電子技術(shù)(實訓(xùn)篇-第二版)綜合實訓(xùn)課件

4綜合實訓(xùn)電子技術(shù)4綜合實訓(xùn)電子技術(shù)4綜合實訓(xùn)1.基于可編程溫度傳感器的數(shù)字溫度系統(tǒng)設(shè)計2.基于DDS的信號發(fā)生器設(shè)計3.基于FPGA的數(shù)字存儲示波器設(shè)計4綜合實訓(xùn)1.基于可編程溫度傳感器的數(shù)字溫度系統(tǒng)設(shè)計2.基于項目目標(biāo)與準(zhǔn)備1.1基于可編程溫度傳感器的數(shù)字溫度系統(tǒng)設(shè)計本項目實現(xiàn)基于單片機和新型可編程溫度傳感器的水溫控制系統(tǒng)設(shè)計，可編程溫度傳感器采用DS18B20。一工作任務(wù)水溫可以在一定范圍內(nèi)由人工自由設(shè)定。本項目的任務(wù)是設(shè)計一個基于溫度傳感器DS18B20的水溫控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有以下功能：水溫低于或超出設(shè)定溫度范圍時實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)控制，以保持水溫恒定。在水溫低于或超出設(shè)定溫度范圍時發(fā)出報警。水溫值可在字符型液晶LCD1602上實時顯示。顯示工作狀態(tài)、日期等信息。項目目標(biāo)與準(zhǔn)備1.1基于可編程溫度傳感器的數(shù)字溫度系統(tǒng)設(shè)計溫度傳感器模塊鍵盤輸入模塊液晶顯示模塊單片機控制模塊蜂鳴器報警模塊繼電器模塊圖4-1數(shù)字溫度系統(tǒng)總體設(shè)計框圖溫度傳感器模塊鍵盤輸入模塊液晶顯示模塊單蜂鳴器報警模塊繼電二技能目標(biāo)1.通過數(shù)字溫度系統(tǒng)的設(shè)計，使學(xué)生具有分析設(shè)計需求能力。2.信息的采集與處理。3.使學(xué)生掌握溫度、濕度等傳感器應(yīng)用4.掌握液晶輸出設(shè)備，蜂鳴器等使用，提高應(yīng)用能力5.程序編寫及軟件仿真與調(diào)試的體驗，掌握單片機復(fù)雜系統(tǒng)軟件設(shè)計，提高單片機編程能力三芯片資料AT89S52單片機的芯片資料AT89S52單片機主要性能：與MCS-51單片機產(chǎn)品兼容8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程Flash存儲器1000次擦寫周期全靜態(tài)操作：0Hz～33Hz三級加密程序存儲器32個可編程I/O口線三個16位定時器/計數(shù)器八個中斷源全雙工UART串行通道低功耗空閑和掉電模式掉電后中斷可喚醒看門狗定時器雙數(shù)據(jù)指針掉電標(biāo)識符二技能目標(biāo)1.通過數(shù)字溫度系統(tǒng)的設(shè)計，使學(xué)生具有分析設(shè)計需求

AT89S52單片機有四種引腳結(jié)構(gòu)，如圖4-2所示。圖4-2AT89S52單片機四種引腳結(jié)構(gòu)AT89S52單片機有四種引腳結(jié)構(gòu)，如圖4-2所示。符號位地址功能描述EAIE.7中斷總允許控制位。EA=0，中斷總禁止；EA=1，各中斷由各自的控制位設(shè)定。IE.6預(yù)留ET2IE.5定時器2中斷允許控制位ESIE.4串行口中斷允許控制位ET1IE.3定時器1中斷允許控制位EX1IE.2外部中斷1允許控制位ET0IE.1定時器0中斷允許控制位EX0IE.0外部中斷1允許控制位四技術(shù)指標(biāo)1.溫度測量精度達到0.1℃。2.水溫人工設(shè)定時可實現(xiàn)同步溫度值顯示。3.報警上下限值可人工自由設(shè)定。4.溫度數(shù)據(jù)可存儲在外部擴展存儲器中。符號位地址功能描述EAIE.7中斷總允許控制位。EA=0，中溫度傳感器1.2基于可編程溫度傳感器的數(shù)字溫度系統(tǒng)設(shè)計

DS18B20具有以下特點：采用單線(1-wire)技術(shù)，與微處理器通信只需一根線。微處理器通過識別DS18B20各自唯一的產(chǎn)品序列號，可實現(xiàn)多個DS18B20掛接在同一單線總線上，從而非常便利的構(gòu)成多點溫度檢測系統(tǒng)。工作電源既可在遠端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生。溫度測量范圍為－55℃～＋125℃，在-10℃～+85℃范圍內(nèi)測量誤差為±0.5℃。溫度傳感器的分辨率可由用戶從9位到12位自由設(shè)定，對應(yīng)的溫度值分辨率分別為0.5℃、0.25℃、0.125℃和0.0625℃。被測溫度采用16位符號擴展的二進制補碼格式串行輸出。將12位的溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字量所需要的時間不超過750ms。用戶可通過非易失性溫度報警觸發(fā)器自行設(shè)定報警的上下限溫度值。微處理器通過報警搜索命令可及時識別出正在報警的器件。溫度傳感器1.2基于可編程溫度傳感器的數(shù)字溫度系統(tǒng)設(shè)計D圖4-3DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖4-3DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖序號高速暫存器EEPROM存儲器0溫度值低位字節(jié)1溫度值高位字節(jié)2TH/用戶寄存器字節(jié)1TH/用戶寄存器字節(jié)13TL/用戶寄存器字節(jié)2TL/用戶寄存器字節(jié)24配置寄存器配置寄存器5保留字節(jié)6保留字節(jié)7保留字節(jié)8CRC字節(jié)表4-2DS18B20內(nèi)部存儲器組織結(jié)構(gòu)圖0R1R211111表4-3序號高速暫存器EEPROM存儲器0溫度值低位字節(jié)1溫度值高位R1R0分辨率（位）最大轉(zhuǎn)換時間（ms）00993.750110187.510113751112750表4-4圖4-4DS18B20的管腳排列R1R0分辨率（位）最大轉(zhuǎn)換時間（ms圖4-5DS18B20與微處理器的典型連接圖圖4-5DS18B20與微處理器的典型連接圖DS18B20中的單線（1-wire）技術(shù)圖4-6單總線硬件接口示意圖DS18B20中的單線（1-wire）技術(shù)圖4-6單總線硬智能水溫控制系統(tǒng)組成1.3基于可編程溫度傳感器的數(shù)字溫度系統(tǒng)設(shè)計一單片機系統(tǒng)選擇系統(tǒng)的擴展和配置應(yīng)遵循以下原則：盡可能選擇典型電路，并符合單片機常規(guī)用法。為硬件系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化打下良好的基礎(chǔ)。系統(tǒng)擴展與外圍設(shè)備的配置水平應(yīng)充分滿足應(yīng)用系統(tǒng)的功能要求，并留有適當(dāng)余地以便進行二次開發(fā)。硬件結(jié)構(gòu)應(yīng)結(jié)合應(yīng)用軟件方案一并考慮。硬件結(jié)構(gòu)與軟件方案會產(chǎn)生相互影響，考慮的一般規(guī)則是軟件能實現(xiàn)的功能盡可能由軟件實現(xiàn)，以簡化硬件結(jié)構(gòu)。但必須注意，由軟件實現(xiàn)的硬件功能一般響應(yīng)時間比硬件實現(xiàn)長，且占用CPU時間。智能水溫控制系統(tǒng)組成1.3基于可編程溫度傳感器的數(shù)字溫度系統(tǒng)系統(tǒng)中的相關(guān)器件要盡可能做到性能匹配。如選用CMOS芯片單片機構(gòu)成低功耗系統(tǒng)時，系統(tǒng)中所有芯片都應(yīng)盡可能選擇低功耗產(chǎn)品?？煽啃约翱垢蓴_設(shè)計是硬件設(shè)計必不可少的一部分，它包括芯片、器件選擇、去耦濾波、印刷電路板布線、通道隔離等。單片機外圍電路較多時，必須考慮其驅(qū)動能力。驅(qū)動能力不足時，系統(tǒng)工作不可靠，可通過增設(shè)線驅(qū)動器增強驅(qū)動能力或減少芯片功耗來降低總線負載。盡量朝單片方向設(shè)計硬件系統(tǒng)。系統(tǒng)器件越多，器件之間相互干擾也越強，功耗也增大，也不可避免地降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。系統(tǒng)中的相關(guān)器件要盡可能做到性能匹配。如選用CMOS芯片單片圖4-7單片機應(yīng)用系統(tǒng)電路圖4-7單片機應(yīng)用系統(tǒng)電路二基于DS18B20溫度傳感器模塊圖4-8基于DS18B20溫度傳感器模塊連接圖圖4-9信息存儲模塊二基于DS18B20溫度傳感器模塊圖4-8基于DS18B20三液晶顯示模塊引腳序號引腳符號狀態(tài)功能描述1VSS電源地2VDD正5V電源3V0液晶驅(qū)動電源4RS輸入寄存器選擇5R/W輸入讀寫操作選擇6E輸入使能信號7DB0三態(tài)數(shù)據(jù)總線8DB1三態(tài)數(shù)據(jù)總線9DB2三態(tài)數(shù)據(jù)總線10DB3三態(tài)數(shù)據(jù)總線11DB4三態(tài)數(shù)據(jù)總線12DB5三態(tài)數(shù)據(jù)總線13DB6三態(tài)數(shù)據(jù)總線14DB7三態(tài)數(shù)據(jù)總線15LED+輸入背光LED電源正極16LED-輸入背光LED電源負極三液晶顯示模塊引腳序號引腳符號狀態(tài)功能描述1VSS電源地2V液晶引腳功能詳細介紹如下：液晶模塊的指令格式RSR/WDB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7指令與操作對照表RSR/WE操作00下降沿指令寄存器寫入01高電平忙標(biāo)志和地址計數(shù)器讀出10下降沿數(shù)據(jù)寄存器寫入10高電平數(shù)據(jù)寄存器讀出液晶引腳功能詳細介紹如下：液晶模塊的指令格式RSR/WDB0液晶指令功能詳細介紹：指令指令碼說明指令周期fmax=250kHzRSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0清屏0000000001清除屏幕，置AC為0，光標(biāo)回位1.64ms光標(biāo)返回000000001*DDRAM地址為0，顯示回原位，DDRAM內(nèi)容不變1.64ms設(shè)置輸入方式00000001I/DS設(shè)置光標(biāo)移動方向并指定顯示是否移動40us顯示開關(guān)0000001DCB設(shè)置顯示開關(guān)D，光標(biāo)開關(guān)C，光標(biāo)所在字符閃爍B40us移位000001S/CR/L**移動光標(biāo)及整體顯示，同時不改變DDRAM內(nèi)容40us功能設(shè)置00001DLNF**設(shè)置接口數(shù)據(jù)位數(shù)DL，顯示行數(shù)L，字符字體F40usCGRAM地址設(shè)置0001ACG設(shè)置CGRAM地址，設(shè)置后發(fā)送接收數(shù)據(jù)40usDDRAM地址設(shè)置001ADD設(shè)置DDRAM地址，設(shè)置后發(fā)送接收數(shù)據(jù)40us忙標(biāo)志/讀地址計數(shù)器01BFACX忙標(biāo)志BF標(biāo)志正在執(zhí)行內(nèi)部操作并讀地址計數(shù)器內(nèi)容0usCGRAM/DDRAM數(shù)據(jù)寫10寫數(shù)據(jù)從CGRAM或DDRAM寫數(shù)據(jù)40usCGRAM/DDRAM數(shù)據(jù)讀11讀數(shù)據(jù)從CGRAM或DDRAM讀數(shù)據(jù)40usI/D=1:增量方式;I/D=0:減量方式S=1:移位S/C=1:顯示移位;S/C=0:光標(biāo)移位R/L=1:右移;R/L=0:左移DL=1:8位;DL=0:4位N=1:2行;N=0:1行F=1:5×10字體

F=0:5×7字體BF=1:執(zhí)行內(nèi)部操作;BF=0:可接收指令DDRAM:顯示數(shù)據(jù)RAMCGRAM:字符發(fā)生器RAMACG:DDRAM地址及光標(biāo)地址AC:地址計數(shù)器，用于DDRAM和CGRAM執(zhí)行周期主頻改變而改變例如當(dāng)fcp或fosc=270kHz時：40us×250/270=37us液晶指令功能詳細介紹：指令指令碼說明指令周期RSR/WDB四液晶模塊執(zhí)行指令的基本過程控制液晶顯示的代碼執(zhí)行過程如圖4-10圖4-10液晶顯示的流程圖四液晶模塊執(zhí)行指令的基本過程控制液晶顯示的代碼執(zhí)行過程如圖4RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB001BFXXXXXXX表4-10LCD顯示過程如下：①初始化模塊RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB000011XXXXX②首先根據(jù)需要，用指令表中的前6條指令，設(shè)定好LCD的工作顯示方式。③設(shè)定DDRAM地址（第8條指令）DDRAM（顯示數(shù)據(jù)）可以理解為字符在LCD上的位置對應(yīng)相關(guān)RAM的地址：表4-12RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB00設(shè)置DDRAM地址的指令為：表4-13表4-14設(shè)置DDRAM地址的指令為：表4-14五智能水溫控制系統(tǒng)硬件系統(tǒng)方案圖4-11電源模塊原理圖五智能水溫控制系統(tǒng)硬件系統(tǒng)方案圖4-11電源模塊原理圖圖4-12單片機控制模塊原理圖圖4-12單片機控制模塊原理圖圖4-13蜂鳴器報警模塊和液晶顯示模塊原理圖圖4-13蜂鳴器報警模塊和液晶顯示模塊原理圖圖4-14鍵盤輸入模塊原理圖圖4-14鍵盤輸入模塊原理圖圖4-15溫度傳感器模塊和繼電器模塊原理圖圖4-15溫度傳感器模塊和繼電器模塊原理圖軟件系統(tǒng)設(shè)計1.4基于可編程溫度傳感器的數(shù)字溫度系統(tǒng)設(shè)計圖4-16（a）初始化時序圖4-16（b）寫時序軟件系統(tǒng)設(shè)計1.4基于可編程溫度傳感器的數(shù)字溫度系統(tǒng)設(shè)計圖4voidInitial_DS18B20(void)//產(chǎn)生復(fù)位脈沖初始化DS18B20{ unsignedchari;/*產(chǎn)生約900us的低電平脈沖*/ DQ=0; i=100; while(i>0) i--; /*產(chǎn)生上升沿*/ DQ=1;/*等待約40us*/ i=4; while(i>0) i--;}

voidWait_Response(void)//等待DS18B20產(chǎn)生的應(yīng)答脈沖{unsignedcharj; while(DQ); while(~DQ) //檢測到應(yīng)答脈沖{ j=4; while(j>0) j--;}}初始化voidInitial_DS18B20(void)//寫0和寫1操作voidWrite_Byte(unsignedchard)//寫一個字節(jié)的數(shù)據(jù),包括寫0和寫1操作

{ unsignedchari,j; bittemp; for(j=1;j<=8;j++) { temp=d&0x01;//取寫入數(shù)據(jù)的最低位 d=d>>1; //數(shù)據(jù)右移一位，取數(shù)據(jù)的次低位 if(temp)//寫1操作 { DQ=0; i++;i++; //延時15us后拉高數(shù)據(jù)線DQ DQ=1; i=8; while(i>0)i--;//再延時保證寫1時間片不低于60us } else//寫0操作 { DQ=0; i=8; while(i>0)i--;//維持60us到120us的低電平 DQ=1; i++; i++; } }}寫0和寫1操作voidWrite_Byte(unsigne圖4-16（c）讀時序圖4-16（c）讀時序bitRead_Bit(void)//讀取數(shù)據(jù)的一位{ unsignedchari; bittmp; DQ=0; i++; DQ=1; i++;i++;//讀時隙下降沿后15us，DS18B20輸出數(shù)據(jù)有效

tmp=DQ; i=8; while(i>0)i--; return(tmp);}

unsignedcharRead_Byte(void)//讀取數(shù)據(jù)的一個字節(jié){uchari,j,d;d=0; for(i=1;i<=8;i++) {j=Read_Bit(); d=(j<<7)|(d>>1); } return(d);}讀0和讀1操作bitRead_Bit(void)//讀取數(shù)據(jù)的一位讀0指令代碼ReadROM(讀ROM)[33H]MatchROM(匹配ROM)[55H]SkipROM(跳過ROM)[CCH]SearchROM(搜索ROM)[F0H]Alarmsearch(告警搜索)[ECH]指令代碼WriteScratchpad(寫暫存存儲器)[4EH]ReadScratchpad(讀暫存存儲器)[BEH]CopyScratchpad(復(fù)制暫存存儲器)[48H]ConvertTemperature(溫度變換)[44H]RecallEPROM(重新調(diào)出)[B8H]ReadPowersupply(讀電源)[B4H]指令代碼ReadROM(讀ROM)[33H]MatchR開始

初始化DS18B20ROM操作命令DS18B20存在？

返回初始化DS18B20延時等待溫度轉(zhuǎn)換完成溫度轉(zhuǎn)換啟動命令DS18B20存在？ROM操作命令讀暫存器命令讀取溫度值圖4-17測溫程序流程圖開始初始化DS18B20ROM操作命令DS18圖4-18鍵盤控制程序流程圖圖4-18鍵盤控制程序流程圖圖4-19水溫控制系統(tǒng)流程圖圖4-19水溫控制系統(tǒng)流程圖選擇部件，控制水溫的精度，對項目進行改進1.5基于可編程溫度傳感器的數(shù)字溫度系統(tǒng)設(shè)計圖4-20項目進行改進選擇部件，控制水溫的精度，對項目進行改進1.5基于可編程溫度項目小結(jié)與建議1.6基于可編程溫度傳感器的數(shù)字溫度系統(tǒng)設(shè)計一概念復(fù)習(xí)整個項目涉及的主要知識點有：單片機應(yīng)用系統(tǒng)液晶顯示模塊的使用溫度傳感器DS18B20的工作原理和各種操作命令單線（1-wire）技術(shù)溫度傳感器數(shù)據(jù)存儲器時序圖和程序框圖項目小結(jié)與建議1.6基于可編程溫度傳感器的數(shù)字溫度系統(tǒng)設(shè)計一二技能回顧整個項目涉及的主要技能有：怎樣進行項目分析如何選擇合適的器件和芯片單片機系統(tǒng)的選擇單線通信技術(shù)硬件模塊電路的設(shè)計如何根據(jù)工作時序圖編寫程序如何繪制程序流程圖以及編寫相應(yīng)的程序二技能回顧整個項目涉及的主要技能有：項目訓(xùn)練1.7基于可編程溫度傳感器的數(shù)字溫度系統(tǒng)設(shè)計一濕度監(jiān)測系統(tǒng)具有以下功能1.實時采集和記錄各個空間溫濕度情況，進行實時的顯示，可以采集多通道。2.所有的數(shù)據(jù)采集和記錄到一臺主機計算機上，數(shù)據(jù)可以按照使用人員的要求定時自動備份、打印、歸檔等。3.可以實時顯示不同的測溫點的溫度曲線變化及歷史溫度曲線變化，可以同時顯示多個不同測溫點的溫度曲線，更方便比較分析。4.在出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)的時候，可以按照使用人員指定的方式輸出多種報警。如鳴笛報警、電話報警、短信報警、E-MAIL報警。5.局域網(wǎng)內(nèi)的遠程計算機在經(jīng)過授權(quán)后，可以讀取主機計算機上的實時數(shù)據(jù)，實現(xiàn)遠程的監(jiān)測。項目訓(xùn)練1.7基于可編程溫度傳感器的數(shù)字溫度系統(tǒng)設(shè)計一濕度監(jiān)DDS技術(shù)介紹2.1基于DDS的信號發(fā)生器設(shè)計本項目要求我們在學(xué)習(xí)掌握DDS技術(shù)的前提下，利用ADI公司的專用DDS芯片AD9851、AD9854、AD9954三款芯片設(shè)計出三種信號發(fā)生器。并要求信號發(fā)生器具有以下功能：1.具有產(chǎn)生正弦波、三角波、方波三種周期性波形的功能。2.輸出波形的幅度和頻率均可調(diào)。3.具有顯示波形類型、頻率和幅度的功能。我們除了要完成信號發(fā)生器設(shè)計之外，還要認真比較和總結(jié)三款不同DDS芯片的各自優(yōu)缺點以及適用場合。一DDS技術(shù)的基本原理與頻率控制字K的關(guān)系為：其中Fc為相位累加器的時鐘頻率，N為相位累加器的位數(shù)。定義當(dāng)K=1為系統(tǒng)頻率分辨率f0，即有

DDS的輸入頻率控制字K=FW=DDS技術(shù)介紹2.1基于DDS的信號發(fā)生器設(shè)計本項目要圖4-21DDS工作原理框圖圖4-22DDS基本結(jié)構(gòu)圖圖4-21DDS工作原理框圖圖4-22DDS基本結(jié)構(gòu)二DDS的基本結(jié)構(gòu)1.相位累加器2.正弦查詢表ROM3.數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC三DDS技術(shù)的特點1.頻率轉(zhuǎn)換時間短2.頻率分辨率高3.相位連續(xù)4.具有低相位噪聲和低漂移5.易于集成和控制二DDS的基本結(jié)構(gòu)1.相位累加器2.正弦查詢表ROM3.信號發(fā)生器的構(gòu)成2.2基于DDS的信號發(fā)生器設(shè)計一如何用AD9851構(gòu)成信號發(fā)生器AD9851技術(shù)資料簡介

AD9851是ADI公司采用先進DDS技術(shù)推出的具有高集成度DDS電路的器件，它內(nèi)部包含高速高性能D/A轉(zhuǎn)換器及高速比較器，可作為全數(shù)字編程控制的頻率合成器和時鐘發(fā)生器。外接精密時鐘源時，AD9851可以產(chǎn)生一個頻譜純凈、頻率和相位都可以編程控制且穩(wěn)定性很好的模擬正弦波，這個正弦波能夠直接作為基準(zhǔn)信號源或通過其內(nèi)部高速比較器轉(zhuǎn)換成方波輸出。信號發(fā)生器的構(gòu)成2.2基于DDS的信號發(fā)生器設(shè)計一如何用AD

AD9851主要特性參數(shù)如下：●單電源工作(+2.7～+5.25V)?！窆ぷ鳒囟确秶?45～85℃。●低功耗，在180MHz系統(tǒng)時鐘下，功率為555mW；電源設(shè)置有休眠狀態(tài)，在該狀態(tài)下，功率為4mW?！駜?nèi)含6倍參考時鐘倍乘器，可避免對外部高速參考時鐘振蕩器的需要，減小了由于外部頻率源過高而可能產(chǎn)生的相位噪聲?！耦l帶寬，正常輸出工作頻率范圍為0～72MHz?！耦l率分辨率高，32位的頻率控制字，使得它在180MHz系統(tǒng)時鐘下輸出頻率的精度可達0.04Hz?！裣辔豢烧{(diào)，可接收來自單片機的5位相位控制字?！窠涌诤唵危捎脝纹瑱C8位并行口或串行口直接輸入頻率、相位控制數(shù)據(jù)。AD9851為28引腳表帖元件，其引腳排列如圖4-23所示。AD9851主要特性參數(shù)如下：

AD9851的各引腳功能詳細介紹如下所示：D0～D7：8位數(shù)據(jù)輸入口，可給內(nèi)部寄存器裝入40位控制數(shù)據(jù)。PGND：6倍參考時鐘倍乘器地。PVCC：6倍參考時鐘倍乘器電源。W_CLK：字裝入信號，上升沿有效。FQ_UD：頻率更新控制信號，時鐘上升沿確認輸入數(shù)據(jù)有效。REFCLOCK：外部參考時鐘輸入。CMOS/TTL脈沖序列可直接或間接地加到6倍參考時鐘倍乘器上。在直接方式中，輸入頻率即是系統(tǒng)時鐘；在6倍參考時鐘倍乘器方式下，系統(tǒng)時鐘為倍乘器輸出。AGND：模擬地。AVDD：模擬電源(+5V)。DGND：數(shù)字地。DVDD：數(shù)字電源(+5V)。RSET：DAC外部復(fù)位連接端。VOUTN：內(nèi)部比較器負向輸出端。VOUTP：內(nèi)部比較器正向輸出端。VINN：內(nèi)部比較器的負向輸入端。VINP：內(nèi)部比較器的正向輸入端。DACBP：DAC旁路連接端。IOUTB：互補DAC輸出。IOUT：內(nèi)部DAC輸出端。RESET：復(fù)位端。低電平清除DDS累加器和相位延遲器為0Hz和相位，同時置數(shù)據(jù)輸入為并行模式以及禁止6倍參考時鐘倍乘器工作。AD9851的各引腳功能詳細介紹如下所示：AD9851的應(yīng)用特性和電路設(shè)計圖4-24信號發(fā)生器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖AD9851的應(yīng)用特性和電路設(shè)計圖4-24信號發(fā)生器的系統(tǒng)圖4-25基于AD9851的信號發(fā)生器的硬件電路圖4-25基于AD9851的信號發(fā)生器的硬件電路圖4-26濾波器組成原理圖圖4-26濾波器組成原理圖二如何用AD9854構(gòu)成信號發(fā)生器AD9854技術(shù)資料簡介

AD9854主要特性參數(shù)如下：●最高可達300MHz的工作頻率，輸出頻率范圍為0～120MHz?！窨奢敵鯢SK、PSK、BPSK、AM、CHIRP等不同類型的信號。●優(yōu)良的SFDR性能?！駮r鐘輸入有4到20倍可編程倍頻器，倍頻器采用PLL倍頻，這樣可以減輕參考時鐘設(shè)計的壓力。●相位累加器之前配備了頻率累加器，可方便實現(xiàn)任意變頻模式輸出以及各種調(diào)頻模式?！穹葱粮窈瘮?shù)濾波器（inversesincfilter）進行幅度補償。●配置高速比較器，可以實現(xiàn)同步時鐘輸出?！?148dBc/Hz的相位噪聲水平?！?μHz的頻率分辨率，頻率切換時間最快達100ns?！?線或3線串行接口，讀寫速度為100ns；8位數(shù)據(jù)、6位地址并行接口及讀控制輸入，讀寫速度達10ns。二如何用AD9854構(gòu)成信號發(fā)生器AD9854技術(shù)資料簡介圖4-27AD9854的引腳圖4-27AD9854的引腳電子技術(shù)(實訓(xùn)篇_第二版)綜合實訓(xùn)課件三如何用AD9954構(gòu)成信號發(fā)生器AD9954技術(shù)資料簡介

AD9954主要特性參數(shù)如下：●內(nèi)置400MSPS時鐘?！駜?nèi)含l4位DAC?！裣辔?、幅度可編程?！?2位頻率控制字。●14位相位轉(zhuǎn)換分辨率?！裣辔辉肼晝?yōu)于-120dB/Hz?！駜?yōu)良的動態(tài)特性，大于80dB的窄帶SFDR?！窨捎么蠭／O控制?！駜?nèi)置超高速模擬比較器?！窨勺詣泳€性和非線性掃頻?！駜?nèi)部集成有1024×32位RAM?！癫捎?.8V電源供電?！窨蓪崿F(xiàn)4～20倍時鐘倍頻。●支持大多數(shù)數(shù)字輸入中的5V輸入電平。●可實現(xiàn)多片同步。●能夠進行相位調(diào)制。三如何用AD9954構(gòu)成信號發(fā)生器AD9954技術(shù)資料簡介圖4-29AD9954引腳圖4-29AD9954引腳AD9954的應(yīng)用特性和電路設(shè)計AD9954的應(yīng)用特性和電路設(shè)計表4-17控制寄存器表4-17控制寄存器電子技術(shù)(實訓(xùn)篇_第二版)綜合實訓(xùn)課件如何實現(xiàn)基于DDS的信號發(fā)生器2.3基于DDS的信號發(fā)生器設(shè)計

DDS信號發(fā)生器的技術(shù)指標(biāo)主要有：●工作頻率范圍●工作頻率分辨率●工作頻率穩(wěn)定度●輸出波形幅度●輸出波形種類基于DDS的信號發(fā)生器有以下幾種實現(xiàn)方案：一采用FPGA實現(xiàn)DDS信號發(fā)生器二采用DDS+PLL方案實現(xiàn)DDS信號發(fā)生器如何實現(xiàn)基于DDS的信號發(fā)生器2.3基于DDS的信號發(fā)生器設(shè)圖4-31DDS+PLL混頻方案設(shè)計圖4-32DDS激勵PLL混頻方案設(shè)計圖4-31DDS+PLL混頻方案設(shè)計圖4-32DDS三單片機控制DDS芯片實現(xiàn)DDS信號發(fā)生器圖4-33單片機控制DDS芯片實現(xiàn)DDS信號發(fā)生器三單片機控制DDS芯片實現(xiàn)DDS信號發(fā)生器圖4-33單片機軟件設(shè)計2.4基于DDS的信號發(fā)生器設(shè)計圖4-34AD9851的軟件流程圖軟件設(shè)計2.4基于DDS的信號發(fā)生器設(shè)計圖4-34AD9項目小節(jié)與建議2.5基于DDS的信號發(fā)生器設(shè)計首先要設(shè)計硬件電路，然后再根據(jù)硬件電路設(shè)計軟件。由于AD9851、AD9854、AD9954三款DDS芯片都是ADI公司推出的高速、高集成度DDS器件，只是在性能和功耗方面有所不同，所以我們在進行硬件電路設(shè)計時可以先設(shè)計出相對比較簡單的DDS模塊電路，然后再參考已經(jīng)完成的電路來設(shè)計較復(fù)雜的DDS模塊電路。比如，可以先設(shè)計出基于AD9851的模塊電路，通過對AD9851模塊電路的理解和分析，再進行基于AD9854和AD9954模塊電路的設(shè)計，這樣可能有助于降低硬件電路的設(shè)計難度。項目小節(jié)與建議2.5基于DDS的信號發(fā)生器設(shè)計首先要設(shè)計項目訓(xùn)練2.6基于DDS的信號發(fā)生器設(shè)計其具體指標(biāo)如下：1.基本部分（1）正弦波輸出頻率范圍：1kHz～10MHz；（2）具有頻率設(shè)置功能，頻率步進：100Hz；（3）輸出信號頻率穩(wěn)定度：優(yōu)于10-4；（4）輸出電壓幅度：在負載電阻上的電壓峰-峰值Vopp≥1V；（5）失真度：用示波器觀察時無明顯失真。項目訓(xùn)練2.6基于DDS的信號發(fā)生器設(shè)計其具體指標(biāo)如下：1.2.發(fā)揮部分在完成基本要求任務(wù)的基礎(chǔ)上，增加如下功能：（1）增加輸出電壓幅度：在頻率范圍內(nèi)負載電阻上正弦信號輸出電壓的峰-峰值Vopp=6V±1V；（2）產(chǎn)生模擬幅度調(diào)制(AM)信號：在1MHz~10MHz范圍內(nèi)調(diào)制度ma可在10%～100%之間程控調(diào)節(jié)，步進量10%，正弦調(diào)制信號頻率為1kHz，調(diào)制信號自行產(chǎn)生；（3）產(chǎn)生模擬頻率調(diào)制(FM)信號：在100kHz~10MHz頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生10kHz最大頻偏，且最大頻偏可分為5kHz/10kHz二級程控調(diào)節(jié)，正弦調(diào)制信號頻率為1kHz，調(diào)制信號自行產(chǎn)生；（4）產(chǎn)生二進制PSK、ASK信號：在100kHz固定頻率載波進行二進制鍵控，二進制基帶序列碼速率固定為10kbps，二進制基帶序列信號自行產(chǎn)生。2.發(fā)揮部分在完成基本要求任務(wù)的基礎(chǔ)上，增加如下功能：FPGA技術(shù)介紹3.1基于FPGA的數(shù)字存儲示波器設(shè)計

FPGA是英文FieldProgrammableGateArray的縮寫，即現(xiàn)場可編程門陣列，它是在PAL、GAL、EPLD等可編程器件的基礎(chǔ)上進一步發(fā)展的產(chǎn)物。它是作為專用集成電路（ASIC）領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點。FPGA采用了邏輯單元陣列LCA（LogicCellArray）這樣一個新概念，內(nèi)部包括可配置邏輯模塊CLB（ConfigurableLogicBlock）、輸出輸入模塊IOB（InputOutputBlock）和內(nèi)部連線（Interconnect）三個部分。FPGA的基本特點主要有：●采用FPGA設(shè)計ASIC電路，用戶不需要投片生產(chǎn)，就能得到合用的芯片?！馞PGA可做其它全定制或半定制ASIC電路的中試樣片?！馞PGA內(nèi)部有豐富的觸發(fā)器和I／O引腳?！馞PGA是ASIC電路中設(shè)計周期最短、開發(fā)費用最低、風(fēng)險最小的器件之一?！馞PGA采用高速CHMOS工藝，功耗低，可以與CMOS、TTL電平兼容。FPGA技術(shù)介紹3.1基于FPGA的數(shù)字存儲示波器設(shè)計如何用單片機完成數(shù)字存儲示波器系統(tǒng)3.2基于FPGA的數(shù)字存儲示波器設(shè)計該示波器具有以下功能：●示波器頻帶寬度為20MHz，誤差≤5%?！窬哂须p蹤示波功能，能同時顯示兩路被測信號波形?！衲M數(shù)字轉(zhuǎn)換器(A/D)：8bit分辨率；采樣速率：實時采樣率40MSa/s?！窨稍O(shè)置多檔垂直靈敏度，誤差≤5%?！窬哂胁ㄐ未鎯δ堋！窬哂蓄l譜分析功能。●操作界面美觀方便。

圖4-40數(shù)字示波器結(jié)構(gòu)示意圖如何用單片機完成數(shù)字存儲示波器系統(tǒng)3.2基于FPGA的數(shù)字存數(shù)字存儲示波器組成3.3基于FPGA的數(shù)字存儲示波器設(shè)計一硬件電路設(shè)計1、 模擬信號調(diào)理電圖4-41模擬信號調(diào)理電路圖數(shù)字存儲示波器組成3.3基于FPGA的數(shù)字存儲示波器設(shè)計一硬2、 數(shù)據(jù)采集與傳輸電路圖4-42數(shù)據(jù)采集與傳輸電路圖2、 數(shù)據(jù)采集與傳輸電路圖4-42數(shù)據(jù)采集與傳輸電路圖3、單片機與FPGA控制電路3、單片機與FPGA控制電路4、波形數(shù)據(jù)存儲電路圖4-44波形數(shù)據(jù)存儲電路圖4、波形數(shù)據(jù)存儲電路圖4-44波形數(shù)據(jù)存儲電路圖二軟件設(shè)計1.

FPGA軟件控制部分二軟件設(shè)計1.FPGA軟件控制部分圖4-45FPGA頂層模塊原理圖格式圖4-45FPGA頂層模塊原理圖格式2.單片機軟件控制部分單片機部分的軟件主要是實現(xiàn)波形數(shù)據(jù)通過串口的傳輸以及上位機對檔位和頻率控制的代碼命令的傳輸。其程序流程圖如圖4-46所示。圖4-46單片機軟件控制程序系統(tǒng)框圖2.單片機軟件控制部分單片機部分的軟件主要是實現(xiàn)波形數(shù)3.上位機軟件程序圖4-47示波器與頻譜儀系統(tǒng)前面板3.上位機軟件程序圖4-47示波器與頻譜儀系統(tǒng)前面板圖4-48LabVIEW上位機程序框圖圖4-49串口選擇模塊VI圖4-48LabVIEW上位機程序框圖圖4-49串口選擇模圖4-50控制命令異或校驗?zāi)K前面板圖4-50控制命令異或校驗?zāi)K前面板圖4-51控制命令異或校驗?zāi)K程序框圖圖4-51控制命令異或校驗?zāi)K程序框圖圖4-52示波器與頻譜儀系統(tǒng)顯示VI程序框圖圖4-52示波器與頻譜儀系統(tǒng)顯示VI程序框圖圖4-53帶控制命令異或校驗?zāi)K分支結(jié)構(gòu)的主程序框圖圖4-53帶控制命令異或校驗?zāi)K分支結(jié)構(gòu)的主程序框圖圖4-54帶示波器與頻譜儀顯示模塊分支結(jié)構(gòu)的主程序框圖圖4-54帶示波器與頻譜儀顯示模塊分支結(jié)構(gòu)的主程序框圖如何實現(xiàn)單片機和FPGA技術(shù)的復(fù)雜系統(tǒng)開發(fā)3.4基于FPGA的數(shù)字存儲示波器設(shè)計一雙口RAM存儲器雙口RAM是一種特殊的數(shù)據(jù)存儲芯片，除了數(shù)據(jù)存儲功能外，它提供兩個完全獨立的端口，每個端口分別有自己的控制線、地址線和I/O數(shù)據(jù)線，允許雙端口同時讀寫數(shù)據(jù)，適合控制器以總線方式對存儲空間進行共享。二FPGA技術(shù)可編程邏輯器件的兩種類型是現(xiàn)場可編程門陣列（0）和復(fù)雜可編程邏輯器件（CPLD）。在這兩類可編程邏輯器件中，F(xiàn)PGA提供了最高的邏輯密度、最豐富的特性和最高的性能?，F(xiàn)在最新的FPGA器件，如XilinxVirtex?系列中的部分器件，可提供八百萬“系統(tǒng)門”（相對邏輯密度）。這些先進的器件還提供諸如內(nèi)建的硬連線處理器（如IBMPowerPC）、大容量存儲器、時鐘管理系統(tǒng)等特性，并支持多種最新的超快速器件至器件（device-to-device）信號技術(shù)。FPGA被應(yīng)用于范圍廣泛的應(yīng)用中，從數(shù)據(jù)處理和存儲直到儀器儀表、電信和數(shù)字信號處理。如何實現(xiàn)單片機和FPGA技術(shù)的復(fù)雜系統(tǒng)開發(fā)3.4基