双相信号发生器的设计
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基于FPGA的简易双相信号发生器的设计
王永强
【期刊名称】《计算机光盘软件与应用》
【年(卷),期】2010(000)016
【摘要】本系统是以Altera Cyclone Ⅱ EP2C8Q208C8N为核心控制器,利用FPGA 芯片完成了正弦波和方波信号的发生及其参数的调节功能.该系统主要由四个模块组成;电源模块、控制模块、D/A转换模块及滤波模块.控制部分用VHDL语言实现了一个直接数字频率合成技术(DDS)的信号发生器,该信号发生器在特定的频率范内可以两路输出正弦波、方波.这是一个频率、幅度和相位可控的简易双相信号发生器,并且可以实现波形输出选择等多种控制功能.
【总页数】2页(P89,91)
【作者】王永强
【作者单位】哈尔滨职业技术学院,哈尔滨,150081
【正文语种】中文
【中图分类】TM933.4
【相关文献】
1.基于FPGA的简易数字信号发生器设计 [J], 杨巍;
2.基于FPGA的DDS双相信号发生器设计 [J], 崔智军;张瑜
3.基于FPGA的DDS双相信号发生器设计 [J], 崔智军;张瑜;
4.基于FPGA的简易数字信号发生器设计 [J], 杨巍
5.基于FPGA的简易信号发生器设计与实现 [J], 吕兆承;李营;全桂英;沈晓波;陈帅
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双路信号发生器的设计摘要直接数字频率合成[1]((Direct Digital Synthesizer,DDS)是七十年代初提出的一种新的频率合成技术。
因为其数字结构满足了现代电子系统设计的许多要求,因此得到广泛的应用。
随着复杂可编程逻辑器件(CPLD)的出现,一种全新现代电子数字系统的设计方法被提出。
本论文结合这两项技术,并利用单片机控制模块实现人机交流,设计了一种低成本双路正弦波发生器。
在实现的过程中,通过利用ALTERA公司的EPM570GT100作为产生波形数据的主芯片,充分体现了芯片的超大系统集成性、快速合成和可编程性。
利用了MSP430F149低功耗,让总系统实现较低功耗。
CPLD芯片的设计和与MSP430的接口设计是其中的难点,本文通过串行通信实现单片机和CPLD的通信。
利用ALTERA公司的QUARTUS这个软件并结合硬件描述语言verilog-hdl来实现。
本文首先介绍了信号发生器的研究背景及意义和国内外的发展现状。
进行DDS原理及相关理论的分析。
接下来对主要的硬件电路进行设计,最后利用EPM570GT100实现DDS的设计,根据设计原理的功能进行划分,将整个系统分为控制模块(MSP430)、CPLD模块(DDS软件实现)和模拟电路设计。
实现了双路信号发生器设计。
关键词:直接数字频率合成;复杂可编程逻辑器件;信号发生器Dual signal generator designAbstractDirect digital frequency synthesis (DDS) is presented in early 1970s .DDS as a kind of new frequency synthesis technology and is widely used because of its digital structure,which meets many requirements of modern electronic system design.With the emergence of complex programmable logic device (CPLD), a new design method of modern digital electronic system bining these two technologies and using model of single-chip microcomputer control ,human-computer interaction is realize in this paper and a low d ouble channels sine wave generator is designed.EPM570GT100 of ALTERA corporation as the main chip is chosen to generate waveform data in the process owning to its large scale,high speed and programmability.Taking advantage of its low power of MSP430F149 makes power consumption of the system lower.In the design,how to design CPLD and the interface between the CPLD and the control chip,which is implemented by serial communication, is the difficulty.the design used the software Quartus II and hardware description language Verilog-HDL solves it successfully.In this paper,the research background and significance of signal generator and the domestic and foreign development present situation is introduces firstly. The principle of DDS and the related theoretical analysis are introduced.then the key hardware circuit is achieve. Finally,EPM570GT100 of ALTERA corporation implement Direct digital frequency synthesis.According to the function,the system can be divided into control module (MSP430),the CPLD module and analog circuit design.A two channel signal generator is achieve.Key words: DDS; Complex Programmable Logic Device; Signal Generator目录摘要 (I)Abstract .................................................................................................................. I I第1章绪论 (V)1.1 课题研究背景及意义 (V)1.2 国内外波形发生器的发展现状 (VI)1.2.1 波形发生器的发展状况 (VI)1.2.2 国内外波形发生器产品比较..................................................... V II1.3 主要内容:.......................................................................................... V III 第2章双路信号发生器方案和理论介绍.. (IX)2.1方案的选择与确定 (IX)2.1.2单片机选择 (IX)2.1.3 DDS模块方案选择 (IX)2.2系统总分析 (X)2.3 DDS相关理论分析 (X)2.3.1 DDS算法分析 (X)2.3.2 DDS原理..................................................................................... X II2.3.3 DDS特点.................................................................................... X III2.4调幅分析................................................................................................ X V2.6 正弦波产生原理分析 (XVII)2.7差频分析 (XIX)2.7.1差频方案选择 (XIX)2.7.2 差频理论分析 (XIX)2.8调相分析(QUS为CPLD产生的频率可调方波) ................................ X X 第3章关键电路设计实现.. (XXI)3.1 MSP430F149电路设计 (XXI)3.1.1 MSP430时钟 (XXII)3.1.2 MSP430F149各种端口 (XXII)3.1.3 MSP430系列的通用串行通信模块 (XXII)3.1.4 MSP430最小系统电路设计.................................................... X XX3.2 CPLD外接电路 (XXXII)3.3 低通滤波器的有关理论................................................................ X XXIII3.3.1滤波器的分类....................................................................... X XXIV3.3.2模拟滤波器的传递函数....................................................... X XXIV3.3.3模拟滤波器的频率特性........................................................ X XXV3.3.4滤波器的主要特性指标........................................................ X XXV3.3模拟电路设计 (XXXVII)3.3.2调幅模块 (XXXVII)3.3.3正弦信号的产生................................................................... X XXIX3.3.4 差频模块.................................................................................... X LI 第4章软件实现........................................................................................... XLIII4.1 MSP430程序设计............................................................................. XLIII4.2 CPLD程序的设计.......................................................................... XLIII4.2.1接口模块.................................................................................. X LIV4.2.2 10KHZ方波产生模块.............................................................. XLV4.2.3 DDS模块.................................................................................. XLV4.2.4可调占空比方波的产生......................................................... X LVII 结论.............................................................................................................. XLVIII 参考文献......................................................................................................... X LIX 附录A .................................................................................................................... L 附录B ................................................................................................................ L VI 致谢................................................................................................................. L XXI第1章绪论1.1 课题研究背景及意义信号发生器简称信号源,是指产生所需参数的电测试信号的仪器,主要应用在电子电路、信号通信等领域的实验与检测中。
低频双相信号发生器
一、任务
设计、制作一个低频双相信号发生器,它在特定的频率范围内输出两路正弦波、方波、三角波和锯齿波。
同时可程控设置产生信号的幅度、频率等。
如下图所示:
注:作品中不得使用集成DDS芯片、DAC芯片,使用单片机片内的DAC 酌情扣分。
二、要求
1.基本要求
(1)两路信号均可程控输出正弦波、方波、三角波和锯齿波;
(2)两路信号输出最大幅度不低于2.5V,每路幅度单独程控可调,设置分辨率不低于100mv;
(3)两路信号频率范围从1000Hz到2000Hz可调,步进值不大于10Hz,频率准确度不低于3%,且每路信号频率和步进值单独程控可调;
(4)产生两路频率相同的正弦信号,程控设置其相位差,可以在0—360度内变化,设置相位差的精度不大10度;
(5)产生的方波占空比在1%—99%范围内可调,设置分辨率不低于1%;2.发挥部分
(1)两路信号输出最大幅度不低于3.3V,每路幅度单独程控可调,设置分辨率不低于10mv;
(2)两路信号频率不低于4000Hz,频率步进值不大于1Hz,频率准确度不低于0.5%;
(3)两路同频正弦信号的相位差设置分辨力不大于3度;
(4)其他
三、说明
1.工作电源可用成品,也可自制,必须自备。
2.设计报告正文中应包括系统总体框图、波形发生原理和主要的测试结果。
详细电路原理图、程序或电路图、测试结果用附件给出。
设计并实现两路相位可调⽅波信号发⽣器2011年⾄2012年第1学期《单⽚机原理与应⽤》课程设计班级___1006402____指导教师_ 涂⽴旎_学⽣⼈数__ _3__ __设计份数__ _1_ __2011年12⽉23⽇设计并实现两路相位可调⽅波信号发⽣器1006402-02朱旭东1006402-43 兰平1006402-47 ⽴清⼀.设计时间2011年12⽉19 ⽇-2011年12⽉23⽇⼆.设计地点城市学院⼀实验楼计算机401机房三.设计⽬的1.掌握51单⽚机系列的外围电路控制2.熟练使⽤Protel电路制图软件绘画电路图3.学会使⽤Visio绘制⼯程的程序流程图4.通过课程设计了解⽅波信号发⽣器的功能并应⽤5.通过课程设计使学⽣能熟练掌握数据的查询(图书、⽹络),单⽚机课程所学知识在⼯程设计⼯作中综合地加以应⽤,使理论知识和实践结合起来。
四.设计⼩组成员朱旭东1006402-02 编写程序兰平1006402-43 资料整理及写实验报告⽴清1006402-47 制作流程图及原理图制作五.指导⽼师涂⽴(副教授)、旎(讲师)六.设计课题设计并实现两路相位可调⽅波信号发⽣器要求:输出两路⽅波信号,键盘控制频率和两信号的相位差,频率围和变化步长值⾃定,相位0~3600,相位差变化步长值⾃定。
⽤双踪⽰波器观察。
(*能做到频率和相位差两参数独⽴变化更好)七.基本思路及关键问题的解决⽅法输出两路⽅波信号,键盘控制频率和两信号的相位差,频率围和变化步长值⾃定,相位0~3600,相位差变化步长值⾃定。
⽤双踪⽰波器观察。
(能做到频率和相位差两参数独⽴变化更好)。
具体完成以下任务:1.完成系统的⽅案设计,给出系统框图。
2.完成系统的硬件设计,给出硬件电路图和系统资源分配表。
3.完成系统的软件设计,给出程序流程图和程序清单。
4.运⽤Proteus仿真软件对所设计的系统进⾏调试和仿真,直到预定的功能全部仿真通过,给出仿真结果;如果条件允许,将程序下载到XL1000综合仿真试验仪,验证系统功能。
2011年至2012年第1学期《单片机原理与应用》课程设计班级___1006402____指导教师_ 涂立旎_学生人数__ _3__ __设计份数__ _1_ __2011年12月23日设计并实现两路相位可调方波信号发生器1006402-02朱旭东1006402-43 兰平1006402-47 立清一.设计时间2011年12月19 日-2011年12月23日二.设计地点城市学院一实验楼计算机401机房三.设计目的1.掌握51单片机系列的外围电路控制2.熟练使用Protel电路制图软件绘画电路图3.学会使用Visio绘制工程的程序流程图4.通过课程设计了解方波信号发生器的功能并应用5.通过课程设计使学生能熟练掌握数据的查询(图书、网络),单片机课程所学知识在工程设计工作中综合地加以应用,使理论知识和实践结合起来。
四.设计小组成员朱旭东1006402-02 编写程序兰平1006402-43 资料整理及写实验报告立清1006402-47 制作流程图及原理图制作五.指导老师涂立(副教授)、旎(讲师)六.设计课题设计并实现两路相位可调方波信号发生器要求:输出两路方波信号,键盘控制频率和两信号的相位差,频率围和变化步长值自定,相位0~3600,相位差变化步长值自定。
用双踪示波器观察。
(*能做到频率和相位差两参数独立变化更好)七.基本思路及关键问题的解决方法输出两路方波信号,键盘控制频率和两信号的相位差,频率围和变化步长值自定,相位0~3600,相位差变化步长值自定。
用双踪示波器观察。
(能做到频率和相位差两参数独立变化更好)。
具体完成以下任务:1.完成系统的方案设计,给出系统框图。
2.完成系统的硬件设计,给出硬件电路图和系统资源分配表。
3.完成系统的软件设计,给出程序流程图和程序清单。
4.运用Proteus仿真软件对所设计的系统进行调试和仿真,直到预定的功能全部仿真通过,给出仿真结果;如果条件允许,将程序下载到XL1000综合仿真试验仪,验证系统功能。
A题:双相信号发生器(本科组)一、任务设计、制作一个双相信号发生器,在特定的频率范围内输出正弦波,信号的幅度和相位差可以程控设置,也可以输出矩形波和方波。
作品电路中不得使用任何DAC芯片、DDS芯片或微处理器的DAC功能。
数字逻辑系统推荐使用EXCD-1 SOC开发板,信号发生器的工作电源可外置。
二、要求1.基本要求(1)两路信号均可输出正弦波、方波、矩形波;(2)两路信号输出最大幅度不低于3V,幅度可调,设置分辨率不低于10bit;(3)信号频率范围从9.5kHz到10.5kHz可调,步进值不大于100Hz,频率准确度不低于0.1%;(4)正弦波信号在整个频率设置范围内,波形失真度不大于2%;(5)两路信号的相位差可以在0—359度内可调,设置分辨力不大于1度;(6)矩形波占空比在0.1%—99.9%范围内可调,设置分辨率不低于0.1%;2.发挥部分(1)两路信号输出最大幅度不低于3.5V,幅度可调,设置分辨率不低于12bit;(2)正弦信号频率从8kHz到12kHz变化,信号平坦度优于90%;(3)正弦信号频率从8kHz到12kHz变化,信号失真度不大于2%;(4)两路正弦信号的相位差可以在0—359.9度内可调,设置分辨力不大于0.1度;(5)两路均可产生FSK调制波,内调制信号的频率不大于10Hz,上边频为12kHz,下边频8kHz;(6)两路均可产生ASK调制波,内调制信号的频率不大于10Hz,载波频率为10kHz,调制率为100%;(7)其他。
三、说明1.微处理器系统板、工作电源可用成品,也可自制,必须自备。
2.设计报告正文中应包括系统总体框图、波形发生原理、数字逻辑原理框图、主要的测试结果。
详细电路原理图、HDL程序或电路图、测试结果用附件给出。
3.题目中所有准确度及分辨率指标必须是电路原理及器件硬件所保证,报告中需要有理论计算。
四、评分标准设计报告项目主要内容分数系统方案比较与选择方案描述4 理论分析与计算频率设置,相位设置幅度设置、占空比设置正弦波发生8电路与程序设计可编程逻辑电路模拟电路程序设计8测试方案与测试结果测试方案及测试条件测试结果完整性测试结果分析6设计报告结构及规范性摘要设计报告正文的结构图表的规范性4 总分30基本要求完成第(1)项10 完成第(2)项10 完成第(3)项8 完成第(4)项 6 完成第(5)项8 完成第(6)项8 总分50发挥部分完成第(1)项10 完成第(2)项10 完成第(3)项 6 完成第(4)项8 完成第(5)项 6 完成第(6)项 6 其他 4 总分50 A题:双相信号发生器(本科组)一、任务设计、制作一个双相信号发生器,在特定的频率范围内输出正弦波,信号的幅度和相位差可以程控设置,也可以输出矩形波和方波。
相位差可调的双通道信号发生器的设计相位差可调的双通道信号发生器的设计摘要:为了调节两路相同频率正弦信号之间的相位差,采用DDS 技术设计了相位关系可调的双通道信号发生器。
该信号发生器的输出频率范围为0Hz~150MHz,频率分辨率为1μHz,相位调节范围为0°~360°,分辨率为0.022°。
它不仅可输出两路相同频率、相位差可调的正弦信号,而且可分别作为两路独立的可调频、调幅、调相的信号发生器使用。
关键词:相位差直接数字频率合成信号发生器正弦信号发生器作为电子技术领域中最基本的电子仪器,广泛应用于航空航天测控、通信系统、电子对抗、电子测量、科研等各个领域中[1~2]。
随着电子信息技术的发展,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,具有调幅、调频、调相等功能,另外还经常需要两路正弦信号不仅具有相同的频率,同时要有确定的相位差。
要实现两路信号具有确定的相位差,通常有两种实现方法:—‘种是采用移相器实现,如阻容移相网络、电感移相器、感应分压器移相器等。
这种方法有许多不足之处,如移相精度受元件特性的影响大、移相精度差、移相操作不方便、移相角受负载和时间等因素的影响而漂移等;另一种是采用数字移相技术,这是目前移相技术的潮流[3]。
数字移相技术的核心是先将模拟信号或移相角数字化,移相后再还原成模拟信号。
本文采用直接数字频率合成技术设计了双通道正弦信号发生器,可以输出两路频率相同、相位差可调的正弦信号。
两通道还可以独立使用,分别进行调频、调幅及调相。
该信号发生器具有频率稳定度高及调频、调相迅速的优点。
1 直接数字频率合成器的.基本原理频率合成是指对一个标准信号频率经过一系列算术运算,产生具有相同精度和稳定度的大量离散频率的技术。
频率合成有多种实现方法,其中直接数字频率合成技术与传统频率合成技术相比具有难以比拟的优点,如频率切换速度快、分辨率高、频率和相位易于控制等[4~5]因此得到越来越广泛的应用,成为当今现代电子系统及设备中频率源设计的首选。
目录1、设计原理与方法 (2)1.1、单片机系统概述 (2)1.2、80C51内部结构与引脚说明 (2)1.3、设计原理 (4)2、系统硬件线路设计图 (6)3、程序框图 (7)4、资源分配表 (8)5、源程序 (8)6、仿真结果 (12)7、性能分析 (14)8、总结与心得 (15)9、参考文献 (16)1、设计原理与方法1。
1、单片机系统概述单片机也被称为微控制器(Microcontroller Unit),常用英文字母的缩写MCU表示单片机,它最早是被用在工业控制领域。
单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。
最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中,使计算机系统更小,更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。
INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器,从此以后,单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。
单片机比专用处理器更适合应用于嵌入式系统,因此它得到了最多的应用。
事实上单片机是世界上数量最多的计算机.现代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。
手机、电话、计算器、家用电器、电子玩具、掌上电脑以及鼠标等电脑配件中都配有1—2部单片机。
而个人电脑中也会有为数不少的单片机在工作.汽车上一般配备40多部单片机,复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作!单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的总和,甚至比人类的数量还要多. 单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上.相当于一个微型的计算机,和计算机相比,单片机只缺少了I/O设备。
概括的讲:一块芯片就成了一台计算机。
它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。
同时,学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。
1。
2、80C51内部结构与引脚说明8051的CPU包含以下功能部件:(1)8位CPU。
(2)布尔代数处理器,具有位寻址能力。
目录1、内容简介 (1)2、系统总体设计原理 (2)2.1方案选择 (2)2.2系统功能 (2)2.3功能实现 (3)2.3系统总体框图 (3)3、系统硬件电路图设计 (4)3.1硬件设计分析 (4)3.2硬件各模块设计 (4)3.3硬件系统整体电路 (6)4、系统软件设计 (7)4.1主程序设计 (7)4.2系统初始化子程序设计 (8)4.3矩阵键盘程序设计 (8)4.4计算当前频率下的T0相位改变次数和T1频率溢出次数程序设计 (10)4.5定时器T0中断和定时器T1中断程序设计 (11)4.6频率增加和频率减少程序设计 (12)4.7相位差增加和相位差减少程序设计 (13)4.8计算两个波形的频率和相位差程序设计 (15)4.9显示波形的频率和相位差程序设计 (16)4.10程序源文件 (16)5、资源分配表 (17)6、系统软件调试 (18)6.1程序的编写和调试 (18)6.2硬件仿真设计和调试 (19)6.3硬件电路图元件清单 (20)6.4仿真结果 (21)6.5仿真结果分析 (30)7.系统的性能分析 (31)8.课程设计心得 (33)9.参考文献 (34)本科生课程设计成绩评定表 (35)附件1: 两路相位可调方波信号发生器硬件电路图 (36)附件2: 两路相位可调方波信号发生器源程序 (37)1、内容简介单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗地、使用方便、价格低廉等一系列优点,目前已经渗入到人们工作和生活的方方面面。
单片机的应用领域已从面向工业控制、通讯、交通、智能仪表等迅速发展到家用消费产品、办公自动化、汽车电子、PC 机外围以及网络通讯等广大领域。
本次课程设计讨论的两路相位可调方波信号发生器的核心是目前应用极为广泛的 51系列单片机。
主要涉及到单片机的定时器、矩阵键盘、LED显示。
本次论文的余下内容如下:系统的总体设计原理在第二部分中介绍,包括方案选择、系统功能、功能实现、系统总体框图;系统硬件电路图设计在第三部分中介绍,包括硬件设计分析、硬件各模块设计、硬件系统整体电路,而硬件各模块设计包括时钟电路和复位电路、矩阵键盘电路、数码管显示和驱动电路;系统软件设计在第四部分中介绍,包括主程序设计、系统初始化子程序设计、矩阵键盘程序设计、计算当前频率下的T0相位改变次数和T1频率溢出次数程序设计、定时器T0中断和定时器T1中断程序设计、频率增加和频率减少程序设计、相位差增加和相位差减少程序设计、计算两个波形的频率和相位差程序设计、显示波形的频率和相位差程序设计、程序源文件;资源分配表在第五部分中给出;系统软件调试在第六部分中介绍,包括程序的编写和调试、硬件仿真设计和调试、硬件电路图元件清单、仿真结果、仿真结果分析;系统的性能在第七部分分析;参考文献在第八部分;附件1是本次设计两路相位可调方波信号发生器硬件电路图;附件2是本次设计两路相位可调方波信号发生器的源程序。
武汉理工大学《单片微型计算机与接口技术》课程设计说明书目录一、设计原理与方法 (2)1.1单片机概述 (2)1.2设计原理 (3)二、硬件电路设计 (4)2.1控制部分 (4)2.2显示部分 (5)三、软件设计 (6)3.1程序流程图 (6)3.2程序实现 (7)四、测试 (7)五、心得体会 (9)六、参考文献 (10)七、附录 (10)一、设计原理与方法1.1单片机概述MSP430系列单片机是美国德州仪器(TI)1996年开始推向市场的一种16位超低功耗、具有精简指令集(RISC)的混合信号处理器(Mixed Signal Processor)。
称之为混合信号处理器,是由于其针对实际应用需求,将多个不同功能的模拟电路、数字电路模块和微处理器集成在一个芯片上,以提供“单片”解决方案。
该系列单片机多应用于需要电池供电的便携式仪器仪表中。
MSP430单片机主要由以下几个特点:1、处理能力强MSP430系列单片机是一个16位的单片机,采用了精简指令集(RISC)结构,具有丰富的寻址方式(7 种源操作数寻址、4 种目的操作数寻址)、简洁的 27 条内核指令以及大量的模拟指令;大量的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算;还有高效的查表处理指令。
这些特点保证了可编制出高效率的源程序。
2、运算速度快MSP430 系列单片机能在25MHz晶体的驱动下,实现40ns的指令周期。
16位的数据宽度、40ns的指令周期以及多功能的硬件乘法器(能实现乘加运算)相配合,能实现数字信号处理的某些算法(如 FFT 等)。
3、超低功耗MSP430 单片机之所以有超低的功耗,是因为其在降低芯片的电源电压和灵活而可控的运行时钟方面都有其独到之处。
首先,MSP430 系列单片机的电源电压采用的是1.8-3.6V 电压。
因而可使其在1MHz 的时钟条件下运行时,芯片的电流最低会在165μA左右,RAM 保持模式下的最低功耗只有0.1μA。
文献综述毕业设计题目:基于C8051单片机的双相信号发生器软件设计基于C8051单片机的双相信号发生器软件设计陆斌(08电子信息(2)班 Xb08610209)1 前言当今是科学技术及仪器设备高度智能化飞速发展的信息社会,电子技术的进步,给人们带来了根本性的转变。
中国电子测量仪器,随着世界高科技发展的潮流,走进了高科技发展的道路,为我国国民经济、科学教育、特别是国防军事的发展做出了巨大贡献。
我国电子测量仪器在若干重大的领域中取得了突破性进展,为我国电子测量仪器走向世界水平奠定了良好的基础。
在21世纪的今天,双相信号发生器获得了广泛的应用和快速的发展[1]。
双相信号发生器作为电子技术领域中最基本的电子仪器,广泛应用于航空航天测控、通信系统、电子对抗、电子测量、科研等各个领域中。
它能满足测试系统的多种要求,成为了系统综合测试中不可缺少的组成部分。
而且,随着科技进步,双相信号发生器作为普遍的实验信号源[2],在当今的电子实验设计中起到了举足轻重的作用。
本论文主要研究开发一个基于80C51F020单片机的实验用双相信号发生器[3],即为两路信号发生器。
对于某一路信号而言,它能产生某些特定的周期性时间函数波形(正弦波、方波、三角波、锯齿波)信号,并且根据具体的要求,能相应的调频、调幅、调相。
对于两路信号而言,不但可以进行波的调节,而且在对比实验测试中,能得到更直观的实验现象。
2 DDS技术是双相信号发生器的关键技术DDS技术即采用直接数字合成(Direct Digital Frequency Synthesizer)。
用随机读/写存储器RAM存储所需波形的量化数据,按照不同频率要求,以频率控制字K 为步进对相位增量进行累加,以累加相位值作为地址码读取存在存储器内的波形数据,经D/A转换和幅度控制,再滤波即可得所需波形。
由于DDS具有相对带宽很宽,频率转换时间极短(可小于20微妙),频率分辨率高,全数字化结构便于集成以及输出相位连续,频率、相位和幅度均可实现程控。
外文翻译毕业设计题目:基于C8051单片机的双相信号发生器软件设计原文1:The brief introduction of traditional signal generator译文1:关于传统信号发生器的简介原文2:The basic principle of DDS signal generator译文2:关于DDS信号发生器的基本原理The brief introduction of traditional signal generator(原文1)AbstractIn the 21st century, the signal generator has obtained a wide range of applications and rapid development of signal generator as the basic electronic instruments in the field of electronic technology, widely used in aerospace measurement and control, communications systems,electronic counter measures, electronic measurement, research in various fields. It can meet many of the requirements of the test system, and has become an integral part of system test. Besides, with technology advanceshas, the signal generator as a general experimental source has played a pivotal role in today's electronic experimental design.1 Introductionsignal is a generator with the longest measuring instruments, as early as the 1920s when the emerging electronic equipment it has. As the communications and radar technology development, 40 in a major test for a variety of standard receiver signal generator so that the signal generator from the qualitative analysis of the test equipment developed into a quantitative analysis of the measuring instruments. At the same time there also can be used to measure pulse circuit or pulse modulator for the pulse generator.Since the early signal generator mechanical structure more complicated, more power, the circuit is relatively simple, relatively slow pace of development. Until 1964 there was the first all-transistor signal generator.Since the 1960s, since the signal generator with the rapid development of a function generator, this period of analog signal generator use of electronic technology, by discrete components or analog integrated circuits constituted, the circuit structure complicated and can only have a sine Wave, square wave, sawtooth and triangle wave, and so few simple wave, because the analog circuit drift higher, to the extent of output waveform poor stability, but also pose a simulator of the circuit there is a large size, high prices, power-hungry , And other shortcomings, and to produce more complex waveforms circuit structure is very complicated. Since the 1970s a microprocessor, the use of microprocessors, ADC and DACs, hardware and software to expand the functions of the signal generator, a more complex waveforms. This time the signal generator and more software-based, is essentially a microprocessor on the DAC program control, you can get all kinds of simple wave. Waveform software control one of the greatest shortcomings of the output waveform frequency is low, mainly by the CPU speed of the work of the decision, if you want to increase the frequency can improve the implementation of its software program to reduce cycle time or increase the CPU clock cycle, but these options are limited The fundamental approach is to improve the hardware circuit.2 The classification of signal generatorWith modern electronics, computers and signal processing technology, such as the development has greatly promoted the digital technology of electronic measuring instruments in the application of the original analog signal processing gradually being replaced by digital signal processing, therebyexpanding the signal processing equipment , Increase the accuracy of the measurement signal, accuracy and speed of transformation, the analog signal processing to overcome the many shortcomings, digital signal generator then developed.Signal generator is widely used, the wide variety. First of all, can signal generator at GM and dedicated two categories, the main signal generator dedicated to a particular measurement purposes of development, such as the television signal generator, pulse code signal generator, and so on. This generator is subject to the characteristics of the object measured by the constraints of the request. Secondly, the output waveform signal generator can be divided into sine wave signal generator, pulse-wave signal generator, function generator and arbitrary wave generator, and so on. Once again, according to a frequency of methods can be divided into resonant and synthesis of the two. Traditional use of the resonant signal generator, which uses a frequency selective circuit to generate sine vibration, to obtain the necessary frequency. But can also Synthesis technology to obtain the necessary 9 - rate. Frequency of use of technology into the signal generator, often referred to as synthetic signal generator.3 The implementation methods of signal generatorThe realization of the function signal generator method usually have the following kinds:(1) the components with division: it is usually function generator single function generator and frequency is not high, its work is not very stable, not easy debugging.(2) can be made by the transistor, the op-amp IC etc, more universal device is made with special function signal generator IC produce. Early function signal generator IC, such as L8038, BA205, XR2207/2209 etc, the functions of them less, precision, frequency cap 300kHz, unable to produce only higher frequency of signal, adjust the way also not enough flexibility, frequency and occupies emptiescompared to cannot independent regulation, both affecting each other.(3) use monolithic integrated chip function generator: can produce various waveform, achieve the high frequency, and easy to debug. In view of this, the American beauty developed a new generation letter ICMAX038 function signal generator, it overcomes the (2) chip shortcomings, can achieve higher technical index, is the chip deficits. MAX038 frequency and high accuracy, good, therefore it is called a high-frequency precision function signal generator IC. In PLL, vco, frequency synthesizer, pulse width omdulatros etc circuit design, selection of devices are MAX038.Author: G.Dai, K.AhmetNationality: BritishSource: http: / / / download / file2012关于传统信号发生器的简介(译文1)摘要在21世纪的今天,信号发生器获得了广泛的应用和快速的发展信号发生器作为电子技术领域中最基本的电子仪器,广泛应用于航空航天测控、通信系统、电子对抗、电子测量、科研等各个领域中。
2014年湖北省大学生电子设计竞赛双相信号发生器(X题)【本科组】2014年7月21日摘要该系统以STM32为控制核心,以现场可编程门阵列FPGA为主要运算单元,通过FPGA分别输出两路SPWM波,方波,矩形波,其中两路SPWM波分别通过低通滤波器获得两路正弦波。
SPWM波通过波形比较的方法产生,然后通过八阶有源低通滤波器得到正弦波;方波,矩形波通过控制高低电平计数时间获得。
其中两路信号相位差,幅度据可调。
整个系统构成了具有两路正弦波,方波,矩形波输出的双相信号发生器,同时能够产生FSK,ASK调制波,满足基础部分要求和发挥部分大部分要求,人机交互界面良好。
关键词:SPWM波调制与解调信号发生器一、系统方案本题目要求设计,制作一个双相信号发生器,在特定的频率范围内输出正弦波,方波,矩形波,信号的幅度和相位差可以程控设置,但电路中不得使用任何DAC芯片,DDS芯片或微处理器的DAC功能。
因此调幅电路成为硬件电路设计重点,而软件设计重点在于产生两路程控的SPWM波。
1.1 SPWM波产生方案的设计与论证方案一:利用STM32内置的PWM脉冲发生器,微处理器通过定时中断服务程序产生SPWM脉冲,在每个载波周期必须进行中断处理,对处理器的要求较高,从而也限制了载波频率进一步的提高,同时微处理器的处理任务也更加繁重。
此外,微处理器中不确定的中断响应会导致PWM脉冲的相位抖动。
方案二:利用FPGA内部的正弦脉宽调制器,正弦波与三角波比较产生SPWM波。
正弦调制波的产生采用查表法。
三角波可有计数器直接获得。
此方案结构灵活,精度较高可操作性强等特点。
方案三:利用模拟电路分别产生正弦波,三角波,再通过比较器来确定它们的交点,在交点时刻对开关器件的通断进行控制,即可产生SPWM波,但电路结构复杂,难以实现精确的控制。
比较上述三种方案,故采用方案二。
1.2 低通滤波器方案的设计与论证方案一:通过滤波器设计软件获得八阶有源低通滤波电路,但电容电阻难以比配,电路复杂难以焊接和调试。
课程设计任务书学生姓名:专业班级:电信1306班指导教师:工作单位:信息工程学院题目: 设计并实现两路相位可调方波信号发生器初始条件:一台PC机,PC机上装有单片机开发软件;实验室提供单片机实验箱,该实验箱具有各类通用接供词同窗们选择,同窗们也能够购买单片机最小系统开发板作为开发基础,也能够全数购买分立元件组装。
要求完成的要紧任务:(包括课程设计工作量及其技术要求,和说明书撰写等具体要求)1、设计任务一周内完成可编倒计时装置的软硬件设计、仿真、调试及制作。
2、技术要求输出两路方波信号,键盘操纵频率和两信号的相位差,频率范围和转变步长值自定,相位0~360°,相位差转变步长值自定。
用双踪示波器观看。
(*能做到频率和相位差两参数独立转变更好)3、课程设计说明书要求课程设计说明书应包括方案设计、硬件电路设计、软件设计、资源分派表、调试及结果、性能分析、总结几大部份。
其中性能分析要紧分析精度和误差来源,也可分析装置的反映速度、本钱等。
最后附参考文献。
设计说明书格式应符合《武汉理工大学课程设计工作标准》要求。
时刻安排:第1-2 天:查阅相关资料,熟悉接话柄验平台及其软件开发平台,完成方案设计。
第3-4 天:完成硬件设计,画出硬件电路图。
第5-6 天:软件设计、仿真。
第7天:制作、调试。
第8天:撰写课程设计说明书。
指导教师签名:年月日系主任(或责任教师)签名:年月日本文介绍了两路相位可调方波信号发生器的原理与设计。
利用按时器来实现方波输出,相位转变,最后对设计的系统进行性能分析(精度、有效性、本钱等)。
本设计最终产生两路频率相位可调的方波信号。
用"增加"、"减小"2个按钮改变方波给定频率,按钮每按下一次,给定频率改变的步进步长为1Hz,当按钮持续按下的时刻超过2秒后,给定频率以10次/秒的速度持续增加(减少),输出方波的频率在数码管上显示。
相位最小步进值为18度,且能够进行左移,右移。