《论文_基于低频信 号分析 仪2(定稿)》.doc

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1、2012年春季西南交通大学大学生电子设计竞赛设计报告低频信号分析仪2012年5月3日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彩频显示及触摸选择，信号放大比较以及电源模块。信号经由OP37过零比较骼中断部分，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，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。此低频信号分析仪可以测量分析电压峰峰值Vpp为lOmV-lOV,频率为10H

2、Z-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0.5%,具有较高的准确性。关键词飞思卡尔单片机；AD采样；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，是采用超人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、定时器/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）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。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。冃前

3、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T3%；（3）具有数字显示功能（如信号频率、峰值等）。1.2设计思路（1）根据设计要求，选择飞思卡尔MC9S12X128单片机为核心控制器件。（2）信号的放大整形用0P37进行过零比较（3）显示采用触摸式的TFT彩频显示。1.3设计方案硬件电路设计由4个

4、部分组成；放大比较电路，MS12X128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。MC9S12X128单片机电源模块液晶显示放大和比较信号图1从图中可以看出，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，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压量放大。•放大模块:。单片机电路主耍是通过编写程序来控制硬件电路。因此，可以通过改变程序,提高测量精度。2:足兰7PUMVKUPMPP3TXDl.VXeKVP2PP2CCIPWKUKW

5、PLPPIRXI^-xuaAr--WMd?mdMLdMMdGAVdMsdd玉手d/M玄X/NdAPIPWMMOC5PT5PUMVKXbFR>PUW1OC7P77MDUC1KGDMC9S12X128MAArm□dXIHYIJX缶d9HdISMZXSSAsdonoUJfSSA«QQ>mxUJTldSSAMIXTldClClAOXAOSdooxl一sd一ax&Qsd一axiA

6、Sd1S1LHMNUdONJS/EdSOpins□dsd&HxW1VDDAPAIXT7AND7PATnftANlftPAEQ5AN15PATMANMPADOBANBPAI1CMJ2PVJHANUPAOJOANJUc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薄膜品体管）是有源矩阵类型液晶显示器（AM・LCD）中的一种，TFT在液晶的背部设置特殊光管，可以“主动"对屏幕上的各个独立的像索进行控制，这也就是所谓的主动矩阵TFT（active—Tbr、iVisfeB:&凶77TI、I-*tH.idr

7、llrFi'iTI—创VTbrrVn㈡1七iHiVHl・lzJ_3737HEADEROHC1SQ3QQzo・二AsoSHMNCIHON+x+A■X■Avcm兰兰2cmONSasc6Hao一ua二uo22HC1sffiGISAazo9HQrnr4—2,L)rfRs「37coczriririzririLKSL78RW376『I9CS.372・3放大和比较模块Op37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。由于应用场合