简易频率特性测试仪论文

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1、2013年全国大学生电子设计竞赛简易频率特性测试仪（E题）【本科组】2013年9月6日II摘要本实验以DDS芯片AD9854为信号发生器，以单片机STM32F103RBT6为核心控制芯片。系统由5个模块组成：正弦扫频信号模块，待测阻容双T网络模块，整形滤波模块，A/D转换模块及显示模块。先以单片机送给AD9854控制字产生1MHZ—40MHZ的扫频信号，经过阻容双T网络检测电路，两路路信号通过AD9283对有效值进行采集后进入单片机进行幅值转换，最终由TFTLCD显示输出。ABSTRACTInthisexperiment,theDDSchipAD9854asthesignalg

2、enerator,MCUSTM32F103RBT6asthecorecontrolchip,andwithFPGAasauxiliary,andontheperipheralcircuittorealizethedetectionofamplitudefrequencyandphasefrequency.Thesystemcomprises6modules:signalsinesweepsignalmodule,themeasuredresistancecapacitanceofdoubleTmodule,filtermodule,A/Dconversionmoduleandd

3、isplaymodule.Thefirstsingle-chipmicrocomputertoAD9854controlwordgeneratesweepsignalof10MHZ-40MHZ,theresistanceandcapacitanceofdoubleTdetectioncircuit,tworoadsignalsarecollectedontheeffectivevaluethroughtheAD9283intothemicrocontrollertoamplitudeconversion,theLCDdisplayoutput,finallytocomplete

4、theamplitudefrequencyandphasefrequencyofsimpletest.II目录1系统方案11.1AD9854模块的论证与选择11.2单片机控制系统模块的论证与选择11.3显示模块的论证与选择21.3电源模块的论证与选择22系统理论分析与计算22.1系统原理的分析22.2滤波器的设计32.2.1滤波器电参数的计算32.2.2Multisim仿真电路32.3ADC设计42.3.1AD9283匹配电路设计42.3.2电路图52.4被测网络设计52.4.1被测网络的电参数选择52.4.2Multisim仿真53电路与程序设计63.1电路的设计63.1.1

5、系统总体框图63.1.2正交扫频信号子系统框图与电路原理图73.1.3单片机显示系统模块子系统框图与电路原理图83.1.4电源93.2程序的设计93.2.1程序功能描述与设计思路93.2.2程序流程图104测试方案与测试结果114.1测试方案114.2测试条件与仪器124.3测试结果及分析134.3.1测试结果(数据)134.3.2测试分析与结论13附录1：电路原理图14附录2：源程序16II简易频率测试仪（E题）【本科组】1系统方案本系统主要由AD9854模块、单片机控制系统模块、显示模块、电源模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。1.1AD9854模块的论证与选择方案一：

6、采用数字直接频率合成技术(DDFS)。以单片机和FPGA为控制核心,利用FPGA中的N位地址存储相应的正弦表值，通过改变频率控制字K，寻址相位累加器的波形存储器的数据,以产生所需频率的正弦信号fout=fin*K/2N。该方案频率比较稳定，抗干扰能力强，但程序实现会有一定的繁琐性，并且会占用FPGA资源。方案二：采用程控锁相环频率合成方案。锁相环频率合成是将高稳定度和高精确度的标准频率经过加减乘除的运算产生同样稳定度和精确度的大量离散频率，在一定程度上解决了既要频率稳定精确、又要频率在较大范围可变的矛盾，能产生方波，通过积分电路就可以得到同频率的三角波，再

7、经过滤波器就可以得到正弦波，但采用了多次积分电路，这种具有惰性特性的电路误差大且不能满足相频曲线和幅频曲线的输出要求，功能扩展能力有限。方案三：采用DDS芯片AD9854。根据题目要求，结合性价比，我们选用AD9854。AD9854是AD公司采用先进的DDS技术生产的具有高级集成度的DDS器件，它的最高工作时钟为300MHz，正常输出工作频率范围为0～300ＭＨｚ，精度可达0.04Ｈｚ，它还具有调频和调相功能，通过单片机的适当控制便可产生高带宽的正弦波信号。该方案产生的信号频率稳定度较好，操