電子課程設(shè)計報告

1、<p><b>　　電子課程設(shè)計</b></p><p><b>　　一、設(shè)計內(nèi)容</b></p><p>　　信號源：利用RC文氏橋振蕩電路產(chǎn)生一個頻率為10kHz，幅值為0~±10v可調(diào)的模擬正弦信號。</p><p>　　AD采集電路：選用16位、轉(zhuǎn)換速率高達(dá)2.5MSP的AD7985芯片對該信號

2、進(jìn)行采樣，將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。</p><p>　　單片機(jī)電路：選用C8051F020單片機(jī)，設(shè)計了單片機(jī)的最小系統(tǒng)電路，包含有電源、HD7279A芯片控制的鍵盤電路、LED數(shù)碼管顯示電路以及復(fù)位電路、時鐘晶振電路。</p><p>　　DA輸出電路：選用DA芯片AD5541A，利用單片機(jī)控制DA將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號并輸出。</p><p><b&g

3、t;　　二、設(shè)計分析</b></p><p><b>　　1.信號源</b></p><p>　　信號源采用RC正弦波振蕩電路即RC串并聯(lián)式正弦波振蕩電路，它又被稱為文氏橋正弦波振蕩電路。它的電路圖如圖（1）所示： </p><p>　　圖1RC文氏橋振蕩器</p><p>　　串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)在此作為選頻和反饋

4、網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　C42、R34和C43、R35正反饋支路與R33、R36負(fù)反饋支路正好構(gòu)成一個橋路，稱為文氏橋。當(dāng)C42 =C34、R34=R35時 </p><p><b>　　F=0</b></p><p><b>　　f0=</b></p><p>　　為滿足振蕩的幅度條件 =

5、1，所以Af≥3。構(gòu)成串聯(lián)電壓負(fù)反饋</p><p>　　本設(shè)計中令C=50nF, ，求的R=280Ω，令，調(diào)節(jié)滑動變阻器</p><p>　　使，電路起振， 調(diào)為40%時可輸出10kHz的正弦波，輸出再加一個滑動變阻器就可調(diào)節(jié)輸出電壓的幅度。</p><p>　　正弦波振蕩電路滿足條件：</p><p>　　(1) 則不可能振蕩；<

6、/p><p>　　(2) 振蕩，但輸出波形明顯失真；</p><p>　　(3) 產(chǎn)生振蕩。振蕩穩(wěn)定后。此種情況起振容易，振蕩穩(wěn)定，輸出波形的失真小</p><p><b>　　2.AD采集電路</b></p><p>　　Analog公司生產(chǎn)的芯片AD7985其轉(zhuǎn)換速率高達(dá) 2.5MSP符合題目采樣速率至少1MHz的要求

7、，該電路中采用AD7985的外部參考電壓，參考電壓接+5V,因為AD7985為單極性芯片，只能采集０~的正電壓，所以用一個電壓抬升電路把正弦信號抬升為正值再進(jìn)行給AD采樣。AD7985芯片和電壓抬升電路下圖：</p><p><b>　　AD7985</b></p><p><b>　　電壓抬升電路</b></p><p>

8、;　　其中，P1接信號源，經(jīng)抬升后由P3口輸出，通過改變電容C的值可改變抬升的幅值。其與信號源鏈接的仿真電路如下圖：</p><p>　　其仿真的波形圖如下：</p><p><b>　　3.單片機(jī)電路</b></p><p>　　為了使單片機(jī)能達(dá)到至少1M的采樣速率，MSP430的晶振為8M，而普通的51也就12M，根本達(dá)不到。所以這里選用更

9、高速的單片機(jī)C8051F020，其晶振高達(dá)24M，并且通過鎖相環(huán)可對其倍頻，能達(dá)40M左右。時鐘電路的電容選取30pF。振蕩周期=晶體的振蕩周期，機(jī)器周期為振蕩周期的1/12，當(dāng)選用外部晶振為24M時，其機(jī)器周期為，而當(dāng)其通過軟件倍頻達(dá)40M時，其機(jī)器周期為。一個指令周期應(yīng)在1~4個機(jī)器周期范圍內(nèi)，滿足了題目要求。而其復(fù)位電路采用了復(fù)合電路。</p><p><b>　　4.DA輸出電路</b&g

10、t;</p><p>　　Analog公司生產(chǎn)的芯片AD5541A是一款單通道、16位、串行輸入、無緩沖電壓輸出數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)，采用2.7 V至5.5 V單電源供電。DAC輸出范圍為0V至VREF，可保證單調(diào)性，16位時能提供1 LSB INL精度，在?40°C至+125°C的額定溫度范圍內(nèi)無需調(diào)整。AD5541A提供無緩沖輸出，建立時間為1 μs，具有低功耗和低失調(diào)誤差特性。AD5

11、541A實現(xiàn)數(shù)字信號到模擬信號的轉(zhuǎn)換，并通過加減電路把抬升了的正弦波恢復(fù)為以零線為基準(zhǔn)的正弦波，用濾波器設(shè)計軟件設(shè)計一個3階巴特沃斯15k低通濾波器，濾除電路產(chǎn)生的噪聲，使輸出的波形更平滑。其AD芯片和加減電路和濾波電路如下：</p><p><b>　　AD5541A</b></p><p><b>　　加減電路</b></p>

12、<p><b>　　濾波電路</b></p><p><b>　　三、選用的器件</b></p><p>　　AD7985：16位采樣2.5MSP，采用外部參考電壓接法，=5V,分辨率=,滿足題目分辨率小于2mV的要求，該芯片有20個引腳，有5個引腳需要與單片機(jī)相連，所以單片機(jī)的I/O口完全夠用。該芯片由analog公司生產(chǎn)。</

13、p><p>　　C8051F020：高速單片機(jī)外部晶振為25MHz，倍頻可達(dá)40MHz。</p><p>　　AD5541A:16位DA芯片，電壓輸出型，反饋電壓接2.5V,分辨率=,滿足題目要求，采用8引腳SOIC分裝的有5個引腳需要與單片機(jī)相連，所以單片機(jī)的I/O口完全夠用。該芯片由analog公司生產(chǎn)。</p><p><b>　　四、電路設(shè)計圖<

14、/b></p><p>　　五、設(shè)計結(jié)果達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)</p><p>　　5.1 正弦波輸出模擬結(jié)果</p><p>　　5.2 AD轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換速率及分辨率</p><p>　　轉(zhuǎn)換速率：2.5MHz</p><p><b>　　分辨率;</b></p><p>