低频信号分析仪.doc

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1、低频信号分析仪摘要本文介绍了一种基于单片机的低频信号分析仪的设计。该设计主要由四个模块组成：飞思卡尔单片机控制芯片，TFT彩频显示及触摸输入，信号放大比较以及电源模块。信号经由0卩37过零比较器屮断部分，MC9S12XS128内部A/D转换把采集到的模拟量转换为相应的数字量在传送到数据处理模块。数据处理则由芯片AT89C51来完成，其负责把ADC0808传送来的数字量经过一定的数据处理，产生相应的显示码送到显示模块进行显示。该系统的低频信号分析仪电路简单，所用的元件较少，成本低，且测量精度和可靠性较高。此低频信

2、号分析仪可以测量分析电压峰峰值Vpp为10mV-10V,频率为10HZ-400KHZ的交流信号，并可分辨显示正弦波，三角波，方波的频率和幅值，频率误差小于1%,峰值误差小于l%o关键词飞思卡尔单片机；过零比较器；TFT显示（触摸屏）引言单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定吋器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到-•块硅片上构成的一个小血完

3、善的计算机系统。单片机因为体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，被广泛应用于仪器仪表屮。H前市场上的便携式仪表大多都是以单片机为核心。显示部分采用TFT彩频显示，以触屏代替按键，简单方便，与时俱进。1设计总体方案1.1设计要求在输入交流信号电压峰峰值Vpp为500mV〜5V,频率范围为50Hz〜50kHz条件下，完成以下参数测试；（1）正弦波，三角波和方波频率测试，测量误差小于1%;（2）正弦波，三角波和方波幅度测试，测量误差小于3%；（3）具有数字显示功能（如信号频率、峰值等）o1.2

4、设计思路⑴根据设计要求，选择飞思卡尔MC9S12X128单片机为核心控制器件。⑵信号的放大整形用OP37进行过零比较⑶显示采用触摸式的TFT彩频显示。1.3设计方案硬件屯路设计由4个部分组成；放大比较屯路，MSI2X128单片机系统，TFT显示系统、电压输入电路。硬件电路设计框图如图1所示。图1数字电压表系统换件设计框图MC9S12X128单片机A电源模块液晶显示放大和比较信号单片机控制的数显频率计电路系统框图从图屮可以看出，单片机控制的有低频信号分析仪的主要功能模块分为4类:•液晶显示：是指在单片机的控制下，

5、液晶模块显示被测信号的频率与有效值。•电源模块：为单片机和液晶显示器提供工作电源。•放大比较：对信号进行整波并将微小交流电圧量放大。•放大模块:。单片机电路主要是通过编写程序來控制硬件电路。因此，可以通过改变程序,提高测量精度。安FFF卞叶FFFI节即即忡杆ITXT>1.€X72.PVKCKVP2PP2:■1/pwxaKXVPLPPIRXI)1.

6、SA夕MsMdxLdd2W瓷M£d弓兰?龙zdoaxL一sd一axMSd三XJASdsJswd叫“口ICX"T4VRi幻APIPVlXtvlOCSFT5PWWIOCbPTlS叫WIOC7PT7MLHx;i*aa>PH)PBIPF2proPIWMC9S12X128MAA80pinsISMZX自Sd/W3二一93dEucmjaydxE9£5Hdsdcxwx一亠自2dTHCMA」vlxmxa二dstVW1VTX>PAT»7.AM17PND6PADOSAMISPAIXMANMPAI"AMBPAIXCAMJ2PAD0

7、1.AMJ1PADOCFANJ)图5MC9S12X128的引脚图2.2TFT显示系统设计2.2.1TFT基本结构TFT屏幕：TFT(ThinFilmTransistor薄膜晶体管)是有源矩阵类型液晶显示器(AM-LCD)屮的一种，TFT在液晶的背部设宜特殊光管，可以“主动”对屏幕上的务个独立的像索进行控制，这也就是所谓的主动矩阵TFT(activematrixTFT)的來历，这样可以人人提高反应时间，一般TFT的反应吋间比较快，约80ms,而STN则为200ms。如果要提高就会有闪烁现象发生。而且由于TFT是主

8、动式矩阵LCD可让液晶的排列方式具有记忆性，不会在电流消失后马上恢复原状。TFT还改善了STN会闪烁(水波纹)模糊的现象，有效地提高了播放动态画面的能力。与STN相比TFT有出色的色彩饱和度、还原能力和更高的对比度，但是缺点就是比较耗电，而且成本也比较高。2.3放大和比较模块Op07芯片是一-种低噪声，非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路。由于OP07具有非常低的输入失调电压(对于OP