畢業(yè)設(shè)計---多功能函數(shù)信號發(fā)生模塊的硬件設(shè)計

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(論文)</p><p>　　題目：多功能函數(shù)信號發(fā)生模塊的硬件設(shè)計</p><p>　　系 （部）： 電子信息工程 </p><p>　　專 業(yè)： 通信工程 </p><p>　　班 級： </p><p>　　學 生

2、： </p><p>　　學 號： </p><p>　　指導教師： </p><p><b>　　2011年06月</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）任務書</p><p>　　1.畢業(yè)設(shè)計(論文)

3、題目： 多功能函數(shù)信號發(fā)生模塊的硬件設(shè)計 </p><p>　　2.題目背景和意義：函數(shù)信號發(fā)生器是電子測量、電子產(chǎn)品及設(shè)備開發(fā)調(diào)試及電子工程相關(guān)課程實驗必備的儀器設(shè)備之一，除供通信、儀表和信號采集處理、自動控制系統(tǒng)測試用外，還廣泛用于其他非電測量領(lǐng)域。隨著電子儀器設(shè)備的數(shù)字化、智能化，ARM處理器越來越多的應用到實驗儀器設(shè)備中，不僅提高了設(shè)備的效率，而且增強了設(shè)

4、備的功能，減小了設(shè)備體積。本課題將結(jié)合函數(shù)信號發(fā)生芯片和ARM處理器設(shè)計一個多功能的函數(shù)信號發(fā)生模塊，該函數(shù)信號發(fā)生模塊可產(chǎn)生多種波形、頻率范圍寬，且使用方便、可通過計算機進行操作、便于攜帶，可應用于各種需要信號源的場合。 </p><p>　　3.設(shè)計(論文)的主要內(nèi)容(理工科含技術(shù)指標)：本課題主要完成整個函數(shù)信號發(fā)生模塊的硬件設(shè)計

5、與開發(fā)，其研究與實現(xiàn)需綜合利用ARM技術(shù)、函數(shù)信號發(fā)生芯片、電平轉(zhuǎn)換芯片、高速運放及EDA工具進行，具體設(shè)計內(nèi)容如下： </p><p>　?。?）熟悉使用EasyARM2103開發(fā)板及MAX038芯片使用； </p>

6、;<p>　?。?）完成設(shè)計方案分析及確定； </p><p>　　（3）完成硬件原理的設(shè)計與原理圖的繪制； </p><p>　　（4）完成PCB的設(shè)計及焊接、調(diào)試

7、 </p><p>　?。?）合作完成軟硬件聯(lián)調(diào)。 </p><p>　　主要技術(shù)指標：

8、</p><p>　?。?）可產(chǎn)生多種波形，包括正弦波、方波、三角波； </p><p>　?。?）產(chǎn)生的信號的頻率為2-20MHZ； </p><p>　?。?）信號幅度、信號占空比、頻率可連續(xù)調(diào)節(jié)；

9、 </p><p>　?。?）信號發(fā)生模塊要求體積小、便于攜帶且使用方便。 </p><p>　　4.設(shè)計的基本要求及進度安排(含起始時間、設(shè)計地點)：本設(shè)計要求完成整個函數(shù)信號發(fā)生模塊的硬件設(shè)計及調(diào)試，并進行軟硬件聯(lián)調(diào)。設(shè)計工作要求嚴格按照學校的計劃安排和各項規(guī)范進行

10、，保質(zhì)保量完成任務書中各項工作，技術(shù)指標滿足要求并認真撰寫學位論文。 </p><p>　　畢業(yè)設(shè)計工作的進度安排如下： </p><p>　　第1周—第2周：查找資料，做前期的準備工作，學習相關(guān)的軟件開發(fā)環(huán)境的使用； &l

11、t;/p><p>　　第3周—第4周：方案設(shè)計分析確定，撰寫開題報告，準備開題答辯； </p><p>　　第5周—第7周：熟悉開發(fā)環(huán)境，進行原理圖的繪制； </p><p>　　第8周—第10周：運用Protel99se軟件進行PCB板的設(shè)計制作；

12、 </p><p>　　第11周—第12周：將軟件和硬件聯(lián)起來進行調(diào)試； </p><p>　　第13周—第15周：撰寫畢業(yè)論文，進行畢業(yè)答辯。 </p><p>　　5.畢業(yè)設(shè)計(論文)的工作量要求 撰寫15000

13、字論文 </p><p>　?、?實驗(時數(shù))*或?qū)嵙?天數(shù))： 300學時 </p><p>　　② 圖紙(幅面和張數(shù))*： A4兩張 <

14、;/p><p>　?、?其他要求： 完成與課題相關(guān)的3000左右的文獻資料翻譯 </p><p>　　指導教師簽名： 年 月 日</p><p>　　學生簽名： 年 月 日</p><p>　　系主

15、任審批： 年 月 日</p><p>　　說明：1本表一式二份，一份由學生裝訂入冊，一份教師自留。</p><p>　　2 帶*項可根據(jù)學科特點選填。</p><p>　　多功能函數(shù)信號發(fā)生模塊的硬件設(shè)計</p><p><b>　　摘 要</b></p>

16、<p>　　函數(shù)信號發(fā)生器是電子測量，電子產(chǎn)品及設(shè)備開發(fā)調(diào)試及電子工程相關(guān)課程實驗必備的儀器設(shè)備之一，除供通信，儀表和信號采集處理，自動控制系統(tǒng)測試使用以外，還廣泛用于其他非電測量領(lǐng)域。</p><p>　　課題針對信號發(fā)生器在電子設(shè)計領(lǐng)域的廣泛應用而提出，結(jié)合集成函數(shù)信號產(chǎn)生模塊、ARM技術(shù)及EDA技術(shù)，完成一套多功能、便攜且操作簡單方便的函數(shù)信號發(fā)生模塊的硬件設(shè)計。模塊中函數(shù)信號產(chǎn)生芯片采用MAX

17、038芯片；信號產(chǎn)生芯片的工作由ARM處理器LPC2103控制；信號的放大基于高速運放AD811；電平轉(zhuǎn)換基于MAX232芯片進行；頻率的微調(diào)基于DAC0832及LM324進行。論文首先介紹了基于ARM的函數(shù)信號發(fā)生模塊的設(shè)計方案；其次對課題實現(xiàn)的相關(guān)技術(shù)及芯片進行了介紹，包括ARM技術(shù)、LPC2103、MAX038、AD811、DAC0832、LM324、B0505、CD4051及MAX232等芯片；在此基礎(chǔ)上，進行了模塊硬件原理圖的

18、設(shè)計；最后進行了PCB的設(shè)計制作。</p><p>　　所設(shè)計的信號發(fā)生模塊以LPC2103開發(fā)板為基礎(chǔ)結(jié)合軟件進行了調(diào)試，運行正常，功能符合設(shè)計要求。</p><p>　　關(guān)鍵詞：信號發(fā)生模塊；ARM；LPC2103； MAX038</p><p>　　The Hardware Design of Multi Function Signal Generating

19、Module</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Function Signal Generator is one of the foundmental devices in electronic measurement, electronic product design and debugging, and experimen

20、t of electronic-related courses. </p><p>　　The Paper for the signal generator in the extensive application of electronic design field, will combine the function signal generator module, ARM and EDA technolog

21、y, and then complete a multi-functional, portable and easy operation function signal generator module design. Function signal generator based on MAX038 chip; Signal generated by the ARM processor chip LPC2103 control; Si

22、gnal amplification based on high-speed op AD811; Level converter based on MAX232 chip; Frequency tuning were based o</p><p>　　Combinig with software design,the designed signal generator module is debugged an

23、d tested by the use of LPC2103 development board.The debug result shows that the module works well,satisfying the design requirements.</p><p>　　Key words: signal generator module; ARM; LPC2103; MAX038</p&

24、gt;<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　目 錄III</b></p><p><b>　　1 緒論1</b>

25、</p><p><b>　　1.1前言1</b></p><p>　　1.2課題研究的意義1</p><p>　　1.3相關(guān)技術(shù)現(xiàn)狀2</p><p>　　1.3.1波形產(chǎn)生技術(shù)2</p><p>　　1.3.2ARM技術(shù)現(xiàn)狀2</p><p>　　1.3.3E

26、DA技術(shù)的現(xiàn)狀4</p><p>　　1.4課題的主要研究內(nèi)容5</p><p>　　1.5課題研究的重點、難點5</p><p>　　1.5.1課題研究的重點5</p><p>　　1.5.2課題研究的難點6</p><p>　　1.6論文的結(jié)構(gòu)安排6</p><p>　　2 系

27、統(tǒng)設(shè)計方案7</p><p>　　2.1系統(tǒng)功能概述7</p><p>　　2.2課題設(shè)計及方案論證7</p><p>　　2.2.1制作函數(shù)發(fā)生器的方案一7</p><p>　　2.2.2制作函數(shù)發(fā)生器的方案二7</p><p>　　2.2.3制作函數(shù)發(fā)生器的方案三7</p><p&g

28、t;　　2.2.4制作函數(shù)發(fā)生器的方案四7</p><p>　　2.3系統(tǒng)整體方案選擇8</p><p>　　2.4相關(guān)技術(shù)選擇8</p><p>　　2.4.1處理器的選擇8</p><p>　　2.4.2信號產(chǎn)生芯片的選擇9</p><p>　　2.4.3電壓轉(zhuǎn)化芯片的選擇9</p>&l

29、t;p>　　2.4.4電平轉(zhuǎn)換芯片的選擇9</p><p>　　2.4.5功率（信號）放大芯片的選擇10</p><p>　　3 相關(guān)技術(shù)介紹11</p><p>　　3.1LPC2103處理器11</p><p>　　3.2信號發(fā)生模塊MAX038芯片12</p><p>　　3.3電平轉(zhuǎn)換模塊MA

30、X232芯片13</p><p>　　3.4DAC0832芯片的介紹14</p><p>　　3.5CD4501芯片的介紹15</p><p>　　3.6B0505芯片15</p><p>　　3.7LM324芯片16</p><p>　　3.8TLC5618芯片17</p><p>

31、;　　3.9AD811芯片17</p><p>　　4 系統(tǒng)硬件原理設(shè)計18</p><p>　　4.1電源模塊電路設(shè)計18</p><p>　　4.1.1 5V—1.8V電源轉(zhuǎn)換電路設(shè)計18</p><p>　　4.1.2 5V—3.3V電源轉(zhuǎn)換電路設(shè)計18</p><p>　　4.1.3 5V— -5V

32、電源轉(zhuǎn)換電路設(shè)計18</p><p>　　4.2硬件功能及模塊化分19</p><p>　　4.3LPC2103處理器電路設(shè)計19</p><p>　　4.3.1處理器電路排列19</p><p>　　4.3.2去耦電路的設(shè)計20</p><p>　　4.3.3晶振電路的設(shè)計21</p>&l

33、t;p>　　4.3.4復位電路的設(shè)計22</p><p>　　4.3.5JTAG接口電路的設(shè)計23</p><p>　　4.4基于MAX038的信號產(chǎn)生電路設(shè)計25</p><p>　　4.4.1波形選擇電路設(shè)計25</p><p>　　4.4.2頻段選擇電路設(shè)計26</p><p>　　4.4.3D/

34、A轉(zhuǎn)換電路設(shè)計28</p><p>　　4.4.4占空比微調(diào)電路設(shè)計28</p><p>　　4.4.5頻率微調(diào)電路設(shè)計29</p><p>　　4.5電平轉(zhuǎn)換模塊電路設(shè)計31</p><p>　　4.6信號放大電路設(shè)計32</p><p>　　5 系統(tǒng)調(diào)試33</p><p>　

35、　5.1系統(tǒng)硬件調(diào)試33</p><p>　　5.2軟硬件聯(lián)調(diào)35</p><p>　　5.3遇到問題改進35</p><p><b>　　6 結(jié)論36</b></p><p>　　6.1設(shè)計總結(jié)36</p><p>　　6.2設(shè)計收獲和體會36</p><p&g

36、t;　　6.3設(shè)計不足和改進37</p><p><b>　　參考文獻38</b></p><p><b>　　致 謝40</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）知識產(chǎn)權(quán)聲明41</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）獨創(chuàng)性聲明42</p><p>　　附錄A

37、 系統(tǒng)整體原理圖43</p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1前言</b></p><p>　　函數(shù)信號發(fā)生器是電子測量，電子產(chǎn)品及設(shè)備開發(fā)調(diào)試及電子工程相關(guān)課程實驗必備的儀器設(shè)備之一，除供通信，儀表和信號采集處理，自動控制系統(tǒng)測試用外，還廣泛用于其他非電測量領(lǐng)域。本課題的名稱

38、是“多功能函數(shù)信號發(fā)生模塊的硬件設(shè)計”，針對信號發(fā)生器在電子設(shè)計領(lǐng)域的廣泛應用而提出，將結(jié)合函數(shù)信號產(chǎn)生模塊、ARM技術(shù)及面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù)，完成一套多功能、便攜且操作簡單方便的函數(shù)信號產(chǎn)生模塊的設(shè)計。課題主要完成整個模塊的硬件原理設(shè)計及核心功能實物的焊接、制作及調(diào)試。</p><p>　　1.2課題研究的意義</p><p>　　課題將結(jié)合函數(shù)信號發(fā)生芯片和ARM處理器設(shè)計一個可以產(chǎn)生多種

39、波形，頻率范圍寬，使用方便，便于攜帶的函數(shù)信號發(fā)生模塊，可用于各種需要信號源的場合。隨著電子儀器設(shè)備的數(shù)字化、智能化、ARM處理器越來越多的應用到實驗儀器設(shè)備中，不僅提高了設(shè)備的效率，而且增強了設(shè)備的功能，減小了設(shè)備體積。本課題研究的信號發(fā)生模塊，在生產(chǎn)實踐和科技領(lǐng)域中有著廣泛的應用。能夠產(chǎn)生多種波形，如三角波，鋸齒波，矩形波（含方波），正弦波的信號發(fā)生模塊被稱為函數(shù)信號發(fā)生模塊。函數(shù)信號發(fā)生器是電子測量，電子產(chǎn)品及設(shè)備開發(fā)調(diào)試及電子工

40、程相關(guān)課程實驗必備的儀器設(shè)備之一，其主要應用場合有：</p><p>　　（1） 供通信，儀表和信號采集處理，自動控制系統(tǒng)測試用，作為測試信號源。例如在通信，廣播，電視系統(tǒng)中，都需要射頻（高頻）發(fā)射這里的發(fā)射波就是載波，把音頻（低頻），視頻信號或脈沖信號運載出去，就需要能夠產(chǎn)生高頻的信號源。</p><p>　　（2） 應用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，如高頻感應加熱，熔煉，超聲診斷核磁共振成像等都需要

41、功率或大或小，頻率或高或低的信號源。</p><p>　?。?） 應用于電子實驗中，產(chǎn)生信號，并以其為基礎(chǔ)分析電路系統(tǒng)的功能并進行電路系統(tǒng)的調(diào)試。</p><p>　?。?） 還可廣泛用于其他一些非電測量領(lǐng)域。</p><p>　　傳統(tǒng)的信號源一般體積較大，并且通常是不具備通過計算進進行操作的功能的，在一些特定的應用場合使用不是很方便。本課題將結(jié)合函數(shù)信號發(fā)生芯片和

42、ARM處理器設(shè)計一個可以產(chǎn)生多種波形，頻率范圍寬，使用方便，便于攜帶的函數(shù)信號發(fā)生模塊，可應用在各種需要產(chǎn)生信號源的場合。信號產(chǎn)生模塊是電子設(shè)計及實驗最常用的設(shè)備之一，設(shè)計便攜、使用方便、功能強大的信號產(chǎn)生模塊具有很好的實際意義和使用價值。</p><p><b>　　1.3相關(guān)技術(shù)現(xiàn)狀</b></p><p>　　在本課題的研究及設(shè)計過程中綜合運用了ARM技術(shù)、波形

43、產(chǎn)生技術(shù)、EDA技術(shù)。現(xiàn)對課題實現(xiàn)的相關(guān)技術(shù)現(xiàn)狀做簡要的介紹：</p><p>　　1.3.1波形產(chǎn)生技術(shù)</p><p>　　信號發(fā)生模塊是各種測試和實驗過程中不可缺少的工具。而且信號發(fā)生模塊的設(shè)計方法多，設(shè)計技術(shù)也越來越先進。隨著我國經(jīng)濟和科技的發(fā)展，信號發(fā)生模塊的設(shè)計方式有以下幾種：</p><p>　　(1) 利用振蕩電路和整形電路</p>&

44、lt;p>　　用這種信號產(chǎn)生方法，信號源功能較少，波形不豐富，精度不高，頻率上最高只能達到300KHZ，無法產(chǎn)生更高頻率的信號；在調(diào)節(jié)方式上,頻率和占空比不能獨立調(diào)節(jié)，兩者相互影響，其工作不穩(wěn)定。</p><p>　　(2) 采用專用直接數(shù)字合成DDS芯片</p><p>　　用這種方式設(shè)計的的函數(shù)信號發(fā)生模塊理論上講能產(chǎn)生任意波形并達到很高的頻率，但成本較高。</p>

45、<p>　　(3) 利用DDS波形產(chǎn)生技術(shù)</p><p>　　用FPGA和單片機相結(jié)合的方式實現(xiàn)頻率控制。這種方式能夠產(chǎn)生任意波形的信號，并且所能達到的信號頻率也較高，但需要大規(guī)模的FPGA，并且設(shè)計實現(xiàn)相對較復雜。</p><p>　　(4) 采用單片集成芯片的函數(shù)信號發(fā)生模塊，如MAX038芯片。</p><p>　　集成的函數(shù)信號發(fā)生模塊可以達到

46、很高的頻率，精度好，且易于調(diào)試，也被稱為高頻精密函數(shù)信號發(fā)生模塊IC。在函數(shù)信號產(chǎn)生、頻率合成器，脈寬調(diào)制器等電路的設(shè)計上，都是優(yōu)選的器件；例如MAX038可以達到很高的頻率，精度好，且易于調(diào)試，因此它被稱為高頻精密函數(shù)信號發(fā)生模塊IC。在頻率合成器，脈寬調(diào)制器等電路的設(shè)計上，MAX038都是優(yōu)選的器件。它克服了以上中的缺點可以達到更高的技術(shù)指標。</p><p>　　1.3.2ARM技術(shù)現(xiàn)狀</p>

47、<p>　　ARM（Advanced RISC Machines），既可以認為是一個公司的名字，也可以認為是對一類微處理器的通稱，還可以認為是一種技術(shù)的名字。1991年ARM公司成立于英國劍橋，主要出售芯片設(shè)計技術(shù)的授權(quán)。目前，采用ARM技術(shù)知識產(chǎn)權(quán)（IP）核的微處理器，即我們通常所說的ARM微處理器，已遍及工業(yè)控制、消費類電子產(chǎn)品、通信系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、無線系統(tǒng)等各類產(chǎn)品?；贏RM技術(shù)的微處理器應用約占據(jù)了32位RISC

48、微處理器75%以上的市場份額，ARM技術(shù)正在逐步滲入到生活的各個方面。</p><p>　　到目前為止，ARM微處理器及技術(shù)的應用幾乎已經(jīng)深入到各個領(lǐng)域，內(nèi)核有以下幾種：</p><p>　　ARM7處理器采用了ARMV4T（馮·諾依曼）體系結(jié)構(gòu)，這種體系結(jié)構(gòu)將程序指令存儲器和數(shù)據(jù)存儲器合并在一起[2]。主要特點就是程序和數(shù)據(jù)共用一個存儲空間，程序指令存儲地址和數(shù)據(jù)存儲地址指向同

49、一個存儲器的不同物理位置，采用單一的地址及數(shù)據(jù)總線，程序指令和數(shù)據(jù)的寬度相同。這樣，處理器在執(zhí)行指令時，必須先從存儲器中取出指令進行譯碼，再取操作數(shù)執(zhí)行運算?？傮w來說ARM7體系結(jié)構(gòu)具有三級流水、空間統(tǒng)一的指令與數(shù)據(jù)Cache、平均功耗為0.6mW/MHz、時鐘速度為66MHz、每條指令平均執(zhí)行1.9個時鐘周期等特性。其中的ARM710、ARM720和ARM740為內(nèi)帶Cache的ARM核。ARM7指令集同Thumb指令集擴展組合在一起

50、，可以減少內(nèi)存容量和系統(tǒng)成本。同時，它還利用嵌入式ICE調(diào)試技術(shù)來簡化系統(tǒng)設(shè)計，并用一個DSP增強擴展來改進性能。ARM7體系結(jié)構(gòu)是小型、快速、低能耗、集成式的RISC內(nèi)核結(jié)構(gòu)。該產(chǎn)品的典型用途是數(shù)字蜂窩電話和硬盤驅(qū)動器等，目前主流的ARM7內(nèi)核是ARM7TDMI、ARM7TDMI-S、ARM7EJ-S、ARM720T?，F(xiàn)在市場上用得最多的ARM7處理器有Samsun</p><p>　　ARM9處理器采用ARM

51、V4T（哈佛）[3]體系結(jié)構(gòu)。這種體系結(jié)構(gòu)是一種將程序指令存儲和數(shù)據(jù)存儲分開的存儲器結(jié)構(gòu)，是一種并行體系結(jié)構(gòu)。其主要特點是程序和數(shù)據(jù)存儲在不同的存儲空間中，即程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。它們是兩個相互獨立的存儲器，每個存儲器獨立編址、獨立訪問。與兩個存儲器相對應的是系統(tǒng)中的4套總線，程序的數(shù)據(jù)總線和地址總線，數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)總線和地址總線。這種分離的程序總線和數(shù)據(jù)總線可允許在一個機器周期內(nèi)同時獲取指令字和操作數(shù)，從而提高了執(zhí)行速度，使數(shù)據(jù)的吞吐量

52、提高了一倍。又由于程序和數(shù)據(jù)存儲器在兩個分開的物理空間中，因而取指和執(zhí)行能完全重疊。ARM9采用五級流水處理及分離的Cache結(jié)構(gòu)，平均功耗為0.7mW/MHz。時鐘速度為120MHz~200MHz，每條指令平均執(zhí)行1.5個時鐘周期[4]。與ARM7處理器系列相似，其中的ARM920、ARM940和ARM9E處理器均為含有Cache的CPU核，性能為132MIPS（120MHz時鐘，3.3V供電）或220MIPS（200MHz時鐘）。A

53、RM9處理器同時也配備Thumb指令擴展、調(diào)試和Harvard總線。在生產(chǎn)工藝相同的情況下，性能</p><p>　　ARM10E處理器采用ARMVST體系結(jié)構(gòu)[6]，可以分為六級流水處理，采用指令與數(shù)據(jù)分離的Cache結(jié)構(gòu)，平均功耗1000mW，時鐘速度為300MHz，每條指令平均執(zhí)行1.2個時鐘周期。ARM10TDMI與所有ARM核在二進制級代碼中兼容，內(nèi)帶高速32×16 MAC，預留DSP協(xié)處理器

54、接口。其中的VFP10（向量浮點單元）為七級流水結(jié)構(gòu)。其中的ARM1020T處理器則是由ARMl0TDMI、32KB指令、數(shù)據(jù)Caches及MMU部分構(gòu)成的。其系統(tǒng)時鐘高達300MHz時鐘，指令Cache和數(shù)據(jù)Cache分別為32KB，數(shù)據(jù)寬度為64位，能夠支持多種商用操作系統(tǒng)，適用于下一代高性能手持式因特網(wǎng)設(shè)備及數(shù)字式消費類應用。主流的ARM10內(nèi)核是ARM1020E、ARM1022E、ARM1026EJ-S等。</p>

55、<p>　　1.3.3EDA技術(shù)的現(xiàn)狀</p><p>　　電子設(shè)計自動化（Electronic Design Automation， EDA）技術(shù)是在電子計算機輔助設(shè)計技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的計算機軟件系統(tǒng)，是指以計算機為工作平臺，融合了應用電子技術(shù)、計算機技術(shù)、信息處理及智能化技術(shù)的最新成果，進行電子產(chǎn)品的自動化設(shè)計 [3]。EDA技術(shù)是現(xiàn)代信息技術(shù)飛速發(fā)展的關(guān)鍵性技術(shù)之一，在經(jīng)濟建設(shè)、科技工程進步以

56、及國防現(xiàn)代化建設(shè)中起著根本性的推動作用。EDA技術(shù)是伴隨著計算機、集成電路、電子系統(tǒng)的設(shè)計發(fā)展起來的，至今已有30多年的歷程。目前，國內(nèi)常用的EDA軟件主要有Multisim、PSPICE、ORCAD、Protel等。</p><p>　?。?） Multisim Multisim軟件是由EDA工具軟件EWB(Electronics workbench)發(fā)展而來的，是EWB的升級版本。Multisim提供了一個

57、非常大的元件數(shù)據(jù)庫，并提供原理圖輸入接口、全部的數(shù)模Spice仿真功能、VHDL/Verilog設(shè)計接口與仿真功能、FPGA/CPLD綜合、RF設(shè)計能力和后處理功能，還可以進行從原理圖到PCB布線工具包（如：Electronics Worbench 的Ultiboard）的無縫隙數(shù)據(jù)傳輸，界面直觀，操作方便。</p><p>　?。?） PSPICE PSPICE是（popular simulation pro

58、gramwith intergrated circuit emphasis)側(cè)重于集成電路的通用模擬程序的簡稱。它是美國加州大學伯克利分校于1972年開發(fā)的電路仿真程序，1984年1月由美國Microsim公司首次推出。它是由Spice發(fā)展而來的面向PC機的通用電路模擬分析軟件。功能強大，包括電路圖繪制功能、電路模擬仿真功能、圖形后處理功能和元器件符號制作功能，以圖形方式輸入，自動進行電路檢查，生成網(wǎng)表，模擬和計算電路。它在眾多的計算機

59、輔助設(shè)計工具軟件中，以精度高、受到用戶的歡迎。</p><p>　　（3） ORCAD ORCAD是由ORCAD公司于20世紀80年代末推出的EDA軟件。目前OrCAD功能包括：供設(shè)計輸入的Orcad CaptureR，供類比與混合訊號模擬用的 PSpiceR A/D Basics，供電路板設(shè)計的 Orcad LayoutR 以及供高密度電路板自動繞線的SPECCTRAR 4U，而新加入的SPECCTRA，用以

60、支援設(shè)計日益復雜的各種高速、高密度印刷電路板設(shè)計。SPECCTRA 提供設(shè)計師一種以形狀為基礎(chǔ)的，功能強大的繞線器，可在減少使用者介入情況下完成各種復雜設(shè)計。</p><p>　?。?） Protel Protel是PROTEL公司在20世紀80年代末推出的CAD工具，是PCB設(shè)計者的首選軟件。它較早在國內(nèi)使用，普及率最高，有些高校的電路專業(yè)還專門開設(shè)Protel課程，幾乎所在的電路公司都要用到它。早期的Pro

61、tel主要作為印刷板自動布線工具使用，現(xiàn)在普遍使用的是Protel99SE，它是個完整的全方位電路設(shè)計系統(tǒng)，包含了電原理圖繪制、模擬電路與數(shù)字電路混合信號仿真、多層印刷電路板設(shè)計（包含印刷電路板自動布局布線），可編程邏輯器件設(shè)計、圖表生成、電路表格生成、支持宏操作等功能，并具有Client/Server客戶/服務器體系結(jié)構(gòu)，同時還兼容一些其它設(shè)計軟件的文件格式，如ORCAD、PSPICE、EXCEL等。使用多層印制線路板的自動布線，可實

62、現(xiàn)高密度PCB的100%布通率。但它最具代表性的是電路設(shè)計和PCB設(shè)計。</p><p>　　在這些EDA軟件中，Protel軟件功能強大、界面友好、使用方便，得到了廣泛的應用。</p><p>　　1.4課題的主要研究內(nèi)容</p><p>　　本課題將結(jié)合集成函數(shù)信號產(chǎn)生芯片、ARM處理器及EDA工具完成一套能產(chǎn)生多種波形，且使用簡單方便的函數(shù)信號發(fā)生模塊的硬件設(shè)

63、計。所設(shè)計的硬件電路包括LPC2103處理器的電路設(shè)計、MAX038的信號產(chǎn)生電路設(shè)計，電平轉(zhuǎn)換電路設(shè)計，信號放大電路設(shè)計及電源電路設(shè)計。課題研究與設(shè)計主要進行的工作有如下的幾個方面：</p><p>　?。?）查閱相關(guān)資料，熟悉課題的設(shè)計思想，并最終確定系統(tǒng)的設(shè)計方案。在查閱相關(guān)技術(shù)資料的基礎(chǔ)上，確定了以ARM處理器和集成信號波形發(fā)生芯片為核心的硬件電路設(shè)計方案。</p><p>　?。?/p>

64、2）在設(shè)計方案確定的基礎(chǔ)上，通過查閱芯片資料來確定芯片的選型，進而完成整個系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計和繪制，并完成系統(tǒng)的PCB布線。系統(tǒng)中ARM選用LPC2103，信號發(fā)生模塊芯片選用MAX038，電平轉(zhuǎn)換芯片選用MAX232，信號放大模塊選用AD811芯片。</p><p>　?。?）焊接制作出硬件實物圖并完成調(diào)試。在硬件原理設(shè)計完成的基礎(chǔ)上，焊接完成信號波形生成部分的實物的焊接與制作。</p><

65、p>　?。?）完成所設(shè)計的信號產(chǎn)生模塊的調(diào)試工作。調(diào)試時先進行信號波形生成部分的的調(diào)試，然后結(jié)合EASYARM2103開發(fā)板進行控制功能的調(diào)試。</p><p>　　1.5課題研究的重點、難點</p><p>　　1.5.1課題研究的重點</p><p>　　本課題是利用ARM技術(shù)，借助信號發(fā)生器現(xiàn)成模塊MAX038，通過外圍電路的設(shè)計來實現(xiàn)各項相應技術(shù)指標要

66、求，工作重點如下：</p><p>　　（1）查閱相關(guān)資料并加以確定設(shè)計思路，明確系統(tǒng)功能，完成系統(tǒng)功能模塊的設(shè)計；</p><p>　?。?）在系統(tǒng)需求及設(shè)計技術(shù)指標的要求下，根據(jù)設(shè)計方案選擇芯片并加以論證方案；</p><p>　?。?）在方案設(shè)計的基礎(chǔ)上，結(jié)合技術(shù)指標設(shè)計原理圖及PCB制作，并配合軟件設(shè)計人員進行程序調(diào)試。</p><p&g

67、t;　　1.5.2課題研究的難點</p><p>　　在整個設(shè)計工作中，如何采用有效的方式通過操作進行信號的控制使其信號穩(wěn)定及避免干擾這是工作的難點所在，需要在PCB設(shè)計及硬件原理設(shè)計時綜合考慮各種抗干擾措施。同時，在系統(tǒng)設(shè)計中如何將各種技術(shù)融合在一起完成整個系統(tǒng)的功能也是要進行深入研究的內(nèi)容。</p><p>　　1.6論文的結(jié)構(gòu)安排</p><p>　　論文由六

68、章組成，主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排如下：</p><p>　　第1章 緒論：闡述本課題的背景，課題來源與意義，介紹制作信號發(fā)生的相關(guān)技術(shù)現(xiàn)狀。</p><p>　　第2章 課題設(shè)計方案：介紹課題設(shè)計方案，課題實現(xiàn)的各種方案加以論證并確定本課題設(shè)計方案。</p><p>　　第3章 相關(guān)技術(shù)介紹：本章主要介紹相關(guān)技術(shù)介紹，闡述每個系統(tǒng)模塊的功能，并選擇性價比較好的芯片等方面的

69、內(nèi)容。</p><p>　　第4章 信號產(chǎn)生模塊硬件設(shè)計：主要介紹硬件原理圖的設(shè)計，具體介紹各部分的原理圖設(shè)計。</p><p>　　第5章 系統(tǒng)調(diào)試及性能分析：主要介紹系統(tǒng)調(diào)試及性能分析，闡述整個系統(tǒng)在制作完成后的軟件及硬件的相關(guān)參數(shù)檢測以及整體系統(tǒng)的運行檢查和聯(lián)調(diào)。</p><p>　　第6章 設(shè)計總結(jié)：主要介紹系統(tǒng)設(shè)計總結(jié)，主要包括設(shè)計收獲和體會，整個設(shè)計工作

70、的不足之處和需要改進的方面。</p><p><b>　　2 系統(tǒng)設(shè)計方案</b></p><p><b>　　2.1系統(tǒng)功能概述</b></p><p>　　課題將結(jié)合集成函數(shù)信號產(chǎn)生芯片、ARM處理器及EDA工具完成一套多功能函數(shù)信號發(fā)生模塊的硬件設(shè)計。對于函數(shù)信號發(fā)生模塊的設(shè)計功能概述如下：</p>

71、<p>　?。?）能夠產(chǎn)生多種波形，包括三角波、方波、正弦波；</p><p>　?。?）具有信號放大作用；</p><p>　?。?）能夠控制信號產(chǎn)生模塊；</p><p>　?。?）能接收上位機的指令，進行相應的設(shè)置和功能控制。</p><p>　　本課題設(shè)計的信號發(fā)生模塊的主要性能指標要求如下：</p><

72、p>　?。?）可產(chǎn)生多種波形，包括正弦波、方波、三角波；</p><p>　?。?）產(chǎn)生的信號的頻率為：0.1Hz~20MHZ（八個頻段）；</p><p>　　（3）信號幅度（0~5V），信號占空比（10%~90%），頻率可連續(xù)調(diào)節(jié)（50%）；</p><p>　?。?）信號發(fā)生模塊要求體積小，便于攜帶且使用方便。</p><p>　

73、　課題將結(jié)合ARM處理器LPC2103，函數(shù)信號發(fā)生模塊及EDA工具Protel99SE完成整個函數(shù)信號發(fā)生模塊的硬件設(shè)計。 </p><p>　　2.2課題設(shè)計及方案論證</p><p>　　2.2.1制作函數(shù)發(fā)生器的方案一</p><p>　　利用振蕩電路和整形電路。特點：功能較少，精度不高，頻率上只有300KHZ，無法產(chǎn)生更高頻率的信號，調(diào)節(jié)方式，頻率和占空比

74、不能獨立調(diào)節(jié)，兩者相互影響，其工作不穩(wěn)定。</p><p>　　2.2.2制作函數(shù)發(fā)生器的方案二</p><p>　　利用DDS波形產(chǎn)生技術(shù)，采用FPGA和單片機相結(jié)合的方式實現(xiàn)頻率控制。特點：只產(chǎn)生三種常見波形，需要大規(guī)模的FPGA。</p><p>　　2.2.3制作函數(shù)發(fā)生器的方案三</p><p>　　采用專用直接數(shù)字合成DDS芯片的

75、函數(shù)信號發(fā)生模塊。特點：能產(chǎn)生任意波形并達</p><p>　　到很高的頻率，但成本較高。</p><p>　　2.2.4制作函數(shù)發(fā)生器的方案四</p><p>　　采用單片集成芯片的函數(shù)信號發(fā)生模塊，如MAX038。特點：MAX038[16]達到很高的頻率，精度好，且易于調(diào)試，因此它被稱為高頻精密函數(shù)信號發(fā)生模塊IC。在頻率合成器，脈寬調(diào)制器等電路的設(shè)計上，MAX

76、038都是優(yōu)選的器件。它克服了以上中的缺點可以達到更高的技術(shù)指標。</p><p>　　2.3系統(tǒng)整體方案選擇</p><p>　　比較以上四種方案，從工程實用性及性價比方面比較，首選方案四，不僅簡化了系統(tǒng)復雜度還節(jié)約了硬件成本。設(shè)計的函數(shù)發(fā)生器便于攜帶，且還具有可調(diào)范圍大、精度高、信號穩(wěn)定等特點。</p><p>　　通過對各種信號產(chǎn)生方式進行研究及對比分析，以及

77、相關(guān)文獻資料的查閱，對本課題的實現(xiàn)提出以下的設(shè)計方案：</p><p>　　圖1 信號發(fā)生模塊整體設(shè)計方案</p><p>　　本課題的設(shè)計方案的工作原理如下：</p><p>　　（1）上位機（操作界面）主要用來發(fā)出操作指令和顯示結(jié)果數(shù)據(jù)，一般為PC計算機，在屏幕上顯示各種信號變化，負責數(shù)據(jù)的存儲、歷史數(shù)據(jù)分析、趨勢分析，此外還可以將系統(tǒng)的控制參數(shù)傳輸給ARM處

78、理器，直接發(fā)出操控命令。</p><p>　?。?）ARM處理器LPC2103作為系統(tǒng)控制中心，是用來處理上位機發(fā)來的數(shù)據(jù)及指令，并作出響應將指令傳送給信號產(chǎn)生芯片。</p><p>　?。?）MAX038作為函數(shù)發(fā)生器的核心，一方面通過接收ARM處理器傳送的數(shù)據(jù)，一方面將產(chǎn)生三角波、方波、正弦波傳送給信號放大電路。</p><p>　　（4）電平轉(zhuǎn)換部分采用MAX

79、232芯片，完成TTL電平與RS232電平之間的轉(zhuǎn)換，從而建立起 ARM處理器及上位機之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換及通信通道。</p><p>　?。?）信號放大電路對MAX038傳送出來的信號進行放大處理。通過高速型放大器AD811實現(xiàn)信號放大，從而實現(xiàn)信號峰峰值技術(shù)指標要求。</p><p><b>　　2.4相關(guān)技術(shù)選擇</b></p><p>　　2

80、.4.1處理器的選擇</p><p>　　處理器選用ARM7系列的32位處理器LPC2103。LPC2103是一個具有通用目的32位微處理器，它尺寸小、功耗低、價格便宜等明顯優(yōu)點，非常適合于那些將小型化作為主要要求的應用。LPC2103基于一個支持實時仿真的ARM7TDMI-S CPU，并帶有8kB和32kB嵌入的高速Flash存儲器。128位寬度的存儲器接口和獨特的加速結(jié)構(gòu)使32位代碼能夠在最大時鐘速率下運行。

81、這可以使得中斷服務程序和DSP算法中重要功能的性能較Thumb模式提高30%。對代碼規(guī)模有嚴格控制的應用可使用16位Thumb模式將代碼規(guī)模降低超過30%，而性能的損失卻很小。由于2103非常小的尺寸和極低的功耗，非常適合于那些將小型化作為主要要求的應用。多個UART、SPI、SSP和2個I2C總線組成的混合串行通信接口和片內(nèi)2kB/4kB/8kB的SRAM一起作用，可使得LPC2103非常適合用來實現(xiàn)通信網(wǎng)關(guān)和協(xié)議轉(zhuǎn)換器、數(shù)學協(xié)處理器

82、以及足夠大空間的緩沖區(qū)的強大處理功能。而多個32位和16位的定時器、一個經(jīng)改良后的10位ADC、PWM特性(通過所有定時器上的一個輸出匹配來實現(xiàn))和32個快速GPIO(含有多達9個邊沿或</p><p>　　2.4.2信號產(chǎn)生芯片的選擇</p><p>　　MAX038是MAXIM公司生產(chǎn)的一種具有高頻、高精度、低輸出電阻而且驅(qū)動能力很強的函數(shù)信號發(fā)生器芯片。它的內(nèi)部電路主要由振蕩器、振蕩

83、頻率控制器、2.5 V基準電壓源、正弦波形發(fā)生器、比較器、多路模擬開關(guān)、相位比較器組成。</p><p>　　MAX038主要性能特點如下：</p><p>　　? 能精密地產(chǎn)生正弦波、矩形波(含方波)、三角波信號。</p><p>　　? 頻率范圍從0.1 Hz～20 MHz，最高可達40MHz，各種波形的輸出幅度均為2 V(P-P)。</p>&l

84、t;p>　　? 占空比調(diào)節(jié)范圍寬，占空比和頻率均可單獨調(diào)節(jié)，二者互不影響，占空比最大調(diào)節(jié)范圍為10％～90％。</p><p>　　? 波形失真小，正弦波失真度小于0.75%，占空比調(diào)節(jié)時的非線性度低于2%。</p><p>　　? 采用±5 V雙電源供電，允許有5%變化范圍，電源電流為80 mA，典型功耗400 mW，工作溫度范圍為0～70℃。</p>&l

85、t;p>　　? 內(nèi)設(shè)2.5 V電壓基準，可利用該電壓設(shè)定FADJ、DADJ的電壓值，從而實現(xiàn)頻率微調(diào)和占空比調(diào)節(jié)。</p><p>　　2.4.3電壓轉(zhuǎn)化芯片的選擇</p><p>　　利用 LM1117-3.3、LM1117-1.8電路獲得3.3V電壓和1.8V電壓，使LPC2103內(nèi)核與外核管腳正常工作；由于日常電源電路利用USB 5V 供電，利用B0505電壓轉(zhuǎn)換器電路連接實現(xiàn)

86、-5V電源供電，實現(xiàn)MAX038的±5 V雙電源供電。</p><p>　　2.4.4電平轉(zhuǎn)換芯片的選擇</p><p>　　MAX232該產(chǎn)品是由德州儀器公司（TI）推出的一款兼容RS232標準的芯片。由于電腦串口RS232電平是-10V、+10V，而一般的單片機應用系統(tǒng)的信號電壓是TTL電平0 V、+5V，MAX232就是用來進行電平轉(zhuǎn)換的，該器件包含2驅(qū)動器、2接收器和一個

87、電壓發(fā)生器電路提供TIA/EIA-232-F電平。該器件符合TIA/EIA-232-F標準，每一個接收器將TIA/EIA-232-F電平轉(zhuǎn)換成5-V TTL/CMOS電平。每一個發(fā)送器將TTL/CMOS電平轉(zhuǎn)換成TIA/EIA-232-F電平。</p><p>　　MAX232應用電路，注意電容接法。232是電荷泵芯片，可以完成兩路TTL/RS-232電平的轉(zhuǎn)換，它的9、10、11、12引腳是TTL電平端，用來連

88、接單片機的。</p><p>　　MAX232獲得正負電源的另一種方法 在單片機控制系統(tǒng)中，我們時常要用到數(shù)/模（D/A）或者模/數(shù)(A/D)變換以及其它的模擬接口電路，這里面要經(jīng)常用到正負電源，例如：9V，-9V；12V，-12V。這些電源僅僅作為數(shù)字和模擬控制轉(zhuǎn)換接口部件的小功率電源。在控制板上，我們有的只是5V電源，可又有很多方法獲得非5V電源。外接DC-DC變換，MAX232是TTL—RS232電平轉(zhuǎn)換的

89、典型芯片，按照芯片的推薦電路，取振蕩電容為uF的時候，若輸入為5V，輸出可以達到-14V左右，輸入為0V，輸出可以達到14V，在扇出電流為20mA的時候，處處電壓可以穩(wěn)定在12V和-12V。因此，在功耗不是很大的情況下，可以將MAX232的輸出信號經(jīng)穩(wěn)壓塊后作電源使用。</p><p>　　2.4.5功率（信號）放大芯片的選擇</p><p>　　由于MAX038產(chǎn)生的各種波形的輸出幅度均

90、為2 V(P-P)，而設(shè)計指標要求的峰峰值是5V，需要對輸出的信號進行一定的幅度放大；在信號源的最后一級加上放大電路，除對幅度有一定放大外，同時也進行一定的功率放大，以提高信號源的負載能力。</p><p>　　AD811是一個寬帶高速電流反饋型運算放大器，MAX038產(chǎn)生的各種波形的輸出幅度均為2 V(P-P)。為達到本設(shè)計技術(shù)指標要求，選用AD811（寬帶高速電流反饋型運算放大器），其小信號帶寬(G=+2時)

91、達120 MHz，輸出電流達100 mA，短路輸出電流可達150 mA。在本課題中，AD811的電壓放大增益為2，主要起功率放大的作用。</p><p><b>　　3 相關(guān)技術(shù)介紹</b></p><p>　　系統(tǒng)在設(shè)計中采用ARM處理器進行接收并發(fā)送指令給信號產(chǎn)生芯片；使用MAX232芯片作為電平轉(zhuǎn)換的核心芯片；使用MAX038芯片作為信號產(chǎn)生芯片；使用AD81

92、1芯片作為信號功率放大芯片；使用protel99 SE完成系統(tǒng)原理圖的設(shè)計及PCB的設(shè)計。</p><p>　　3.1LPC2103處理器</p><p>　　處理器LPC2103是系統(tǒng)的控制核心，LPC2103是一個具有通用目的的32位微處理器，LPC2103基于一個支持實時仿真的ARM7TDMI-S CPU，并帶有8kB和32kB嵌入的高速Flash存儲器。128位寬度的存儲器接口和獨

93、特的加速結(jié)構(gòu)使32位代碼能夠在最大時鐘速率下運行。這可以使得中斷服務程序和DSP算法中重要功能的性能較Thumb模式提高30%。對代碼規(guī)模有嚴格控制的應用可使用16位Thumb模式將代碼規(guī)模降低超過30%，而性能的損失卻很小。由于2103非常小的尺寸和極低的功耗，它們非常適合于那些將小型化作為主要要求的應用，多個UART、SPI到SSP和2個I2C總線組成的混合串行通信接口和片內(nèi)2kB/4kB/8kB的SRAM一起作用，可使得LPC21

94、03非常適合用來實現(xiàn)通信網(wǎng)關(guān)和協(xié)議轉(zhuǎn)換器、數(shù)學協(xié)處理器以及足夠大空間的緩沖區(qū)的強大處理功能。而多個32位和16位的定時器、一個經(jīng)改良后的10位ADC、PWM特性(通過所有定時器上的一個輸出匹配來實現(xiàn))和32個快速GPIO(含有多達9個邊沿或電平有效的外部中斷管腳)使它們特別適用于工業(yè)控制和醫(yī)療系統(tǒng)。它尺寸小、功耗低、價格便宜等</p><p>　　LPC2103主要特性：</p><p>

95、　　? 16/32位ARM7TDMI-S 處理器，極小型LQFP48封裝；</p><p>　　? 2kB/4kB/8kB的片內(nèi)靜態(tài)RAM，8kB/16kB/32kB的片內(nèi)Flash程序存儲器，128位寬的接口/加速器使其實現(xiàn)了70MHz的高速操作；</p><p>　　? 10位的A/D轉(zhuǎn)換器含有8個模擬輸入，每個通道的轉(zhuǎn)換時間低至2.44μs,專用的結(jié)果寄存器使中斷開銷降到最低；<

96、;/p><p>　　? 2個32位的定時器/外部事件計數(shù)器，具有7路捕獲和7路比較通道；</p><p>　　? 2個16位的定時器/外部事件計數(shù)器，具有3路捕獲和7路比較通道；</p><p>　　? 低功耗實時時鐘(RTC)，有獨立的供電電源和專門的32kHz時鐘輸入；</p><p>　　? 多個串行接口，包括2個UART(16C550)，

97、2個快速I2C總線(400kbits/s)以及帶緩沖和可變數(shù)據(jù)長度功能的SPI和SSP；</p><p>　　? 向量中斷控制器，可配置優(yōu)先級和向量地址</p><p>　　? 多達32個可承受5V的通用I/O口；</p><p>　　? 高達13個邊沿或電平有效的外部中斷管腳；</p><p>　　? 通過可編程的片內(nèi)PLL(可能的輸入頻率

98、范圍：10MHz～25MHz)可實現(xiàn)最大為70MHz的CPU時鐘頻率，設(shè)置時間為100μs；</p><p>　　? 片內(nèi)集成的振蕩器，工作在1MHz～25MHz的外部晶體下；</p><p>　　? 節(jié)電模式包括空閑模式、RTC有效的睡眠模式和掉電模式；</p><p>　　? 通過外設(shè)功能的單獨使能/禁止和調(diào)節(jié)外設(shè)時鐘來實現(xiàn)功耗的最優(yōu)化；</p>

99、<p>　　? 通過外部中斷或RTC將處理器從掉電模式中喚醒。</p><p>　　LPC2103管腳定義如圖3.1所示</p><p>　　圖3.1 LPC2103管腳圖</p><p>　　3.2信號發(fā)生模塊MAX038芯片</p><p>　　MAX038芯片是一種高頻精密的函數(shù)發(fā)生器，可產(chǎn)生三角波、正弦波、方波等，且頻率及占

100、空比的控制可獨立進行。MAX038芯片如圖3.2及功能詳解如下。</p><p>　　圖3.2 MAX038芯片管腳圖</p><p>　　MAX038芯片[17]各引腳功能簡述如下：</p><p>　　REF：芯片內(nèi)部2．5 V參考電壓輸出；</p><p><b>　　GND：模擬地；</b></p>

101、;<p>　　A1，A0：輸出波形選擇，TTL／CMOS兼容；</p><p>　　COSC：內(nèi)部震蕩器外接電容；</p><p>　　FADJ，DADJ：輸出頻率、占空比調(diào)節(jié)；</p><p>　　IIN：震蕩頻率控制器電流輸入；</p><p>　　PDI，PDO：內(nèi)部鑒相器輸入、輸出；</p><p&g

102、t;　　SYNC：同步信號輸出，允許內(nèi)部震蕩器與外電路同步；</p><p>　　DGND，DV+：內(nèi)部數(shù)字電路電源；</p><p>　　V+，V-：MAX038電源(+5 V，-5 V)；</p><p>　　OUT：波形輸出端。</p><p>　　MAX038的性能特點:</p><p>　　? 能精密地產(chǎn)生三

103、角波、方波、正弦波信號。</p><p>　　? 頻率范圍從0.1Hz～20MHz，最高可達40MHz，各種波形的輸出幅度均為2V(P-P)。</p><p>　　? 占空比調(diào)節(jié)范圍寬，占空比和頻率均可單獨調(diào)節(jié)，互不影響，占空比最大調(diào)節(jié)范圍10%～90%。</p><p>　　? 波形失真小，正弦波失真度小于0.75%，占空比調(diào)節(jié)時非線性度低于2%。</p&g

104、t;<p>　　? 采用±5V雙電源供電，允許有5%變化范圍，電源電流為80mA，典型功耗400MW，工作溫度范圍為0～70℃。</p><p>　　? 內(nèi)設(shè)2.5V電壓基準，利用控制端FADJ、DADJ實現(xiàn)頻率微調(diào)和占空比調(diào)節(jié)。</p><p>　　3.3電平轉(zhuǎn)換模塊MAX232芯片</p><p>　　串行通訊時要滿足一定的條件，比如電腦

105、的串口是RS232電平的，而處理器的串口是TTL電平的，兩者之間必須有一個電平轉(zhuǎn)換電路，我們采用了專用芯片MAX232進行轉(zhuǎn)換，雖然也可以用幾個三極管進行模擬轉(zhuǎn)換，但是還是用專用芯片更簡單可靠。MAX232是由德州儀器公司（TI）推出的一款兼容RS232標準的芯片。由于電腦串口RS232電平是-10v+10v，而一般的單片機應用系統(tǒng)的信號電壓是TTL電平0 +5v，MAX232就是用來進行電平轉(zhuǎn)換的，該器件包含2驅(qū)動器、2接收器和一個電

106、壓發(fā)生器電路提供TIA/EIA-232-F電平。該器件符合TIA/EIA-232-F標準，每一個接收器將TIA/EIA-232-F電平轉(zhuǎn)換成5-V TTL/CMOS電平。每一個發(fā)送器將TTL/CMOS電平轉(zhuǎn)換成TIA/EIA-232-F電平。MAX232的管腳定義如圖3.3所示。</p><p>　　圖3.3 MAX232的管腳圖</p><p>　　MAX232的主要特性如下：&l

107、t;/p><p>　?。?）單5V電源工作</p><p>　　（2）LinBiCMOSTM工藝技術(shù)</p><p>　?。?）兩個驅(qū)動器及兩個接收器</p><p>　　（4）±30V輸入電平</p><p>　?。?）低電源電流：典型值是8Ma</p><p>　　（6）符合甚至優(yōu)于A

108、NSI標準 EIA/TIA-232-E及ITU推薦標準V.28</p><p>　　（7）ESD保護大于MIL-STD-883（方 法3015）標準的2000V。</p><p>　　3.4DAC0832芯片的介紹</p><p>　　DAC0832是8位的D/A轉(zhuǎn)換器，可以連接數(shù)據(jù)總線為8位、16位或更多位的CPU。當連接8位CPU時，DAC0832的數(shù)據(jù)線DI0

109、～DI7可以直接接到CPU的數(shù)據(jù)總線D0～D7，當連接16位或更多位的CPU時，DAC0832的數(shù)據(jù)線DI0～DI7接到CPU數(shù)據(jù)總線的低8位(D0～D7)，為了提高數(shù)據(jù)總線的驅(qū)動能力，D0～D7可經(jīng)過數(shù)據(jù)總線驅(qū)動器(如74LS244)，再接到DAC0832的數(shù)據(jù)輸入端(DI0～DI7)。DAC0832芯片引腳圖如圖3.4所示。</p><p>　　圖3.4 DAC0832芯片引腳圖</p>

110、<p>　　3.5CD4501芯片的介紹</p><p>　　CD4501為8 通道單刀結(jié)構(gòu)形式，它允許雙向使用，可用于多到一的切換輸出或一到多的輸出切換。當處理器發(fā)出的指令為00時CD4501選擇正弦波并傳送給MAX038芯片的COSC端口使MAX038芯片產(chǎn)生正弦波并輸出；指令為01時CD4501選擇方波并傳送給MAX038芯片的COSC端口使MAX038芯片產(chǎn)生方波并輸出；指令為10時CD450