文档介绍：精品设计
专业:电气自动化技术
学号: 0413100117
Hebei Normal University of Science & Technology
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
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。
由于学习和实验的需求,本设计利用89C51单片机采用查表取值的方式制作一个简易的正弦信号发生器,并配置按键可调整正弦信号的频率和峰值电压。
输出正弦信号
调整信号的峰值电压:取值范围0~10V整数值
调整信号频率:取值1Hz、5Hz、10Hz、50Hz、100Hz
数码管显示峰值电压与频率的取值
LED显示
按键控制调频调压
8255
80C51
D/A
输出信号电压
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
系统总电路图
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。
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)
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
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=
取调节时间ts=4T=,,
因一周期取12次值,12*=
而信号取最大频率100Hz其一周期时间t1=1/100=10ms>
没有超过取