论文题目: 低成本频率特性测试仪的设计与实现
论文类型: 硕士论文
论文专业: 控制理论与控制工程
作者: 杨艳花
导师: 夏路易
关键词: 频率特性测试仪,直接数字频率合成,现场可编程门阵列,单片机
文献来源: 太原理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 频率特性测试仪是学校教学和科研工作中经常会用到的一种测量仪器。针对目前市场上频率特性测试仪价格昂贵而中小规模学校的购买力相对不足的现状,本文提出了一种适合于中小规模学校使用的频率特性测试仪的设计方案。该频率特性测试仪的设计中,在满足性能要求的前提下,尽量采用低价的器件,从而有效地降低了测试仪的开发成本;另外,该测试仪被设计为具有多功能的系统,它不仅可以作为测量仪器使用,也可以作为普通正弦信号源和扫频信号源使用。 论文首先概述了频率特性测试仪的基本原理和发展历程,在分析了我国当前频率特性测试仪市场现状的基础上,提出了低成本频率特性测试仪的设计方案,之后详细地介绍了该设计方案的实现过程。 本文中设计的频率特性测试仪主要是由主控制器和扫频信号源构成的。扫频信号源是基于直接数字频率合成(DDS)技术的,由FPGA来实现,可以得到频率转换速度快、稳定度高的扫频信号,论文的第三章详细地介绍了信号源的组成原理及用FPGA实现设计的方法,并对设计好的信号源进行了软件仿真,证实了设计方法的正确性;测试仪的主控制器由
论文目录:
图表索引
第一章 概述
1．1 频率特性测试仪的基本原理
1．2 频率特性测试仪的发展历程
1．3 我国频率特性测试仪的市场现状
1．4 论文选题出发点
1．5 论文选题的理论和实际意义
1．6 本论文完成的工作
1．7 本章小结
第二章 低成本频率特性测试仪的系统设计
2．1 低成本频率测试仪系统功能概述
2．2 系统整体设计方案
2．2．1 模式1-幅频特性测试模式
2．2．2 模式2-普通正弦信号源模式
2．2．3 模式3-正弦扫频信号源模式
2．3 系统各组成模块完成的功能
2．4 本章小结
第三章 测试仪中信号源的设计和实现
3．1 信号源设计概述
3．2 DDS频率合成技术简介
3．3 DDS信号源实现方案选择
3．4 FPGA简介
3．5 用 FPGA来实现 DDS扫频信号源的硬件设计
3．5．1 信号源中 FPGA硬件电路设计
3．5．1．1 FPGA选型
3．5．1．2 电路设计
3．5．2 信号源中D/A转换电路设计
3．5．2．1 D/A转换器的选型
3．5．2．2 D/A转换器和 FPGA的接口设计
3．5．2．3 D/A转换器连接的运算放大器的选择
3．5．3 滤波电路设计
3．6 FPGA芯片的程序设计
3．6．1 开发工具 MAX+Plus Ⅱ 10．1简介
3．6．2 FPGA程序设计整体规划
3．6．3 FPGA内部各功能模块设计
3．6．3．1 相位累加器模块设计
3．6．3．2 寄存器模块设计
3．6．3．3 正弦波形数据存储器模块设计
3．6．4 FPGA中的顶层电路设计
3．7 FPGA芯片引脚功能定义及其配置
3．8 FPGA中各功能模块及顶层电路的软件仿真
3．8．1 相位累计器模块的软件仿真
3．8．2 寄存器模块的软件仿真
3．8．3 波形数据存储器模块的软件仿真
3．8．4 顶层电路的软件仿真
3．9 本章小结
第四章 基于 MSP430单片机的控制电路设计
4．1 单片机选型
4．2 测试仪系统中 MSP430F449单片机及外围电路设计
4．2．1 单片机电源电路设计
4．2．2 单片机时钟电路和复位电路设计
4．2．3 单片机键盘电路设计
4．2．4 单片机与 LCD的接口电路设计
4．2．5 单片机与 DDS信号源的接口电路设计
4．2．6 单片机与 D/A转换器3的接口电路设计
4．2．7 检波电路设计
4．3 单片机软件设计
4．3．1 主程序设计
4．3．2 工作模式1子程序设计
4．3．3 工作模式2子程序设计
4．3．4 工作模式3子程序设计
4．4 本章小结
第五章 原理验证实验
5．1 实验装置介绍
5．1．1 实验装置设计说明及原理图
5．1．1．1 实验装置中的 DDS信号源的设计及其原理图
5．1．1．2 实验装置中控制电路的设计及其原理图
5．1．2 实验装置电路板的设计
5．1．3 实验装置图片
5．2 MSP430单片机的开发过程简要介绍
5．3 四个验证实验
5．3．1 实验1——DDS信号源输出幅值和频率固定的正弦波
5．3．2 实验2——DDS信号源输出幅值固定频率递增的扫频波
5．3．3 实验3——测试仪测量一个低通滤波网络的幅频特性
5．3．4 实验4——测试仪的键盘和 LCD功能测试
5．4 本章小结
第六章 完成频率特性测试仪系统集成的 SOPC方案
6．1 SOPC简介
6．2 运用 SOPC方案设计频率特性测试仪系统的可行性分析
6．3 运用 SOPC方案实现系统设计
6．3．1 Cyclone Ⅱ器件介绍及其在本设计中的应用
6．3．2 Nios Ⅱ处理器介绍
6．3．3 用Cyclone Ⅱ器件实现测试仪系统设计的总体架构
6．4 本章小结
第七章 总结与展望
7．1 总结
7．2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
发布时间: 2005-11-14
参考文献
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