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正弦信号发生器设计方案一、方案比较论证所有方案可按模拟式和数字式分为两大类模拟式：①利用电阻、电容、运放等传统器件搭建LC或RC正弦信号发生器。
通过改变电路中的元件的参数值来调节输出频率。
这种方式成本低廉，但由于采用大量分立器件，受其工作原理的限制频率稳定度较低（只有10-3量级）。
另外实现扩展功能中的各种调制等也比较麻烦，电路复杂，调试困难，精度差。
②采用专用信号发生芯片MAX038来实现正弦信号波形的输出。
是美信公司的低失真单片信号发生集成电路，内部电路完善，使用该器件能够产生精确的高频三角、锯齿、正弦及方波。
使用该芯片设计简单，但扩展功能电路部分实现起来和采用分立器件同样复杂，而且频率精度和稳度均难以达到要求。
③采用基于锁相环（PLL）技术或者非线性器件频率变换技术的频率合成器。
由晶体振荡器和锁相环组成的系统中，前者保证工作频率稳定度，后者完成输出频率的调整，但是这时输出频率只能是晶体谐振频率的整数倍。
故虽然频率稳定能达到要求却很难做到频率输出范围1KHZ—10MHZ和100HZ步进的要求。
数字式：①采用AD公司专用的DDS芯片AD9851合成FM和AM的载波，采用传统的模拟调制方式来实现AM调制和FM调制。
但该方案需要额外的模拟调制FM和AM的调制电路，且制作和调制电路都比较麻烦，还难免引入一定的干扰，而且此方案中的PSK调制也不容易实现。
②采用AD公司的AD9856作为调制芯片，是内含DDS的正交调制芯片，可以实现多进制的数字幅度调制，多进制的数字相位调制和多进制的数字幅度相位联合调制。
故AM 调制，PSK调、ASK调制都可以通过它实现但是AD9856不便于调频且控制复杂。
③利用微处理器和DAC实现DDS信号产生器。
微处理器能够实现DDS的电路结构，即实现相位累加器、波形的数据表、同时实现数字/模拟转换器的控制时序。
利用微处理器完成加法运算需要读取的数据进行运算，再把运算结果送到目标单元。
课程设计I(论文)说明书(正弦波信号发生器设计)2010年1月19日摘要正弦波是通过信号发生器，产生正弦信号得到的波形，方波是通过对原信号进行整形得到的波形。
本文主要介绍了基于op07和555芯片的正弦波-方波函数发生器。
以op07和555定时器构成正弦波和方波的发生系统。
Op07放大器可以用于设计正弦信号，而正弦波可以通过555定时器构成的斯密特触发器整形后产生方波信号。
正弦波方波可以通过示波器检验所产生的信号。
测量其波形的幅度和频率观察是否达到要求，观察波形是否失真。
关键词：正弦波方波 op07 555定时器目录引言 (2)1 发生器系统设计 (2)1.1系统设计目标 (2)1.2 总体设计 (2)1.3具体参数设计 (4)2 发生器系统的仿真论证 (4)3 系统硬件的制作 (4)4 系统调试 (5)5 结论 (5)参考文献 (6)附录 (7)1引言正弦波和方波是在教学中经常遇到的两种波形。
本文简单介绍正弦波和方波产生的一种方式。
在这种方式中具体包含信号发生器的设计、系统的论证、硬件的制作，发生器系统的调制。
1、发生器系统的设计1.1发生器系统的设计目标设计正弦波和方波发生器，性能指标要求如下：1）频率范围100Hz-1KHz ；2）输出电压p p V ->1V ；3）波形特性：非线性失真~γ<5%。
1.2总体设计（1）正弦波设计：正弦波振荡电路由基本放大电路、反馈网络、选频网络组成。
2图1.1正弦波振荡电路产生的条件是要满足振幅平衡和相位平衡，即AF=1；φa+φb=±2nπ；A=X。
/Xid; F=Xf/X。
；正弦波振荡电路必须有基本放大电路，本设计以op07芯片作为其基本放大电路。
基本放大电路的输出和基本放大电路的负极连接电阻作为反馈网络。
反馈网络中两个反向二极管起到稳压的作用。
振荡电路的振荡频率f0是由相位平衡条件决定的。
一个振荡电路只在一个频率下满足相位平衡条件，这要求AF环路中包含一个具有选频特性的选频网络。
第一章赛车整体设计1.1硬件模块设计系统硬件模块设计图如图1.1所示。
电源模块电磁信号采集模块测速模块电机驱动模块舵机转向模块MC9S12XS128辅助调试模块图1.1整个赛车硬件模块主要分为六大部分：电源模块、电磁信号采集模块、测速模块、驱动模块、舵机转向模块。
附加的模块有液晶调试模块，和无线调试模块。
详细原理图见文件（原理图.doc）。
1.2 软件结构流程系统软件流程图如图2.3所示。
开始系统初始化赛车启动（将赛车舵机转到中间位置）数据处理并且计算出舵机转角调速模块延时2秒是否完成是否已检测到起跑线AD 采集是否完成X 次采集NYNY测速是否完成YN图1.2 系统软件流程图第二章智能车系统方案的关键2.1 影响系统性能的关键因素2.1.1 舵机的转动延时造成车速提高时出现的转弯不及时等原因中，很大一部分由舵机的转动延时引起，而如何协调舵机延时与车速的控制则显得至关重要。
所以转动越灵活，越有利于转弯。
2.1.2 传感器检测精度传感器的检测精度一方面会引起赛道标志的识别，另一方面会影响弯道和直道的检测。
精度越高，赛道标志的识别就越精确，弯道会提前检测，直道时能够精准卡住黑线。
2.1.3 传感器的前瞻距离前瞻距离越大，越能提早检测到弯道，提前转弯，解决了舵机的延迟作用，但是太远的前瞻亦会引起赛道的错误识别，导致走错赛道等等问题。
2.1.4 电机调速的快慢。
赛车入弯时能否及时减到合适的速度，而赛车出弯时能否及时加到合适的速度，这就在某种程度上受电机驱动电路的限制。
驱动的导通阻抗越低，则导通电流越大，驱动能力就越强。
2.2 传感器分析1、导线周围的电磁场根据麦克斯韦电磁场理论，交变电流会在周围产生交变的电磁场。
智能汽车竞赛使用路径导航的交流电流频率为20kHz，产生的电磁波属于甚低频（VLF）电磁波。
甚低频频率范围处于工频和低频电磁波中间，为3kHz～30kHz，波长为100km～10km。
如图3.1所示：图2.1电流周围的电磁场示意图导线周围的电场和磁场，按照一定规律分布。
课程设计(论文)说明书题目：方波、三角波、正弦波发生器院（系）：专业：学生姓名:学号：指导教师：职称：2012年12 月 5 日摘要本文通过介绍一种电路的连接，实现函数发生器的基本功能。
将其接入电源,并通过在显示器上观察波形及数据，得到结果。
电压比较器实现方波的输出，又连接积分器得到三角波，并通过差分放大器电路得到正弦波,得到想要的信号。
NI Multisim 软件结合了直观的捕捉和功能强大的仿真,能过快速、轻松、高效地对电路进行设计和验证。
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本设计就是利用Multisim软件进行电路图的绘制并进行仿真。
关键词:电源、波形、比较器、积分器、MultisimAbstractThis paper introduces a circuit connection，to achieve the basic functions of function generator. Their access to power，and through the display of waveform and data, and get the result.A voltage comparator to achieve a square wave output，in turn connected integrator triangle wave, and through the triangle wave - sine wave conversion circuit to see the sine wave, the desired signal.NI Multisim software combines intuitive capture and powerful simulation，an quickly, easily, efficiently for circuit design and verification。
正弦信号发生器方案资料.doc总体方案构思唐正宗､刘飞､董必陈基本功能○1○2 唐正宗､刘飞 扩展功能○2 刘飞､陈庆庆 扩展功能○3 董必陈､吴河飞扩展功能○3 董玉东摘要本系统基于DDS 信号源的工作原理,以单片机和FPGA 为控制中心,采用DDS 集成芯片AD9851实现了在30MHz 至12MHz 频率范围内正弦信号的无失真输出,扩展了AM ､FM ､ASK ､FSK ､PSK 等多种调制功能,输出级采用乙类推挽功率放大器电路以提高系统的负载能力,50欧姆负载下输出峰—峰值0~6V 可调｡一方案论证与选择1.题目要求以指标分析根据题目要求,所设计的系统应可以输出较宽频带且频率稳定度足够高的正弦信号,并具有一定的负载能力,同时可输出指标满足要求的AM ､FM ､ASK ､FSK 信号｡综合题目指标要求及相关分析,得到该系统的功能框图｡本系统的设计细分为以下几个部分:频率合成模块､AGC 模块､幅度控制模块､功率放大模块､调制模块及人机交互模块｡2.(1)频率合成模块方案一:选用单片压控函数发生器MAX038.若将MAX038输出设置在正弦波模式下,只需要很少的外部原件,就可以输出高频特性较好､频率范围较宽的正弦波｡但由于其为压控型芯片,产生信号的频率稳定性差､精度低､抗干扰能力不强､灵活性差｡方案二:锁相式频率合成方案该方案可产生频率精度较高的正弦波信号,可在一定程度上解决既要频率稳定度高､又要频率在较大范围内可变的矛盾,但频率受VCO 可变频率范围的影响｡高低频率比不可能很高,难以实现1kHz 至10MH z 宽频带及步进100Hz 的要求｡波形 发生功放 模块键盘 显示调制 模块单片机及晶振N 分鉴相低通VC可编程方案三､采用基于单片机和FPGA 的DDS 技术由于时钟频率可D\A 转换速率的限制,此方案不使输出信号实现很高的频率,难以达到题目1kHz 至10kHz 的宽频带要求｡方案四､选用DDS 集成芯片实现AD9851是AD 公司提出的高集成度单片DDS 芯片,内部有一个32b 的相位累加器､10b 高性能D\A 转换器和一个高速比较器,可以实现全数字频率合成以及时钟发生功能｡选用AD9851作为本系统的核心频率合成模块完全可满足题目要求,实现输出信号在1kHz 至10MH z 频段可调,频率稳定度优于10exp-4,以及步进100Hz 的指标,故频率合成模块选用方案四｡(2)AGC 模块为了保证输出幅度的稳定性,在频率合成滤波之后要使用自动增益控制(AGC)电路｡方案一:选用场效应管和运算放大器来实现｡此电路结构简单､原件少､易于实现,但稳定性差,难以达到题目要求｡方案二:选用集成芯片AD603实现AD603是一种低噪声的压控放大器,可以提供精确的､线性的对数增益控制,故选用此方案设计AGC 模块｡(3)幅度控制模块为了使输出峰-峰值在0~6V 线性连续可调,需要设计幅度控制模块｡ 方案一: 采用运算放大器和数字电位器组成的程控放大电路来实现｡ 由于数字电位器阶数有限,故不可能做到幅度连续可调｡ 方案二:采用以AD603为核心芯片的电压控制幅度模块AD603 是一种低噪声的压控放大器,可以提供精确的､线性的对数增益控制,我们只需要精确控制AD603的控制电压,就可以实现对输出信号的精确控制｡控制电压由12位高精度串行DA 转换器MAX536输出,故可实现近似的连续可调｡所以选用此方案设计幅度控制模块｡(5)调制部分题目发挥部分要求所设计的正弦信号发生器可产生AM 信号､FM 信号以及二进制PSK ､ASK 信号｡对于AM 信号,本系统采用常规的双平衡四象限模拟乘法器MC1496实现;对于二进制PSK ､ASK ､FSK 信号,采用二进制键控的形式实现｡题目要求对1kHz 的正弦信号进行FM 调制,则只需在RAM 中存储正弦数据表,直接读出进行调制即可｡3.系统总体实现方案相位累波形存D /A 滤波器参考频率控制字 波形输出采用集成DDS芯片AD9851作为波形发生模块,产生所需要的正弦波,经过截止频率为20MHz的无源滤波器滤波,再经过以AD603为核心的AGC电路稳幅,然后经过以AD603和MAX536为核心的幅度控制模块,最后经过乙类功放输出,由此即完成基本的波形输出要求｡采用DDS技术实现1kHz和100kHz正弦信号输出,用于各种信号调制｡二､理论分析与计算1.DDS原理根据DDS芯片AD9851的工作原理,若累加器时钟为Fc,累加器位数为N,累加器值为FN,频率控制字的位数为FM,外部参考时钟频率为20MHz,经内部6倍频后,可得到AD9851内部工作频率120MHz,最终合成信号的频率可由式A-1决定,相位由式A-2决定｡F=FM*FC/2^N=0.027FM (A-1)Θ=2∏FN/2^N=2∏FN/2^32 (A-2)2.AD603的工作原理本系统AGC电路以及幅度控制电路中均采用了集成可变增益放大器AD603,现将其电路控制增益原理分析如下｡AD603的对数增益为:Av=40Vg+10 (A-3)其中,Vg为差分控制输入电压,由式A-3可以得出,对数增益与电压之间是线性关系｡三､主要功能电路设计1.功能合成器模块如图A-5所示,在该模块中AD9851工作于并行模式下,通过8位数据总线D0~D7来完成全部40位控制数据的输入｡复位信号RESET有效状态下,输入数据地址,指针指向第一个输入寄存器,W-CLK 上升沿写入8位数据,并把指针指向下一个输入寄存器｡连续5个W-CLK 上升沿后,即完成40位控制数据的输入｡当FQ-UD上升沿到来时,40位数据从输入寄存器锁存到频率和相位控制寄存器,从而更新DDS的输入频率和相位｡2.低通滤波电路模块考虑到AD9851的输出信号中带有120μV直流偏置电压及高次谐波分量,本系统在AD9851输出端加入了隔直电容和20MHz低通滤波电路3.AGC模块鉴于滤波器自身的频率特性及输出信号均匀性的要求,本系统使用了自动增益控制电路｡如图A-7所示,AGC电路由可控增益放大器AD603和晶体管对管2N3906､2N3904构建｡AD603采用双电源供电方式,其控制范围为80dB可满足题目设计要求｡后级恒流源在B点提供稳定的电流,且在B点由于电容C3与晶体管2N3904的分流及C3的充分放电作用,使得B点电压随着输入信号幅值的增大而减小,并反馈到增益控制端,改变AD603的增益从而实现了自动增益控制｡经实验调制,该AGC电路在输入信号峰-峰值为100mV~6V的情况下,可实现300Hz~10MHz范围内稳定输出峰-峰值为1.9V的无失真正弦信号｡4.幅度控制模块幅度控制模块用于控制输出信号的幅度,使输出正弦信号峰-峰值在0~6V连续可调｡考虑到AD603的频带适应性,选用两级AD603级联的电路模式｡其两路独立的控制电压由12位串行电压输出型DA转换芯片MAX536提供,如图A-8所示｡5.功能放大模块在信号输出端增加功能放大模块,以保证该正弦信号发生器的负载能力满足题目要求｡鉴于运算放大器AD811自身负载驱动能力的限制,本模块选用AD811配合高频功率对管2SD667(NPN型)2SD647(PNP型)搭配电压串联负反馈的同向放大器电路｡如图A-9所示,前级由AD811组成同向放大器,放大倍数为Av=1+R3/R1;后级选用功率对管构成乙类功率推挽输出形式提供负载驱动电流｡经实验测试,整个电路的输出阻抗小于15Ω,同频带大于10MHz,且带内平坦,通带内部平度小于0.1 dB;空载时可对从DC到10MHz范围内,峰-峰值为20V的正弦信号无失真输出;输出端接50Ω负载时,无失真的最大输出电压峰-峰值达到10V,并且在峰-峰值为10V的输出状态下,频率大于2MHz仍无失真现象,以上各项指标均达到和超过了题目要求｡6.幅度调整(AM模块)幅度调整的核心器件选用模拟乘法器MC1496,将载波信号和被调整信号相乘即可得到AM调幅波｡通过改变被调制信号的偏置而达到改变调制度的效果｡该直流偏置由MAX536提供,由单片机通过FPGA对其进行预置或改变｡为了保证调幅波的频率纯净且无载波高次谐波分量,输入端接入15MHz无源滤波器｡整个模块对电源做了相应的退耦处理｡在滤波器输出端得到了效果较好的调幅波波形｡具体电路如图A-10所示｡7.频率调整(FM模块)本设计采用了数字FM调制的方法｡实现框图如图A-11｡具体控制思想为:单片机输入中心频率和最大频偏,然后启动数字FM,FPGA 内部时钟单元将产生一个256kHz 的时钟,用于累加8×256b 正弦波表地址,得出相应正弦幅度量化值｡此幅度一方面作为输出信号输出至外部DA 的数据端口,用于恢复正弦信号;另一方面作为频率控制字的计算数据,根据相应公式计算出频率控制字｡写时序控制器在时钟的作用下将生成的频率控制字写到DDS 芯片AD9851内,从而产生一个频率与正弦信号幅度成比例的调幅信号｡8.ASK ､FSK ､PSK 控制模块根据ASK ､FSK ､PSK 控制的原理,这几种数字键控调制都可以在FPGA 内部通过修改DDS 的参数来实现｡由于实现起来较为容易,故仅给出实现框图.1kHZ 正弦输出FM 输FM 控制及时钟控频率控8×256b 正弦波AD9851D-A 输AD9851频率出数字调频实现框图ASK 调制信号FPGA 实现ASK 输出框图FSK 调制信号FPGA 实现输出FSK 框图FSK 调制正弦波0x80基带序数据D/A 数数据D/A频率正弦时钟相位基带频率ＤＤＳ相位数据选ＤＤＳＤ／Ａ信号FSKFSK 实现FSK 输出相位基带。
(完整word版)基于单片机的正弦波信号发生器的设计毕业设计论文题目：基于单片机的正弦波信号发生器的设计系部：电子信息工程系专业名称：电子信息工程技术班级: 08431 学号：33姓名：顾伟国指导教师：郑莹完成时间：2011 年 5 月12 日(完整word版)基于单片机的正弦波信号发生器的设计基于单片机的正弦波信号发生器的设计摘要:信号发生器的应用越来越广，对信号发生器的频率稳定度、频谱纯度、频率范围和输出信号的频率微调分辨率提出越来越高的要求,普通的频率源已经不能满足现代电子技术的高标准要求。
因而本设计采用了AT89C51单片机为控制核心,通过D/A转换器DAC0832将数字信号转换成模拟信号，滤波放大，最终由示波器显示出来，能产生1HZ—180HZ的正弦波波形。
通过键盘来控制波形频率变化，并通过液晶屏1602显示其波形以及频率和幅度值的大小。
关键字：信号发生器;AT89C51；D/A转换器DAC0832Based on SCM sine wave signal generator designAbstract：Signal generator used more and more widely, to signal generator frequency stability, the spectrum purity，frequency range and output signal frequency fine-tune resolution higher and higher demands are proposed，the average frequency source cannot have satisfied the high standard requirement of modern electronic technology. So this design USES A AT89C51 as control core，through the D/A converter DAC0832 converts digital signals into analog signals, filter and amplification, finally shown by oscilloscope 1HZ — 180HZ, can produce the sine wave。
课程设计说明书课程设计名称：模拟电子课程设计课程设计题目：设计制作一个方波-三角波-正弦波函数转换器学院名称：信息工程学院专业：通信工程班级：090422学号：******** 姓名：龙敏丽评分：教师：欧巧凤、张华南20 11 年 3 月23 日模拟电路课程设计任务书20 10 －20 11 学年第2 学期第1 周－ 2 周题目设计制作一个方波-三角波-正弦波函数转换器内容及要求①输出波形频率范围为0.02Hz～20KHz且连续可调；②正弦波幅值为±2v；③方波幅值为±2v；④三角波峰－峰值为2v，占空比可调。
能根据题目的要求，综合所学知识，进行资料查询、系统设计、选用合适的元器件，先仿真通过后，用万能板/实验箱制作调试和进行结果分析，按学院要求的格式写出总结报告进度安排1. 布置任务、查阅资料、选择方案，领仪器设备： 3天；2. 领元器件、制作、焊接：3天3．调试： 3.5天4. 验收：0.5天学生姓名：龙敏丽指导时间：2011年2月24日—3月3日指导地点： E-508 室任务下达2011年 2月22日任务完成2011 年 3 月 3 日考核方式 1.评阅□√ 2.答辩□ 3.实际操作□√ 4.其它□√指导教师欧巧凤系（部）主任付崇芳摘要当今世界在以电子信息技术为前提下推动了社会跨越式的进步，科学技术的飞速发展日新月异带动了各国生产力的大规模提高。
由此可见科技已成为各国竞争的核心，尤其是电子通信方面更显得尤为重要，在国民生产各部门都得到了广泛的应用，而各种仪器在科技的作用性也非常重要，如信号发生器、单片机、集成电路等。
信号发生器是一种常用的信号源，广泛地应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。
常用超低频信号发生器的输出只有几种固定的波形，有方波、三角波、正弦波、锯齿波等，不能更改信号发生器作为一种常见的应用电子仪器设备，传统的可以完全由硬件电路搭接而成，如采用LM324振荡电路发生正弦波、三角波和方波的电路便是可取的路径之一，不用依靠单片机。
正弦信号发生器设计方案1 引言为了精确地输出正弦波、调幅波、调频波、PSK及ASK等信号，并依据直接数字频率合成(Direct Digital FrequencySvnthesizer，简称DDFS)技术及各种调制信号相关原理，设计了一种采用新型DDS器件产生正弦波信号和各种调制信号的设计方法。
采用该方法设计的正弦信号发生器已广泛用于工程领域，且具有系统结构简单，界面友好等特点。
2 系统总体设计方案图1给出系统总体设计方框图，它由单片机、现场可编程门阵列(FPGA)及其外围的模拟部分组成。
在FPGA的内部数字部分中，利用FPGA内部的总线控制模块实现与键盘扫描、液晶控制等人机交互模块的通信，并在单片机与系统工作总控制模块之间的交互通信中起桥梁作用。
系统工作总控制可统一控制各个时序模块；各时序模块用于完成相应的控制功能。
在模拟部分中，利用无源低通滤波器及放大电路，使AD9851型DDS模块的输出信号成为正弦波和FM调制信号；再利用调幅电路，使FPGA内部DDS模块产生的信号与AD9851输出的载波信号变为调幅信号，同时在基带码控制下通过PSK/ASK调制电路得到PsK和ASK信号。
最后，各路信号选择通道后，经功率放大电路驱动50Ω负载。
3 理论分析与计算3．1 调幅信号调幅信号表达式为：式中：ω0t，ωt分别为调制信号和载波信号的角频率；MA为调制度。
令V(O)=Vocos(ω0t)，V(ω)=MAcos(ωt)，则V(t)=V(O)+V(O)V(ω)。
故调幅信号可通过乘法器和加法器得到；通过改变调制信号V(ω)的幅值改变MA，V(ω)的范围为0．1～l V，MA 对应为10％~100％。
3．2 调频信号采用DDS调频法产生调频信号，具体实现方法：通过相位累加器和波形存储器在FPGA内部构成一个DDS模块，用于产生1 kHz的调制信号。
其中，波形存储器的数据即为调制信号的幅度值。
将这些表示幅度值的数据直接与中心频率对应的控制字相加，即可得到调频信号的瞬时频率控制字，再按调制信号的频率切换这些频率控制字，即可得到与DDS模块输出相对应的调频信号。
正弦信号发生器设计方案一、方案比较论证所有方案可按模拟式和数字式分为两大类模拟式：①利用电阻、电容、运放等传统器件搭建LC或RC正弦信号发生器。
通过改变电路中的元件的参数值来调节输出频率。
这种方式成本低廉，但由于采用大量分立器件，受其工作原理的限制频率稳定度较低（只有10-3量级）。
另外实现扩展功能中的各种调制等也比较麻烦，电路复杂，调试困难，精度差。
②采用专用信号发生芯片MAX038来实现正弦信号波形的输出。
是美信公司的低失真单片信号发生集成电路，内部电路完善，使用该器件能够产生精确的高频三角、锯齿、正弦及方波。
使用该芯片设计简单，但扩展功能电路部分实现起来和采用分立器件同样复杂，而且频率精度和稳度均难以达到要求。
③采用基于锁相环（PLL）技术或者非线性器件频率变换技术的频率合成器。
由晶体振荡器和锁相环组成的系统中，前者保证工作频率稳定度，后者完成输出频率的调整，但是这时输出频率只能是晶体谐振频率的整数倍。
故虽然频率稳定能达到要求却很难做到频率输出范围1KHZ—10MHZ和100HZ步进的要求。
数字式：①采用AD公司专用的DDS芯片AD9851合成FM和AM的载波，采用传统的模拟调制方式来实现AM调制和FM调制。
但该方案需要额外的模拟调制FM和AM的调制电路，且制作和调制电路都比较麻烦，还难免引入一定的干扰，而且此方案中的PSK调制也不容易实现。
②采用AD公司的AD9856作为调制芯片，是内含DDS的正交调制芯片，可以实现多进制的数字幅度调制，多进制的数字相位调制和多进制的数字幅度相位联合调制。
故AM 调制，PSK调、ASK调制都可以通过它实现但是AD9856不便于调频且控制复杂。
③利用微处理器和DAC实现DDS信号产生器。
微处理器能够实现DDS的电路结构，即实现相位累加器、波形的数据表、同时实现数字/模拟转换器的控制时序。
利用微处理器完成加法运算需要读取的数据进行运算，再把运算结果送到目标单元。
第一章赛车整体设计1.1硬件模块设计系统硬件模块设计图如图1.1所示。
图1.1整个赛车硬件模块主要分为六大部分：电源模块、电磁信号采集模块、测速模块、驱动模块、舵机转向模块。
附加的模块有液晶调试模块，和无线调试模块。
详细原理图见文件（原理图.doc）。
1.2 软件结构流程系统软件流程图如图2.3所示。
图1.2 系统软件流程图第二章智能车系统方案的关键2.1 影响系统性能的关键因素2.1.1 舵机的转动延时造成车速提高时出现的转弯不及时等原因中，很大一部分由舵机的转动延时引起，而如何协调舵机延时与车速的控制则显得至关重要。
所以转动越灵活，越有利于转弯。
2.1.2 传感器检测精度传感器的检测精度一方面会引起赛道标志的识别，另一方面会影响弯道和直道的检测。
精度越高，赛道标志的识别就越精确，弯道会提前检测，直道时能够精准卡住黑线。
2.1.3 传感器的前瞻距离前瞻距离越大，越能提早检测到弯道，提前转弯，解决了舵机的延迟作用，但是太远的前瞻亦会引起赛道的错误识别，导致走错赛道等等问题。
2.1.4 电机调速的快慢。
赛车入弯时能否及时减到合适的速度，而赛车出弯时能否及时加到合适的速度，这就在某种程度上受电机驱动电路的限制。
驱动的导通阻抗越低，则导通电流越大，驱动能力就越强。
2.2 传感器分析1、导线周围的电磁场根据麦克斯韦电磁场理论，交变电流会在周围产生交变的电磁场。
智能汽车竞赛使用路径导航的交流电流频率为20kHz，产生的电磁波属于甚低频（VLF）电磁波。
甚低频频率范围处于工频和低频电磁波中间，为3kHz～30kHz，波长为100km～10km。
如图3.1所示：图2.1电流周围的电磁场示意图导线周围的电场和磁场，按照一定规律分布。
通过检测相应的电磁场的强度和方向可以反过来获得距离导线的空间位置。
由电磁感应定理，变化的磁场在导线中产生电动势，闭合的导线中则会产生电流，按正弦规律变化的磁场则产生按正弦规律变化的电动势。
由图2.1知，离导线越远磁场越弱，检测到的电动势就越小，又由于得到的是正弦变化的电压，电压的变化即电压幅值的变化。
为了得到稳定的电压信号，采用LC振荡电路进行信号采集。
从LC谐振电路得到的信号是交变的电压信号，电压幅值太小，只能达到几百毫伏，需进行放大，要直接能由AD采集，还必须把负电压升高为正电压且不能让信号失真，才能通过AD直接采集进行数据的处理。
放大电路如图2.2所示。
图2.2 信号放大电路图2.3 电感和电容类型的选取对于谐振电路，电感和电容的选取只需满足。
我们选择了10mh的电感和6.8nf的电容。
在电感和电容的数值匹配上，只要满足选取原则即可，对信号影响不大。
但是电感和电容类型的选择则会对信号的稳定性，信号的强弱产生很大的影响。
10mh的电感在市面上有很多类型，主要是绕线的粗细，粗的绕线可以得到更大，更稳定的信号，而细的绕线电感体积小，重量轻，且产生的信号也很稳定。
所以从各方面考虑，我们选择了细绕线的电感。
电容的类型则决定了谐振电路选频的能力的高低。
最开始我们选用瓷片电容，得到的信号会随外界条件而发生变化，而且相同的两块电路对称性很低，信号之间有很大的差值。
后来改用贴片钽电容，改变了这样的现状，使信号稳定且电路之间的对称性提高。
由此，我们明白，不同的电容将会对电路造成很大的影响。
设计好电磁信号采集电路，得到了导线电流产生的磁场强弱在跑道上的分布情况，就需要考虑电感的安装方向以及不同的安装方向采集到的磁场信号所对应的小车的位置。
2.4 电感的安装方式选择由图2.1知，导线周围分布的电磁场是以导线为中心的同心圆，距离导线越远，磁场越弱。
将导线周围的电磁场按水平和垂直方向分解，可以考虑电感的竖直安放和水平安放。
竖直安放的电感主要采集的是垂直方向的磁场。
随着距离导线的距离变宽，由电感检测到的磁场从小变大，再由大变小。
电感安放的高低不一样，磁场的变化范围的宽度也不一样。
电感安放得越高，检测到的磁场由低变高的范围越宽，随着电感的逐渐增高，这种表现会越来越明显，甚至可以覆盖整个跑道。
其次，由于跑道上导线产生的垂直磁场相互叠加的原因，竖直安放的电感检测到的磁场会受到跑道上其它导线的影响，给处理造成了很大的不便。
水平安放的电感主要采集的是水平方向的磁场，随着距离导线的距离越来越短，水平方向的磁场减弱，检测到的电压信号幅值变小。
电感安放的高低不同，这种变化程度也不一样。
电感安放越低，磁场变化越快。
随着电感安放高度的增加，这种变化将会减缓。
且水平安放的电感不受其它导线产生的磁场的影响，处理起来相对简单。
2.4 信号采集模块安装高度的选择信号采集模块的安放高低，会影响信号的变化趋势。
安放得越高，采集到的磁场变化越缓慢，即在边缘的电压信号也较强，比较有利于AD采集。
考虑到这些问题，我们在安放这部分电路时，有意在高度上提升高度。
但是由于考虑重心的问题，又不能把这部分电路安放得太高。
所以在开始安放我们选择了13cm的高度，在前面一部分的制作过程中，我们对这样的高度比较满意，不论是信号采集还是处理上来说，都没有给我们的调试过程带来限制。
采集模块安装的高低，不仅仅影响的是采集到的信号分布的缓慢程度，更是影响了AD采集的稳定性。
所以，我们在这部分安装的高度上也进行了不少的考虑与试验，最后决定了这样的高度。
第三章硬件模块设计3.1 信号采集模块3.2 电机驱动模块赛车的速度决定着比赛的成绩，电机的驱动是提高速度的重要硬件基础，所以电机驱动模块在整个控制系统中起到至关重要的作用。
为了增强驱动能力，减少芯片的发热，我们用了两块驱动芯片并联。
3.3 电源分配模块在电源分配上，5V电源主要采用TPS7350降压稳压芯片稳至5V。
其中一块TPS7350单独单片机供电，另一块给驱动模块和测速模块供电。
6V电源模块采用LT1764降压稳压芯片稳压至6V。
其中一块LT1764给信号采集，另一块稳压至5.5V给舵机供电，电源分配图如图图3.3 电源分配3.3.1 TPS7350稳压至5V 电源电路3.3.2 LT1764稳压至6V 电源电路电池电压TPS7350 TPS7350 MCU 信号采集 调试电路 驱动芯片 电机舵机5V 5V LT1764 LT17646V 5.5V3.3.3 ASM1117稳压至3.3V电源电路第四章遇到的问题4.1 十字线的处理（未完全解决）十字弯处的磁场强度十字弯处竖直方向上的磁场强度十字线的处理。
从上面的图片当中可以看到，在前瞻较大的时候，十字线的磁场分布与正常的九十度弯道非常类似，容易出现十字线不能识别而直接转向的情况。
进入十字线之后，内侧的磁场与螺线管类似，远大于外侧的磁场，容易出现内切过大的情况。
为此，我们在十字线附近采用了特殊的识别策略。
并且在识别之后，在交叉线附近的直道上降低舵机的摆动。
这样可以减少十字线的特殊磁场的干扰。
4.2 坡道的处理（未完全解决）在坡道上，同样会出现两个水平传感器的信号之和会变小的情况。
有所不同的是，坡道上，传感器之间的差不会很小。
通过这一点，我们解决了坡道上会出现错误迷失的情况。
4.3 快要出赛道的处理（解决）传感器的视角并不是很大，容易出现迷失的情况。
我们通过尝试发现，出现迷失之后，两个水平传感器的信号之和会变小。
通过这一点，我们找到了判定迷失的条件。
迷失之后，降速，舵机打到一个比较大的角度。
第五章控制算法设计传感器布局方式如图（5.1）。
图（5.1）传感器布局示意图5.1 采样交流信号小车的6个传感器（LC谐振）输出的交流小信号，经分别放大后得到平均值为3.3V 的交流大信号，再分别经电阻分压衰减得到一个平均值为2.5V交流信号，并直接送入MCU进行A/D采样。
即MCU直接接受20kHz的交流信号。
5.2 由交流信号得到信号幅值MCU对6路20kHz的信号进行采样，由于MCU本身的A/D转换速度不能达到对20kHz信号进行密集采样所需的速度，于是采取滞后一周期采样的方式，采样频率为21kHz，这样，信号的表征频率就变为21kHz-20kHz=1kHz，我们定义它为“表征信号”。
表征信号的周期为T=1ms，MCU在1T内能采到21个离散点，利用这些点即可算得信号的幅度。
我们实际所用的计算方法是：对6路信号都同时进行21kHz采样，每一路每采样50个点就算出最大值Vmax 和最小值Vmin，信号幅度A就为A=Vmax-Vmin。
5.3 由交流信号得到磁场方向一个电感仅感应三维空间磁场的某一方向上的分磁场强度。
所以不难理解，三个两两正交方式放置的电感可测得磁场在立体空间中的磁场方向。
明显，我们可以把立体的磁场看作是水平面上的分磁场Bxy与竖直方向上的分磁场Bz的叠加。
于是便好理解，两个正交放置的电感可测得磁场在水平面空间上的分磁场Bxy的方向θ(用于算角度的电感都是水平放置的，所以θ也就是车体的左右方向与磁场的水平方向，在跑道上非十字弯的地方，若θ很接近0°则表明车体的前后方向与黑线方向基本平行)。
求得θ的方法是|θ|=|arctan(Bx /By)|。
（由于信号幅度只能反映出磁场的强弱，而不能反映出方向，所以只能求θ得绝对值。
）可见，只利用由两个正交放置的传感器得到的信号幅度是可以算出磁场θ的绝对值的，但是确定不了它的正负。
确定θ的符号，方法是采取两路信号叠加。
当x方向的信号与y方向的信号同相时，叠加后的信号幅度将大于原来两个幅度中的任意一个，反相则小于。
若定义同相时θ为正，则反相时就为负。
由于可以很方便的用软件方式得到任意两路信号的和，所以直接在程序中将两个信号采样值进行求和便得到了叠加的信号采样值。
我们实际采取的方式是，对两路信号既求和又求差，和大于差则正，和小于差则负。
0#和1#传感器用于计算小车右边的磁场方向，4#和5#传感器用于计算左边的方向。
5.4 由信号幅度得到车体偏离黑线的程度当θ接近0°时，已知传感器高度为h，与车轴距离为d，设:0#传感器相对黑线的水平距离为d0,车轴与黑线水平距离为dx则对应信号幅度A计算式为A 0=22hdhk+⨯=22xhd)(dhk++⨯,其中k为比例常数。
同理5#传感器对应幅度为A 5=225hdhk+⨯=22xhd)(dhk+⨯－,若设f(dx )=(A5－A)/(A5＋A),此函数图像用matlab仿真出来如图（5.2）：图（5.2）f(dx)与车体偏离位置的关系由图（5.2）可见，在﹣25cm ~﹢25cm上，h=14时曲线的线性度越好，但灵敏度较差。
我们实际的选择是d=12cm，h=13cm，把f(d x)近似的看成直线，用f(d x)×90的值作为位置偏差对应的控制角。
由于f(d x)不收信号强弱与磁场方向的影响，采取这种方式是比较抗干扰的。
