Se necesita urgentemente un plan de diseño general
1. Tareas de diseño
Diseñé y produje un generador de formas de onda que puede generar ondas sinusoidales, ondas cuadradas, ondas triangulares y formas de onda editables por el usuario
Una forma de onda de una forma específica.
2. Requisitos de diseño
1. Requisitos básicos
Tiene tres formas de onda periódicas: onda sinusoidal, onda cuadrada y onda triangular.
La forma de onda de combinación lineal de las tres formas de onda anteriores (con el mismo período) se genera mediante la edición de entrada del teclado, la onda fundamental y sus armónicos (
5 veces o menos).
Con función de almacenamiento de formas de onda.
La frecuencia de la forma de onda de salida es de 100 Hz ~ 20 kHz (la frecuencia no sinusoidal se calcula como el décimo armónico): la frecuencia de repetición es ajustable y la frecuencia es ajustable.
Intervalo de paso de frecuencia ≤100Hz.
El rango de amplitud de la forma de onda de salida es de 0 ~ 5 V (pico a pico), que se puede ajustar en pasos de 0,1 V (pico a pico).
Tiene la función de mostrar el tipo, frecuencia de repetición (período) y amplitud de la forma de onda de salida.
2. Función
El rango de frecuencia de la forma de onda de salida se extiende a 100 Hz ~ 200 kHz.
Utiliza un teclado u otro dispositivo de entrada para generar formas de onda arbitrarias.
Función de salida de estabilización de amplitud agregada Cuando la carga cambia, la amplitud del voltaje de salida no cambia más del 3% (rango de cambio de voltaje de carga
: 100Ω~∞).
Tiene una función de almacenamiento de apagado, que puede almacenar las formas de onda y configuraciones editadas por el usuario antes del apagado.
Puede generar formas de onda específicas únicas o múltiples (menos de 1000 veces) (como generar una salida de onda triangular de medio ciclo).
Otros (como añadir análisis de espectro, análisis de distorsión, expansión de frecuencia >> 200KHz, salida de barrido, etc.).
3. Diseño y demostración del plan:
Con base en los requisitos del proyecto, propusimos tres planes de diseño, que se presentan a continuación:
1, Plan 1
Usar el ICL8038, un generador de funciones monolítico controlado por voltaje con baja deriva de temperatura, baja distorsión y alta linealidad, para generar ondas sinusoidales de frecuencia controlable.
Se puede realizar un ajuste de frecuencia CNC. La amplitud de la señal de salida está controlada por D/A y 5G353. Los parámetros de frecuencia y amplitud de la señal de salida se ingresan mediante el teclado 4x4 y la salida del resultado se muestra mediante el LED de 6 dígitos. El almacenamiento de información de configuración del usuario se completa con 24C01.
Está bien. El diagrama de bloques de la estructura del sistema se muestra en la Figura 1.
2. Opción 2
La señal generada por el oscilador de cristal 2M se divide por 8253 para generar una señal de onda cuadrada de 100 Hz. PLL CD4046 y 8253.
División de frecuencia de N canales, la señal de salida se envía al circuito de generación de onda sinusoidal y al circuito de generación de onda triangular, en el que se genera la onda sinusoidal consultando la tabla.
Saludable. La salida del contador se utiliza como señal de dirección para leer los datos de forma de onda de la memoria 2817 y enviarlos al DAC0832 para D/A.
Convierte y genera varias formas de onda de voltaje, y se pueden obtener varias formas de onda después de la combinación. La amplitud de la señal de salida proviene de 0852.
Ajuste de línea. La interfaz de visualización del sistema utiliza una pantalla LCD de 16 caracteres x 1 línea y los parámetros de señal se ingresan a través de un teclado de 4x4 dígitos. Los usuarios pueden configurar información.
El almacenamiento se completa el 24C01.
3. Opción 3
Utilizando el oscilador de cristal sensible al tiempo 4M como fuente de referencia, se obtiene una señal de salida de alta velocidad a través de un acumulador de fase de precisión compuesto por F374, F283 y LS164.
El conversor D/A y la ROM generan una onda sinusoidal, y esta onda sinusoidal digital pasa por un filtro analógico para obtener el patrón final.
La forma de onda digital sinusoidal cuasi señal y la forma de onda digital triangular se generan mediante paso de banda de onda sinusoidal digital D/A de alta velocidad.
Después del filtrado se obtiene la correspondiente señal de onda sinusoidal simulada. Finalmente, la onda sinusoidal simulada se compara con el umbral para obtener el cuadrado.
Señal de radio reloj. A través del acumulador de fase, se puede lograr una salida en fase de varias formas de onda y la frecuencia se puede cambiar continuamente.
La amplitud de la señal de salida está controlada digitalmente por el TLC7524. El almacenamiento de información de configuración del usuario se completa con 24C01.
Las siguientes son las implementaciones de circuitos específicos de las tres soluciones básicas:
Opción 1
El generador de funciones controlado por voltaje de un solo chip ICL8038 genera una frecuencia de Onda sinusoidal de 100 Hz ~ 20 Hz cuya frecuencia está controlada por DAC0832 y 5G.
353 controles. Debido a las limitaciones de ICL8038, la estabilidad de la frecuencia de salida es solo 10-3 (oscilador RC). Y
Debido a la no linealidad del control de voltaje, es difícil controlar el tamaño del paso de frecuencia. La amplitud de la señal de salida está controlada digitalmente por DAC0832 y 5.
G353 completado. La amplitud la ingresa el microcontrolador a través del puerto P0. Los datos de amplitud requeridos son 8 bits/100 mV. El almacenamiento de información de configuración del usuario
se completa en 24C01.
El microcontrolador consta de un sistema mínimo 8051, chip de interfaz de teclado/pantalla 8279, teclado de 16 bits, pantalla digital LED de 6 bits y
decodificación correspondiente, circuito controlador y "escaneo automático". / Selector de ajuste manual".
Opción 2
Generación de señal básica: la frecuencia del oscilador de cristal es 2M. Después de dividir por 8253, se genera una señal de onda cuadrada de 100 HZ. La relación de división de frecuencia es
<. p>:M=fALE/100=2X104
Entre ellos FALE=2M.
La estabilidad de frecuencia de los osciladores de cristal de cuarzo es generalmente mejor que 10-5, por lo que se puede garantizar el índice de estabilidad de frecuencia de la señal de salida.
Síntesis de frecuencia: en el bucle de bloqueo de fase compuesto por CD4046 y 8253, fo=100N, donde el temporizador de 8253 se divide por n de 4046,
Luego la entrada del Circuito de ciclo de trabajo La frecuencia de la señal de pulso también es n.
Utilizando los tres temporizadores del temporizador/contador programable 8253, puede soportar la división de frecuencia 2x104 y PLL anteriores.
Así como la tarea del divisor. La relación de división de frecuencia del temporizador 0 se establece en 2x104 y el temporizador 2 usa división de frecuencia PLL. Utilice 8253
como divisor y debería funcionar en el modo 3.
La transformación de forma de onda adopta el método de tabla de búsqueda, que divide una forma de onda sinusoidal en 100 puntos uniformemente según el tiempo, y el voltaje de cada punto se almacena en la memoria 2817. Consulta en tiempo real y salida a través de DA0832.
El control digital de la amplitud de la señal de salida se completa con DAC0832, y la amplitud digital la ingresa el microcontrolador a través del puerto P1. Los datos de amplitud requeridos son
8 bits/100 milivoltios. Cuando la amplitud de salida es de 3 V, el valor de entrada del DAC debe ser 240.
El sistema microcontrolador consta del sistema mínimo 89C51, entrada de teclado 4x4, display LCD de caracteres y decodificación correspondiente.
Constituye un circuito de conducción. La pantalla LCD adopta el modo de visualización de menú, que es intuitivo y fácil de operar, y tiene una interfaz hombre-máquina muy amigable.
El almacenamiento de la información de configuración del usuario se completa con 24C01.
Opción 3
Utilizando un oscilador de cristal sensible al tiempo de 4M como fuente de referencia, utilizando un acumulador de fase de precisión y una señal digital compuesta por F273, F283 y LS164.
El procesamiento, ondas sinusoidales, ondas triangulares y ondas arbitrarias se generan mediante convertidores D/A de alta velocidad DAC0800 y 2817 E2ROM.
Cálculo de la frecuencia de la señal sinusoidal: En el acumulador de fases, su contenido se actualiza cada vez que llega un pulso de reloj. Cada
en la siguiente actualización, el incremento de fase m del registro de incremento de fase se suma al valor de acumulación de fase en el acumulador de fase. Supongamos que el m del registro de incremento de fase es 00...01 y el valor inicial del acumulador de fase es 00...00. En este momento, en cada ciclo de reloj, la fase se fatiga.
Agrega 00...01 a todos los sumadores. El ancho de bits n del acumulador en este diseño es de 24 bits y el acumulador de fase requiere 224 ciclos de reloj.
Se puede restaurar el valor inicial.
La salida del acumulador de fase se utiliza como una tabla de búsqueda sinusoidal, una tabla de búsqueda triangular y una tabla de búsqueda de formas de onda definidas por el usuario (ambas
E2PROM2817). Cada dirección en la tabla de búsqueda representa un punto de fase de un ciclo de la forma de onda y cada punto de fase corresponde a un valor de amplitud cuantificado.
Por lo tanto, esta tabla de búsqueda es equivalente a un convertidor de fase/amplitud, que asigna la información de fase del acumulador de fase a información de amplitud digital, y el valor de amplitud digital se utiliza como entrada del convertidor D/A.
Diseñe n=24, M=1, y la frecuencia de la señal de salida correspondiente es igual a la frecuencia del reloj dividida por 224. Si M=2, la frecuencia
de salida se duplica. Para un acumulador de fase de n bits, hay 2n posibles puntos de fase o incrementos de fase.
La palabra de control m en el registro es el valor agregado al acumulador de fase en cada ciclo de reloj. Suponiendo que la frecuencia del reloj es fc, entonces
La frecuencia de la señal de salida es:
f0 = M*fc / 224
Después de la onda sinusoidal digital pasa a través del filtro analógico y obtiene la forma de onda de la señal analógica final. Las formas de onda digitales sinusoidales y triangulares se generan a través de un DAC de alta velocidad, y la onda sinusoidal digital pasa a través de un filtro de paso de banda para obtener la onda sinusoidal analógica correspondiente.
Finalmente, la onda sinusoidal simulada se compara con un umbral para obtener una señal de reloj de onda cuadrada.
El control numérico de la amplitud de la señal de salida lo completa el atenuador controlado numéricamente TLC7524, y el microcontrolador ingresa el número de amplitud a través del direccionamiento del bus.
En, la amplitud es de 8 bits/100mV. Cuando la amplitud de salida es de 5 V, el valor de entrada del DAC es 400.
El sistema microcontrolador consta del sistema mínimo 89C52, entrada de teclado 4x4, display LCD de caracteres y decodificación correspondiente.
Constituye un circuito de conducción. La pantalla LCD adopta el modo de visualización de menú, que es intuitivo y fácil de operar, y tiene una interfaz hombre-máquina muy amigable.
. El almacenamiento de información de configuración del usuario se completa con 24C01.
4. Comparación de esquemas
A continuación se presenta un análisis detallado y una comparación de las características de desempeño y la dificultad de implementación de los tres esquemas.
1) La solución 1 tiene una estructura simple, pero debido a las limitaciones de ICL8038, utiliza un oscilador RC, por lo que la frecuencia de salida es estable.
La calibración sólo puede alcanzar el orden de 10-3. La segunda solución utiliza un oscilador de cristal de cuarzo y tecnología de bucle de bloqueo de fase digital, y la estabilidad de frecuencia del oscilador de cristal sensible al tiempo general es mejor que 10-5, por lo que se puede garantizar el índice de estabilidad de frecuencia de la señal de salida. Similitudes del Plan 3
La muestra utiliza un oscilador de cristal de cuarzo y un acumulador de fase de precisión, y el índice de estabilidad de frecuencia también es mejor que 10-5. Cumplir objetivos
requisitos.
2) Opción 1: Debido al rango lineal limitado del oscilador F/V controlado por voltaje, es difícil controlar el tamaño del paso de frecuencia y mantenerlo.
El coeficiente de cobertura de frecuencia es 1000 veces. La segunda solución utiliza un bucle integrado de bloqueo de fase 4046, que se puede implementar fácilmente 1000 veces con un 8253.
Coeficiente de cobertura de frecuencia lineal. La solución tres utiliza un acumulador de fase de precisión y un DAC de alta velocidad, que también puede alcanzar una linealidad 1000 veces mayor.
Cobertura de frecuencia.
3) El sistema de visualización de control de la primera solución es relativamente simple. El sistema de visualización LED de seis dígitos es relativamente sencillo de fabricar, pero el sistema de visualización es más difícil.
La información detallada de la señal de salida es difícil de operar y la interfaz hombre-máquina es difícil de entender. Opción 2 y Opción 3
El uso de LCD de 16 caracteres x 1 línea y modo de operación de menú requiere un alto nivel de producción de hardware y habilidades de programación de software.
Funcionamiento, pero puede mostrar forma de onda, ciclo de trabajo, amplitud de señal y otra información en detalle. La interfaz hombre-máquina es amigable y fácil de operar. Sin embargo,
Y a través del control de programación de software, la frecuencia y la forma de onda preestablecidas de la señal de salida del sistema se vuelven muy simples.
4) En la primera solución, para obtener una resolución de 1Hz, se debe utilizar un DAC de alta precisión, lo que no es fácil de lograr.
En la segunda solución, el temporizador programable 8253 está controlado por un microcontrolador y el sintetizador de frecuencia de bucle de bloqueo de fase integrado 4046 se puede utilizar para proporcionar fácilmente una resolución de 1 Hz. La tercera solución utiliza un acumulador de fase de precisión, que tiene una resolución de frecuencia y una frecuencia bastante buenas
El rango controlable de la frecuencia es 0,25 Hz
fc/2n = 222/224 = 0,25 Hertz
5) El ICL8038 en la primera solución puede producir una forma de onda más precisa.
La opción 2 genera ondas sinusoidales a través de consultas en tiempo real. Aunque solo utilizamos 100 puntos para cada forma de onda, se pueden tomar más puntos para cada forma de onda bajo requisitos más altos.
Método puntual para mejorar la precisión de la forma de onda. Tiene un buen rendimiento de actualización y expansión. En el escenario 3, la E2PROM almacena 1024.
Los puntos de forma de onda pueden proporcionar formas de onda muy precisas. A 200 KHz, todavía hay 8 puntos disponibles para cada forma de onda.
Después de pasar el filtro, también habrá una buena forma de onda.
6) El tiempo de conversión de frecuencia de la primera y segunda solución es principalmente el tiempo de procesamiento del bucle de retroalimentación y el tiempo de respuesta del oscilador controlado por voltaje.
, generalmente superior a 1 ms. El tiempo de conversión de frecuencia de la tercera solución es principalmente un retraso en el procesamiento digital, generalmente decenas de ns.
7) Debido al uso del oscilador RC, el esquema 1 inevitablemente tiene un ruido de fase mayor. El ruido de fase del segundo esquema lo es.
El reloj de referencia, un oscilador de cristal de cuarzo, es dos veces más ruidoso. La tercera solución es que dado que la fase y el tiempo de la señal sinusoidal digital tienen una relación lineal, el ruido de fase emitido por todo el circuito es menor que el ruido de fase de su fuente de reloj de referencia.
De la comparación de las soluciones anteriores, se puede ver que la tercera solución tiene una estructura más compleja, pero tiene las ventajas de una alta estabilidad de frecuencia de salida y una pequeña pérdida de frecuencia.
Buena linealidad, resolución de alta frecuencia, forma de onda precisa, tiempo de conversión de frecuencia corto, ruido de fase bajo e interfaz hombre-máquina amigable.
Tiene las ventajas de un fácil control y un excelente rendimiento. Es la solución de diseño ideal para este diseño. En términos relativos, la primera estructura del esquema
Es simple y fácil de implementar, pero la linealidad de frecuencia de la señal de salida es pobre, la estabilidad de frecuencia es baja, la resolución de frecuencia es baja y la frecuencia es baja.
tasa El tiempo de conversión es largo, el ruido de fase es grande y la interfaz hombre-máquina no es amigable. El circuito de la segunda solución también es relativamente simple,
pero es peor que la tercera solución en términos de resolución de frecuencia, tiempo de conversión de frecuencia y ruido de fase. En resumen, ambos planes 1 y
tienen sus propias debilidades y es difícil cumplir con los requisitos de diseño ideales. Entonces, no es adecuado.
Después de comparar, decidimos adoptar el diseño del circuito del Plan 3 para la producción.
IV. Diseño y producción del circuito
La estructura general del sistema se muestra en la Figura 3. A continuación se analiza la estructura de circuito específica de cada módulo funcional del sistema.
1. Acumulador de fase
Esta parte del circuito es el núcleo de todo el sistema de generación de formas de onda, incluido IC F374+F283+LS164. Consiste en un sumador.
F283, tres registros de fase de 8 bits F374 (que constituyen un registro de fase de 24 bits) y grupo de conversión de direcciones serie-paralelo LS164.
Está bien. En el acumulador de fases, su contenido se actualiza cada vez que llega un pulso de reloj. En cada actualización, el incremento de fase m del registro de incremento de fase se suma al valor de acumulación de fase en el acumulador de fase. Suponga m para el registro de incremento de fase.
00...01, el valor inicial del acumulador de fase es 00...00. En este momento, en cada ciclo de reloj, se suma el acumulador de fase.
00...01. El ancho de bits n del acumulador en este diseño es de 24 bits, por lo que el acumulador de fase requiere 224 ciclos de reloj para restaurar su valor inicial.
2. Aparecen tres formas de onda (onda sinusoidal, onda triangular y forma de onda definida por el usuario).
La salida del acumulador de fase se utiliza como tabla de búsqueda sinusoidal, tabla de búsqueda trigonométrica y tabla de búsqueda de formas de onda definidas por el usuario (todas E2PR)
OM2817). Cada dirección en la tabla de búsqueda representa un punto de fase de un ciclo de la forma de onda y cada posición de fase corresponde a un valor de amplitud cuantificado. Por lo tanto, esta tabla de búsqueda es equivalente a un convertidor de fase/amplitud, que convierte fase y amplitud.
La información de fase del acumulador se asigna a información de amplitud digital, y este valor de amplitud digital se utiliza como entrada al convertidor D/A.
Diseñe n=24, M=1, y la frecuencia de la señal de salida correspondiente es igual a la frecuencia del reloj dividida por 224. Si M=2, la frecuencia de salida
se duplicará. Para un acumulador de fase de n bits, hay 2n puntos de fase posibles y se registran los incrementos de fase.
La palabra de control m en el decodificador es el valor añadido al acumulador de fase en cada ciclo de reloj.
Suponiendo que la frecuencia del reloj es fc, entonces la frecuencia de la señal de entrada es:
f0 = M*fc / 224
Cálculo de la palabra de control de frecuencia: utilizamos un oscilador de cristal de 222 Hz con Palabra de control de 24 bits, valor de frecuencia de entrada y frecuencia de salida.
La relación entre las palabras de control es
Kfo = 224/222*Kfi = 4Kfi
Después de que la onda sinusoidal digital pasa a través del filtro analógico, el final La simulación se obtiene en forma de onda de señal. Las formas de onda digitales sinusoidales y triangulares se generan a través de un DAC de alta velocidad, y la onda sinusoidal digital pasa a través de un filtro de paso de banda para obtener la onda sinusoidal analógica correspondiente.
Finalmente, la onda sinusoidal simulada se compara con un umbral para obtener una señal de reloj de onda cuadrada.
3. Circuito de filtro de paso bajo
En este diseño, se utiliza NE5532 para hacer un filtro de segundo orden. Debido a que la pregunta requiere que la frecuencia de salida sea de 100 Hz ~ 200 kHz, la frecuencia está diseñada.
El límite superior del corte es 300 KHz, lo que garantiza una banda de paso suficiente y filtra la influencia de ondas externas.
4. Circuito de formación de onda cuadrada
Para obtener un buen efecto de forma de onda, utilizamos el amplificador operacional de vídeo AD817 como comparador + entero 74HC04 para obtener un buen efecto de forma de onda.
Borde ascendente de onda cuadrada y proporciona un conjunto de salida de señal de nivel TTL como una función adicional diseñada por usted mismo, con una amplitud de 0 ~ 5 V continuamente.
Ajustable.
5. Atenuador de control numérico
El control numérico de la amplitud de la señal de salida lo completa el atenuador de control numérico TLC7524, y el número de amplitud lo ingresa el microcontrolador a través del direccionamiento del bus.
En, la amplitud es de 8 bits/100mV. Cuando la amplitud de salida es de 5 V, el valor de entrada del DAC es 400.
La amplitud se ingresa a través del teclado, se muestra sincrónicamente en la pantalla LCD y luego el microcontrolador la ingresa al DAC0832 a través del puerto P1.
Los datos de grados son 8 bits/100mV. Cuando la amplitud de salida es de 5 V, el valor de entrada del DAC debe ser 400. Debido a que la amplitud más alta requerida por la pregunta es 5 V, al configurar la amplitud, una vez que presione 5 en el teclado, la pantalla LCD mostrará directamente 5,0 V.
6. Sistema microcontrolador
En esta parte del circuito utilizamos el microcontrolador 89C52 porque es barato y fácil de comprar, y viene con 8K Flash Ra.
m, fácil de usar. La entrada del teclado utiliza un teclado de 4x4 dígitos, que proporciona diez teclas digitales del 0 al 9 y seis controles de funciones.
Clave. La pantalla LCD funciona con HD44780 y muestra una pantalla LCD de 16 caracteres x 1 línea. La conmutación y los parámetros de cada función del sistema
La configuración digital se muestra en detalle en la pantalla LCD y el tipo de menú se utiliza para cada interruptor de función. El sistema se muestra de forma intuitiva y es fácil de operar.
La interfaz hombre-máquina es muy amigable.
7. Almacenamiento de información de configuración del usuario
Utilice E2PROM24C01 no volátil para guardar la información de configuración del usuario. Tiene una función de almacenamiento de apagado y puede almacenar las ediciones del usuario antes del apagado. .
Serie de formas de onda y ajustes.
8. Viper
El circuito sumador compuesto por AD817 realiza la salida de suma lineal de tres formas de onda en el mismo ciclo, y la salida es una combinación de las tres formas de onda.
Forma de onda.
9. Circuito de alimentación
De acuerdo con los requisitos de alimentación de este diseño, la fuente de alimentación es proporcionada por una pila de puente rectificador de 3 A y 3x7805. 7809 y 7.
El 909 constituye una salida de alimentación dual de 9 V. El filtrado capacitivo elimina los efectos dominó.
Diseño de software verbo (abreviatura de verbo) (consulte la Figura 4 en la página siguiente)
6. Depuración del sistema
Nuestro hardware está dividido en placa de alimentación, Placa de filtro de paso bajo, placa de sistema mínima del microcontrolador, placa LCD, placa DDS, placa de adición.
La placa del dispositivo tiene * * * seis partes. Durante la producción, adoptamos el método de producir y depurar cada placa de circuito por turno. A continuación se describe a su vez.
Se describe el proceso de fabricación de cada placa de circuito.
Placa de alimentación: Según los requisitos de la pregunta, el generador de formas de onda requiere tres voltajes: +5V y 9V. Utilice el tipo de anillo de 50 W.
Los tres canales del 7805 proporcionan una salida de voltaje estable de +5 V, y los 7809 y 7909 proporcionan un voltaje de 9 V.
Placa DDS: Esta parte del circuito incluye el acumulador de fases y búsqueda senoidal compuesta por E2PROMF374, F283 y LS164.
Tabla E2PROM, tabla de búsqueda triangular E2PROM, tabla de búsqueda E2PROM definida por el usuario y D/A de alta velocidad correspondiente.
Una vez completada la producción, encienda la alimentación y observe la onda sinusoidal y la onda triangular en el osciloscopio Hitich V-1050F100 m.
Se puede observar que la forma de onda de salida tiene fallos relativamente grandes y componentes de alta frecuencia relativamente grandes. Introducción de formas de onda mediante el teclado
Se pueden observar buenas formas de onda en un osciloscopio probando numéricamente varias frecuencias de la forma de onda.
Placa de filtro de paso bajo: Filtro de segundo orden formado por un AD817. Ingrese la onda sinusoidal desde la placa DDS, use V-1050F100m.
Observe la forma de onda de salida con un osciloscopio y descubra que la forma de onda se ha vuelto muy suave y las rebabas y los componentes de alta frecuencia han desaparecido. Alcanza el valor predeterminado
Efecto cíclico.
La placa base mínima del microcontrolador consta de 89C52, pestillo 74LS373 y puerta NAND 74LS00. Hay un cable plano en la placa.
Conectar con otras placas de circuito. Escriba el programa en 89C52. Después de las pruebas de simulación, el programa pasó y todas las funciones son normales.
Panel de visualización LCD: compuesto por circuito variador HD44780 y pantalla LCD. La pantalla LCD utiliza caracteres de tipo 16x1 (cada carácter es de 8x5).
Pantalla. Después de probar la placa base mínima conectada al microcontrolador, la función de visualización es normal.
Placa Sumador y Atenuador CNC: Esta parte del circuito consta del sumador AD817, D/A TLC7524 y retardos de bus 74LS245.
Pulso, decodificación de dirección 74LS138, inversor 74LS04 y amplificador operacional AD8032. Completa ondas sinusoidales, cuadradas y triangulares.
Y salida combinada lineal de onda sinusoidal, onda cuadrada y onda triangular. Después de las pruebas en línea
El control de amplitud y la salida combinada de forma de onda son normales.
2 Métodos y procesos de depuración
El efecto de depuración se mejora al depurar cada módulo de unidad individualmente y luego realizar una depuración en línea unificada de cada circuito de unidad después de la depuración.
Tarifa.
(1) Depuración de partes del software
La función principal del software local es completar la interfaz hombre-máquina, por lo que se da prioridad a la facilidad de uso de la interfaz al programar.
Adopta el método de operación del menú maestro-esclavo. Como estoy familiarizado con la programación de los microcontroladores de la serie 51, simulé y depuré el software.
No encontré demasiados problemas durante el proceso. Todas las funciones del software se implementan normalmente.
(2) Depuración de hardware
Todo el proceso de depuración de hardware es básicamente fluido. Cada circuito unitario funciona de manera estable gracias a la placa PCB de doble cara bien hecha.
Fijo, lo que aporta gran comodidad al trabajo de depuración.
Problemas durante la depuración:
1) Se encontró una excepción de dirección al depurar el acumulador de fase. Después de buscar datos, el registro de fase usa F373, pero debido a que F373 es un pestillo transparente, conduce directamente a un error de dirección. Entonces lo cambié a LS374 y el problema se resolvió.
2) Al depurar el sumador, se encontró un exceso de la señal de onda cuadrada en el osciloscopio. Después de verificar la información, descubrí que AD8032 es de banda ancha.
Para amplificadores operacionales de alta velocidad, intente agregar un condensador de 5,7 pf a los terminales inversores de entrada y salida para resolver el problema.
3) Al depurar el acumulador sumador, se encontró que la rebaba de onda sinusoidal era relativamente grande. Verifiqué usando el método de sustitución y descubrí que se debía al registro de dirección.
El rendimiento de este dispositivo es inestable. El problema se solucionó tras sustituir el 74LS164.
Después de depurar cada unidad, se depura toda la máquina. Los resultados de la depuración muestran que todo el sistema puede funcionar normalmente.
3 Instrumentos utilizados en el proceso de depuración
Osciloscopio Hitich osicllcope v 1050 f 100m.
Multímetro digital Victor VC-9806
generador de señal/medidor de frecuencia DF-1642 de prueba media
Simulador de microcontrolador Nanjing Fuwei G-6D
Programador EMP-100
7. Prueba de indicadores del sistema
1. Equipo de prueba
osciloscopio hitich osicllcope v 1050 f 100m.
Multímetro digital Victor VC-9806
Generador de señal/frecuencímetro DF-1642 probado
2. Métodos de prueba y resultados
1. ) Prueba de onda sinusoidal de 100 KHz
Utilice el teclado para configurar la amplitud en 5 V, observe la forma de onda de salida a través del osciloscopio y calcule el valor de amplitud de salida en 5 V.
Prueba de onda sinusoidal de 1 KHz
Utilice el teclado para configurar la amplitud en 5 V, observe la forma de onda de salida a través del osciloscopio y calcule el valor de amplitud de salida en 5 V.
2) Prueba de onda cuadrada de 1 KHz
Utilice el teclado para configurar la amplitud en 5 V, observe la forma de onda de salida a través del osciloscopio y calcule el valor de amplitud de salida en 5 V.
3) Prueba de onda triangular de 1 KHz
Utilice el teclado para configurar la amplitud en 5 V, observe la forma de onda de salida a través del osciloscopio y calcule el valor de amplitud de salida en 5 V.
4) Prueba de forma de onda combinada
Utilice el teclado para configurar la función en salida combinada, configure la amplitud de las tres formas de onda en onda sinusoidal de 1 V, onda cuadrada de 1 V y onda triangular de 1,5 V. , y uso .
Observe la forma de onda de salida con un osciloscopio y la forma de onda es normal.
4) Configuración de la función de almacenamiento
Apague la alimentación, espere un momento, luego vuelva a encenderla y todo se restaurará a la configuración original. Demuestre que tiene capacidad de almacenamiento.
5) Intervalo de paso de frecuencia
Utilice el teclado para configurar el tamaño del paso de frecuencia en intervalos de 1 Hz.
6) Prueba de voltaje de salida
Utilice el teclado para configurar la amplitud de salida de la onda sinusoidal en 5 V, utilice un osciloscopio para observar la forma de onda de salida y el voltaje de salida calculado es de 5 V. Mismo
La amplitud de salida de la onda triangular y la onda cuadrada se establece en y el voltaje de salida calculado es 5V.
7) Función de visualización
La selección de tipo, frecuencia, amplitud y función de la señal de salida se puede mostrar en la pantalla LCD. La función de visualización es positiva
a menudo.
8) Ampliación del rango de frecuencia
Utilice el teclado para configurar la frecuencia de la onda sinusoidal en 1 Hz y se podrá observar una buena forma de onda en el osciloscopio. Si lo configura en 250 KHz, también podrá observar buenas formas de onda. Luego use el teclado para cambiar la forma de onda a una onda triangular y una onda cuadrada en secuencia, y también podrá observar la norma de frecuencia de salida.
La circunferencia es de 1Hz~250KHz.
3. Análisis de errores
El error de frecuencia de la señal de salida del sistema es del mismo orden de magnitud que el oscilador de cristal, aproximadamente 10-6.
Cuando el error de amplitud de la señal de salida del sistema es de 1HZ y 20KHz, la onda sinusoidal tiene un error del 5%. Motivo: problema de banda de paso del filtro.
La forma de onda tiene una cierta dirección en el sentido de las agujas del reloj en bajas frecuencias. Motivo: ruido de conversión de la placa DDS.
8. Medidas de mejora del sistema
Se cambia el filtro por un filtro pasa banda con frecuencia central ajustable.
Cada circuito unitario se produce en la misma PCB.