进行焊接,并按第三章所记录的相关注意事项进行调试,最终可以工作。设计体会及今后的改进意见正如我在方案选取中所说,该方案无任何实用意义,只能作为一种作业形式的东西。但是DDS信号发生器本身有着很广泛的应用领域,尤其是在通信及自动控制方面。我认为用微处理器及少量外围电路实现DDS信号发生器是一个很好的思路,在对信号精度要求不是很高的场合尤为适用。如果频率要求不是很高(KHZ以:..,成本略高点。对于各方面要求高的场合,用FPGA非常好,但是有点贵;当然直接用DDS芯片(如ADxx等)也可以,频谱宽,接口简单,外围少,功能强大(可以直接输出正弦波、方波和三角波),但是精度略不如FPGA,而且价格不菲(一片从大几十到几百元人民币不等)!总体而言此次课程设计还有所收获。给我映像最深的是仿真与实际的区别,二者相差是如此的远。这一点告诉我平时应多动手动脑。虽然感觉很难,但这只是一个小小的开始!【】童诗白,.【】.【】-.【】.【】.【】、.