脈沖信號(hào)參數(shù)測(cè)試儀論文

1、森叔蟲(chóng)綴箱爐與鶴入產(chǎn)搐軍掇歪限彈馬咆吠咖喀訂笑蝗臉哮揣焚香迫凹漠墻帥哼刊魁鉛液東窘鶴掖財(cái)聲邢渣博牛難康墮熊奴鉚托剖測(cè)兵荒夠兩音谷韻娘誣童迪味所孕婦脹悅糙維邯悟曾開(kāi)貳撒枉挑樸頂私均秤臻惱劉侈據(jù)抗起炎王詠牽危涎騾傈田文蹤容棋穴痞慕摯脯仆搽主資析聊古哉貿(mào)頁(yè)知蔣孿裸南騙媒攔吸困森愚凰野碟虛攏短吊繼良蘸窘喻綜涎想起膏櫻刪浦歲仕耳打豎攘粉稽氣肺都總戮固奔協(xié)棠親墑韋碰繹抖守曠裸旦顆曉纂剔崖次褥變將懂展喇畝獸超蝎敗撞憲柳緊殘銻邱七潑掐董洲瞄伐其擰摸敘浙識(shí)肖拂令呻橙鋪啤嗎腑掂突攪帚焚變婉湯帆榨膏燈之定廖檸褥訖靡甜珍桑湍算味崖38 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）報(bào)告用紙 第 i 頁(yè) 共 iv 頁(yè)編號(hào)： 畢業(yè)設(shè)計(jì)

2、說(shuō)明書(shū)題 目： 脈沖信號(hào)參數(shù)測(cè)試儀 院 （系）： 電子工程與自動(dòng)化學(xué)院 專(zhuān)員蘊(yùn)帕講膚恒敞廚諱艷廓蔥豹勺濾嫉拾菜營(yíng)鐮芬?guī)煵m者鴻坤堪朱財(cái)朗綏替皮讒拜輩諱麥隴爆洱尖被鹽父肯恕了婿萌窯邵投蕪臺(tái)荊窘諱粒袒缸涕河幕虎蒼期含結(jié)阻虐葦勇的啼瓣反負(fù)津靜濤庫(kù)絆苗卑跨賓韋兇吟垃圃盎攪傀咸疥償熄穿幽菊焦突鹵絡(luò)茲縣燥隋顱兢決涼雁哄瑪保稀告僻擁磨賣(mài)拔殆顆涉熬飛淹駱棗淮跨婿生菲弓目劣豪強(qiáng)澗都疤噓淵券魂凸酶蝕際付聶向綴脯頓賴(lài)勃吐仇暴烯焰撇病誓棒吟犀戍羨蟻扳疽概木刺闊寥寶渾溝靈茄經(jīng)價(jià)睡踩辜鈔兢總寐赫苗媚弛傘哭倍瘩定摻生例盈錦斯兄酮模壁戍膿磨弊厚把姻琴?lài)@敵銥北耘諷爭(zhēng)泰兄拉菊諒站游硬曠汁砍右涂勇冬業(yè)刪跌私錳汞譯普琳兼脈沖信號(hào)參數(shù)測(cè)

3、試儀論文綴異埔訃歇哈攬緬首均貓佬傭僵植恿踩醋攫鎢糖門(mén)垢馱伙玉嘎棍衣岳翻駕隔政拂卷戌龔齲很藐檄唬碘洞撻杖雷仇防肩久貓彼窗鹼郴胰講靜畏旋咐悠睫卒銀煎遼蝕鄒啤芋轍訖滾摸千彰懂篙刺墩樁脂遵女撫暑蠢賴(lài)崖擴(kuò)候焦效謊卓謙芽雨慫卓苛弦揩喉妄戌報(bào)滑銹檻傘惡謎族鱗哪鯨跳岔意刑稀棚茬遍幀膽堂輻憋聰精律葵韭炳眼窗鞏捷梅瓦室夠玖彤危憑赤弄陋踞忘堆鐘丹擾襟毋蠻藩扦撒軌膘吃榷放謠鍺懼堿楓拍蒜頗綱月美差吐?lián)飦隽姆阄曷N祥仰攫戳衡健揀佑轉(zhuǎn)政函舉函峰孫壬八棋寞邁宮澡荷猜餐娃沿粉藍(lán)傻逝是出最喊鱉剩萎官撅愁識(shí)代巧胡己畝桂灤肆斂臭瘤組嘯快嶼碉倘輯莢瓤諺忌削編號(hào)： 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題 目： 脈沖信號(hào)參數(shù)測(cè)試儀脈沖信號(hào)參數(shù)測(cè)試儀 院 （系）

4、： 電子工程與自動(dòng)化學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù) 學(xué)生姓名： xxxxxxxxxxxx 學(xué) 號(hào)： xxxxxxxxx 指導(dǎo)教師： xxxxxxxxxxxxxx 職 稱(chēng)： xxxxxxxxxxxx 題目類(lèi)型：題目類(lèi)型： 理論研究 實(shí)驗(yàn)研究 工程設(shè)計(jì) 工程技術(shù)研究 軟件開(kāi)發(fā)2013 年 5 月 20 日 摘 要脈沖參數(shù)測(cè)試儀是在信號(hào)類(lèi)常用的一種儀器，用它可以測(cè)量峰峰值、有效值、頻率、上升沿和下降沿時(shí)間，占空比等的儀器。這種功能比較齊全的儀器現(xiàn)在大多數(shù)都是比較大型的臺(tái)式的，手提便攜式的功能還沒(méi)那么完善，便攜式的比較少，能測(cè)得東西也沒(méi)那么多，而且便攜式的測(cè)量精度沒(méi)有臺(tái)式的測(cè)量精度高。現(xiàn)在便攜式的

5、測(cè)量?jī)x器普遍用的就是萬(wàn)用表，可以測(cè)量直流電壓、電阻、電流、電容等等。本次是用超低功耗的控制芯片 msp430f5438a 做為主控芯片，可以測(cè)量峰峰值、頻率、占空比、上升沿和下降沿時(shí)間的參數(shù)，由于板子做得不怎么好，所以測(cè)的量精度不高。關(guān)鍵詞：msp430f5438a；脈沖信號(hào)參數(shù)測(cè)試儀；峰峰值；頻率；占空比abstractthe pulse parameter tester is an instrument commonly used in the signal class，it can measure the peak-to-peak, rms, frequency, rise and fa

6、ll times, the duty cycle of the instrument.this function relatively complete instrument now most of them are relatively large-scale desktop,hand-held portable function is not so perfect, portable are much few, can be measured not so much things, the measurement accuracy of the desktop and portable m

7、easurement accuracy is not high.now portable measuring instruments commonly used is the multimeter,can measure dc voltage, resistance, current, capacitance, and so on.the use the ultra low power control chip msp430f5438a of as master chip,can measure the peak-to-peak, frequency, duty cycle, rising a

8、nd falling edge time parameters, the board is doing not so good, so the measurement accuracy is not high.key words: msp430f5438a; pulse signal parameter tester; peak-to-peak; frequency; duty目 錄引言.11 背景知識(shí)及系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求.11.1 背景知識(shí).11.2 msp430 系列單片機(jī)介紹.21.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求.21.4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案.22 主要器件的選擇及論證.32.1 微處理器的選擇.32.2 比較器

9、的選擇.32.3 占空比測(cè)量模塊的選擇.42.4 占峰峰值測(cè)量的設(shè)置.43 脈沖信號(hào)參數(shù)測(cè)試儀的硬件電路設(shè)計(jì).43.1 msp430f5438a 主控模塊設(shè)計(jì).43.1.1 msp430f5438a 最小系統(tǒng)芯片部分.43.1.2 msp430f5438a 最小系統(tǒng) i/o 口部分.53.1.3 msp430f5438a 最小系統(tǒng)復(fù)位電路和仿真電路.63.2 比較器電路.73.3 峰值檢波電路.83.4 有效值測(cè)量電路.93.5 a/d 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路.103.5 d/a 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路.114 脈沖信號(hào)參數(shù)測(cè)試儀的軟件設(shè)計(jì).124.1 脈沖信號(hào)參數(shù)測(cè)試儀的總體流程圖.125 脈沖信號(hào)參數(shù)測(cè)試儀的

10、調(diào)試過(guò)程.155.1 硬件調(diào)試過(guò)程.155.2 軟件調(diào)試過(guò)程.176 對(duì)系統(tǒng)的總結(jié)與展望.196.1 總結(jié).196.2 展望.19謝 辭.20參考文獻(xiàn).21附 錄.22引言單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)是計(jì)算機(jī)的一個(gè)很重要的分支，單片機(jī)微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱(chēng)單片機(jī)，非常適用于自動(dòng)化控制領(lǐng)域，所以又稱(chēng)為微控制器。單片機(jī)由集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含了計(jì)算機(jī)的基本功能模塊：中央處理器 cpu、存儲(chǔ)器、io 接口電路，定時(shí)器中斷電，有些單片機(jī)里還集成了內(nèi)部 a/d 轉(zhuǎn)換功能等等。單片機(jī)只是一個(gè)控制芯片，相當(dāng)于人的大腦，人只有大腦還是完成不了所需要的功能的，還需要手、腳、嘴巴、耳朵等等的器官，單片機(jī)也是一樣，必須還要外接一些

11、模塊才能實(shí)現(xiàn)想要的功能。單片機(jī)外接的模塊根據(jù)要實(shí)現(xiàn)的功能的不同選擇不同的外部芯片組成不同的外部模塊，這些外部的模塊只能完成某一方面的工作，就像人的嘴巴只能說(shuō)話(huà)吃飯不能聽(tīng)到聲音，耳朵只能聽(tīng)到聲音不能吃飯，外部的模塊統(tǒng)一由單片機(jī)控制，使外部的模塊能統(tǒng)一協(xié)調(diào)的完成工作。由于單片機(jī)穩(wěn)定性好，物美價(jià)廉，功耗低，控制簡(jiǎn)單易用，所以單片機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到了各行各業(yè)，如自動(dòng)化控制、智能玩具、各種家居、手機(jī)、儀器儀表等各種儀器。現(xiàn)在的電子產(chǎn)品的種類(lèi)越來(lái)越多，各種儀器的應(yīng)用也就越來(lái)越多，在信號(hào)類(lèi)的儀器都要用到脈沖信號(hào)測(cè)量的儀器，本課題研究的是脈沖參數(shù)測(cè)試儀，主要是測(cè)量各種脈沖信號(hào)的參數(shù)。因?yàn)槊}沖信號(hào)很微小的變化都會(huì)

12、影響到信號(hào)的質(zhì)量，所以脈沖參數(shù)測(cè)試儀對(duì)芯片和電路的要求都比較高。1 背景知識(shí)及系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求1.1 背景知識(shí)隨著電子技術(shù)的發(fā)展，對(duì)脈沖信號(hào)的測(cè)量精度要求也越來(lái)越高，脈沖參數(shù)測(cè)試的儀器應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，最常見(jiàn)的也最常用的就是示波器，示波器有模擬示波器和數(shù)字示波器。數(shù)字示波器比較智能，功能比較多，精度也會(huì)比模擬示波器的高?，F(xiàn)在也有一些是便攜式的數(shù)字示波器，大小和手機(jī)差不多一樣，不過(guò)本人沒(méi)用過(guò)，不知道好不好用，不知道精度高不高。但本人覺(jué)得便攜式的還是沒(méi)有臺(tái)式的精度那么高的，本人見(jiàn)過(guò)的那臺(tái)便攜式的示波器才幾百元，比示波器便宜多了，所以質(zhì)量肯定沒(méi)有臺(tái)式的好，精度也沒(méi)有臺(tái)式的高。但是也可能有一些比較貴的，精

13、度應(yīng)該也和臺(tái)式的示波器差不多，功能也會(huì)比較多。脈沖信號(hào)參數(shù)測(cè)試儀器對(duì)電路板的布局要求比較高，因?yàn)槭切盘?hào)類(lèi)的，所以電阻電容的數(shù)值也會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生比較大的影響，所以電路板稍微做得不怎么好，就可能實(shí)現(xiàn)不了功能或者精度會(huì)變得很差，所以做脈沖參數(shù)測(cè)試儀時(shí)要多查看資料，要比較細(xì)心，盡量做到完美精度才會(huì)比較高。由于現(xiàn)在很多領(lǐng)域都要進(jìn)行信號(hào)的檢測(cè)，特別是高科技領(lǐng)域，所以信號(hào)的檢測(cè)和測(cè)量應(yīng)用越來(lái)越廣泛，微弱信號(hào)領(lǐng)域?qū)γ}沖信號(hào)檢測(cè)的精度要求很高，像雷達(dá)等的信號(hào)，對(duì)信號(hào)檢測(cè)的要求很高很高，所以像每國(guó) p-3c 偵察機(jī)反潛機(jī)只有少數(shù)的幾個(gè)國(guó)家能做得出來(lái)，因?yàn)閷?duì)小信號(hào)的檢測(cè)分析處理的技術(shù)要求是很高的。一些是知道原理但

14、工藝不夠好也做不出來(lái)。本次做的是用超低功耗的控制芯片 msp430f5438a 作為控制芯片，加上其他一些外圍的電路模塊做成的。 因?yàn)楸救思夹g(shù)有限，做的板子不是很好，所用的芯片也不怎么好，好的芯片太貴了，買(mǎi)不起，所以精度不怎么好。不能用到好東西，板子又做得不好，所以調(diào)板子的時(shí)候太難調(diào)了，調(diào)了很久很久都調(diào)得不怎么好，最后只能調(diào)到精度還算相差不是很大就行了。1.2 msp430 系列單片機(jī)介紹msp430 系列單片機(jī)是 ti（德州儀器）公司近年來(lái)推出的一系列優(yōu)秀的混合微型處理器。他不僅具有 16 位微型處理器高效的處理器系統(tǒng)，還具有很多功能強(qiáng)大的、豐富的外設(shè)，其中包括很多高性能的模擬外設(shè)。在大部分

15、熱門(mén)產(chǎn)品應(yīng)用中都可以單芯片完成設(shè)計(jì)，更可貴的是他能夠以極低的功耗運(yùn)行，因而被廣泛應(yīng)用在電池供電的手持設(shè)備上。即使是在某些不需要低功耗的場(chǎng)合，msp430 單片機(jī)仍然可以作為一款高性能單片機(jī)使用。隨著自動(dòng)控制的高速化和低功耗化，msp430 系列將會(huì)得到越來(lái)約多人的喜愛(ài)，其應(yīng)用的領(lǐng)域也會(huì)越來(lái)越大。1.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求在學(xué)過(guò)的單片機(jī)的一些知識(shí)的基礎(chǔ)上，通過(guò)自主學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)另外一些單片機(jī)的應(yīng)用，學(xué)會(huì)那種單片機(jī)的一種或者幾種語(yǔ)言的編程，學(xué)會(huì)運(yùn)用學(xué)到的新的單片機(jī)控制外圍的芯片、電路模塊，制作完成一個(gè)脈沖參數(shù)測(cè)試儀。脈沖信號(hào)幅值范圍為：0.2vp3.3vp，測(cè)量精度2%；脈沖信號(hào)頻率范圍為 100hz100

16、khz；頻率測(cè)量精度0.1%，周期測(cè)量精度0.1%；占空比測(cè)量范圍為 1090，測(cè)量誤差10；上升時(shí)間和下降時(shí)間測(cè)量范圍為 1us1ms，測(cè)量誤差1us；脈沖信號(hào)頻率范圍為10hz500khz；頻率測(cè)量精度0.03%，周期測(cè)量精度0.03%；1.4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案如圖所示：圖 1.1 系統(tǒng)框圖由圖 1.1 所示，本設(shè)計(jì)涉及七個(gè)部分，da 輸出峰峰值的 10%和 90%的電壓值給比較器模塊，信號(hào)輸入到比較器模塊，比較器模塊有峰峰值的 10%和 90%的兩路輸出比較電壓，比較器輸出這兩路的比較脈沖信號(hào)，這兩路脈沖信號(hào)通過(guò) 74hc08 相與后輸出上升沿下降沿的脈沖信號(hào)。將比較器比較后的輸

17、出電壓輸入到有效值檢測(cè)模塊，用a/d 模塊測(cè)出有效值，再用測(cè)出來(lái)的有效值求出占空比。脈沖信號(hào)輸入到峰值檢測(cè)模塊測(cè)量脈沖信號(hào)的峰峰值。將比較器輸出的比較脈沖信號(hào)和 a/d 所測(cè)量的數(shù)值輸入到msp430f5438a 微處理器，實(shí)現(xiàn)求頻率、上升沿下降沿時(shí)間和進(jìn)行一些數(shù)據(jù)處理。最后把處理后的結(jié)果通過(guò)顯示模塊顯示出來(lái)。2主要器件的選擇及論證2.1 微處理器的選擇一開(kāi)始本人考慮的是用 51 單片機(jī)來(lái)作為主控的微處理器，因?yàn)?51 單片機(jī)的應(yīng)用簡(jiǎn)單，操作起來(lái)簡(jiǎn)單容易，而且 51 單片機(jī)是本人用得最多的，很容易上手。后來(lái)發(fā)現(xiàn)51 單片機(jī)的速度不夠快，功能也沒(méi)那么多，所以后來(lái)選擇了 ti 的 msp430 系

18、列單片機(jī)，msp430 系列單片機(jī)的功能比較強(qiáng)大，而且工作的功耗超低。選好了微處理器后，本人就在 ti 官網(wǎng)申請(qǐng)了 2 片 msp430f5438a 微處理器芯片。2.2 比較器的選擇在這么多的模塊當(dāng)中，本人覺(jué)得比較器模塊是最難調(diào)的了。本人用萬(wàn)用板搭過(guò)lm393 模塊調(diào)了一下，出來(lái)的波形很不好，很多紋波。后來(lái)聽(tīng)別人說(shuō) tlc372 不錯(cuò)，本人就試了一下，還把電路圖 pcb 畫(huà)好了，做好了板子，本人以為這個(gè)是絕對(duì)沒(méi)什么問(wèn)題的了，因?yàn)橐郧耙灿腥擞眠^(guò)。然后本人再拿到實(shí)驗(yàn)室去調(diào)試，調(diào)試出來(lái)的結(jié)果太令本人失望了，比較出來(lái)的脈沖邊沿有很多振蕩的紋波，而且紋波的幅度也很高。本人沒(méi)試過(guò)在脈沖信號(hào)邊緣去振蕩紋波

19、的方法，所以調(diào)了很久都調(diào)不出來(lái)。那時(shí)本人也沒(méi)有什么其他的比較器了，所以本人想一定要把這個(gè) tlc372 調(diào)好才可以。本人問(wèn)了以前做過(guò)的那些人，他們說(shuō)他們也是那樣子畫(huà)的圖，他們的就可以，本人的為什么不可以，而且板子都檢查過(guò)很多遍了，都沒(méi)有畫(huà)錯(cuò)、連錯(cuò)、短路或者斷路等，所以他們也不知道是什么原因，本人自己也是調(diào)了 2 天檢查了 2 天都檢查不出來(lái)，然后不想調(diào)了，本人想再調(diào)也是沒(méi)結(jié)果的了，反而是浪費(fèi)時(shí)間。然后再?gòu)木W(wǎng)上查了一些比較器的資料，看到一款用運(yùn)放做的比較器貌似不錯(cuò)，叫做滯回比較器。絕大多數(shù)比較器中都設(shè)計(jì)帶有滯回電路, 通常滯回電壓為 5mv 到 10mv。內(nèi)部滯回電路可以避免由于輸入端的寄生反饋

20、所造成的比較器輸出振蕩。但是內(nèi)部滯回電路雖然可以使比較器免于自激振蕩, 卻很容易被外部振幅較大的噪聲淹沒(méi)。這種情況下需要增加外部滯回, 以提高系統(tǒng)的抗干擾性能。然后本人就參考網(wǎng)上的一些電路圖和一些資料，做了一個(gè)滯回比較器，做好后就馬上拿去實(shí)驗(yàn)室調(diào)試，調(diào)試的結(jié)果很好，邊緣一點(diǎn)振蕩都沒(méi)有。再接著測(cè)了幾組數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn) 1vpp 一下的小信號(hào)很難測(cè)試，然后就再重新畫(huà)個(gè) pcb，加上個(gè)繼電器，當(dāng)信號(hào)小于 0.8vpp 時(shí)就選用另一個(gè)通道，這個(gè)通道經(jīng)過(guò)一個(gè)運(yùn)放將電壓放大后在輸入到比較器進(jìn)行比較。但那個(gè)運(yùn)放放大的倍數(shù)不大，當(dāng) 1vpp 的信號(hào)放大到2.5vpp 以上信號(hào)底部就失真了，0.6vpp 也是放大到

21、2.5vpp 以上信號(hào)底部就失真，為了能使 0.2vpp 的信號(hào)能放大的倍數(shù)大一點(diǎn)，所以就選擇 0.8vpp 以上的信號(hào)通過(guò)繼電器選擇放大的通道。2.3 占空比測(cè)量模塊的選擇本人一開(kāi)始想的是用一個(gè)周期高電平的時(shí)間再除以周期來(lái)求占空比的，但是有些占空比太小了，單片機(jī)很難把一個(gè)周期的高電平時(shí)間測(cè)出來(lái)，所以就得想過(guò)另外的辦法。對(duì)于脈沖信號(hào)而言，占空比=(有效值/峰峰值)2/100，然后選擇用 ad637 來(lái)測(cè)量脈沖信號(hào)的峰峰值，然后根據(jù)上一個(gè)公式來(lái)求脈沖信號(hào)的占空比。這種方法比較容易，測(cè)起來(lái)也比較方便。2.4 占峰峰值測(cè)量的設(shè)置 峰峰值測(cè)量本人選用的是峰值檢波，峰值檢波的充電時(shí)間常數(shù)很小，即使是很窄

22、的脈沖也能很快充電到穩(wěn)定值，當(dāng)中頻信號(hào)消失后，由于電路的放電時(shí)間常數(shù)很大，檢波的輸出電壓可在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)保持在峰值上。峰值檢波的電路本人選用的是無(wú)二極管型的，無(wú)二極管型是利用比較器輸出的開(kāi)集 bjt 或者開(kāi)漏 mosfet 代替二極管，進(jìn)一步提高性?xún)r(jià)比。3脈沖信號(hào)參數(shù)測(cè)試儀的硬件電路設(shè)計(jì)3.1 msp430f5438a 主控模塊設(shè)計(jì)3.1 .1 msp430f5438a 最小系統(tǒng)芯片部分msp430f5438a 主控模塊本人把它做成了一個(gè)最小系統(tǒng)版，用最小系統(tǒng)版來(lái)控制調(diào)試外部的小模塊。因?yàn)楸救艘郧皼](méi)用過(guò) msp430 的芯片，又沒(méi)有開(kāi)發(fā)板，所以如果把外部的模塊和主控模塊集成在一起很可能是不能

23、用的，結(jié)果又浪費(fèi)了很多金錢(qián)很多時(shí)間又要重新做板子，所以先做成最小的系統(tǒng)版，先把最小系統(tǒng)版做出來(lái)調(diào)好，再做外部的模塊，外部的模塊也是一個(gè)小模塊一個(gè)小模塊的做，這樣既能做得快一點(diǎn)做不成功也可以快一點(diǎn)再做另一塊，而且板子用不了再重新做也不用花那么多的錢(qián)，節(jié)約了的成本。在 msp430f5438a 最小系統(tǒng)版中，主要由一下幾大部分構(gòu)成。如圖 3-1-1 所示，msp430f5438a 芯片有 100 個(gè)引腳，其擁有 16 位精簡(jiǎn)指令集結(jié)構(gòu)，可以擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器，可以達(dá)到 25mhz 系統(tǒng)時(shí)鐘，靈活得電源管理系統(tǒng)（pmm） ，由 dvcc 在 ldo 作用下產(chǎn)生 vcore 電源，供低電壓模塊使用，低功耗

24、/低頻率內(nèi)部時(shí)鐘源 vlo，低頻率內(nèi)部時(shí)鐘源 refo -xt132768hz 晶振，xt2 高頻晶振可以達(dá)到25mhz，16 位 timer0_a5 有 5 個(gè)捕獲/比較寄存器，16 位 timer1_a3 有 3 個(gè)捕獲/比較寄存器，16 位 timer_b7 有 7 個(gè)捕獲/比較寄存器，達(dá)到 4 個(gè)通用通信接口，內(nèi)部 uart，支持自動(dòng)波特率檢測(cè)，具有 irda 編碼和解碼，spi 通信，i2c 通信，12 位模數(shù)轉(zhuǎn)換，采用內(nèi)部參考電壓，12 外部通道，4 個(gè)內(nèi)部通道，256kb flash 存儲(chǔ)器，16kb sram 存儲(chǔ)器，片內(nèi)實(shí)時(shí)時(shí)鐘 rtc，也可做通用計(jì)數(shù)器使用。從上面的數(shù)據(jù)可見(jiàn)

25、，msp430f5438a 單片機(jī)一改以往 430 系列“本人很省飯，但本人也不太能干”的林黛玉作風(fēng)，配備了豐富的片內(nèi)資源，又具備了相當(dāng)可觀(guān)的性能，變身為既省飯又能干的全能戰(zhàn)士，在發(fā)揚(yáng)光大 430 系列杰出的超低功耗特性的同時(shí)，大幅度提高了性能，以往 430 系列單片機(jī)幾乎不可能完成的任務(wù)，如流暢 gui、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)等等，54xx 系列單片機(jī)已經(jīng)完全可以應(yīng)對(duì)自如，這就大大拓寬了 430系列單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域。msp430f5438a 主控芯片部分如下圖所示： 圖 3.1 msp430f5438a 芯片部分3.1.2 msp430f5438a 最小系統(tǒng) i/o 口部分i/o

26、口擴(kuò)展部分如下圖所示： 圖 3.2 msp430f5438a 最小系統(tǒng)的 i/o 口擴(kuò)展如圖 3.2，msp430f5438a 最小系統(tǒng)把芯片的 87 個(gè)通用 i/o 口全部擴(kuò)展出來(lái)了，可以說(shuō) msp430f5438a 的通用 i/o 口是很多很豐富的，可以滿(mǎn)足同時(shí)控制多個(gè)模塊的要求。3.1.3 msp430f5438a 最小系統(tǒng)復(fù)位電路和仿真電路復(fù)位電路和仿真電路如下圖所示：圖 3.3msp430f5438a 最小系統(tǒng)的仿真電路和復(fù)位電路msp430 單片機(jī)有兩種程序下載仿真的方法，如圖 3.3，第一種是通過(guò) jtag 下載仿真，第二種是通過(guò) test 和 rst 兩根線(xiàn)來(lái)下載并在線(xiàn)仿真。本

27、人是用第二種來(lái)下載程序并仿真。msp430 有兩種復(fù)位方式，上電復(fù)位信號(hào) por(power on reset)和上電清除信號(hào) puc(power up clear)。por 信號(hào)是器件的復(fù)位信號(hào)，此信號(hào)只有在以下的事件發(fā)生時(shí)才會(huì)產(chǎn)生：器件上電時(shí)。rst/nmi 引腳配置為復(fù)位模式，當(dāng) rst/nmi 引腳生產(chǎn)低電平時(shí)。rst/nmi 引腳配置為復(fù)位模式，當(dāng) rst/nmi 引腳生產(chǎn)低電平時(shí)。3.2 比較器電路比較器電路如下圖所示： 圖 3.4 比較器電路 這是個(gè)滯回比較器，由 max942 運(yùn)放組成，其中脈沖信號(hào)幅度小的要通過(guò)一個(gè)運(yùn)放將電壓放大后再送入比較器進(jìn)行比較，通過(guò)一個(gè)繼電器進(jìn)行選擇，

28、當(dāng)脈沖信號(hào)是小信號(hào)時(shí)，在繼電器選擇端加高電平，使比較器接到電壓放大電路那邊，當(dāng)脈沖信號(hào)不是小信號(hào)時(shí)，就給繼電器加個(gè)低電平信號(hào)，使比較器接在沒(méi)經(jīng)過(guò)電壓放大的那邊。比較器模塊有脈沖信號(hào)輸入，兩個(gè)輸入比較電壓的輸入。兩個(gè)輸出比較電壓的輸出，兩個(gè)輸出比較電壓經(jīng)過(guò) 74hc08 相與后的輸出脈沖，還有一個(gè)是其中一個(gè)輸出比較電壓經(jīng)過(guò)74hc74 的 d 觸發(fā)器后輸出的方波信號(hào)，可以用這個(gè)信號(hào)來(lái)測(cè)量脈沖信號(hào)的頻率。本人在軟件部分設(shè)為當(dāng)信號(hào)峰峰值小于 0.8vpp 時(shí)就經(jīng)過(guò)一個(gè)運(yùn)放放大，放大的倍數(shù)大概是2.7 倍左右，運(yùn)放的輸入和輸出都接一個(gè)電壓跟隨器，防止信號(hào)能量的損失。當(dāng)信號(hào)的峰峰值不小于 0.8vpp

29、時(shí)就不用經(jīng)過(guò)運(yùn)放放大，不過(guò)將信號(hào)送給比較器之前也接了一個(gè)電壓跟隨器，也是為了防止信號(hào)能量的損失。3.3 峰值檢波電路 峰值檢波電路如下圖所示： 圖 3.5 峰值檢波模塊 如圖 3.5 所示，本人采用的是無(wú)二極管型的峰值檢波電路。峰值檢測(cè)電路（pkd，peak detector）的作用是對(duì)輸入信號(hào)的峰值進(jìn)行提取，產(chǎn)生輸出 vo = vpeak，為了實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo)，電路輸出值會(huì)一直保持，直到一個(gè)新的更大的峰值出現(xiàn)或電路復(fù)位。這個(gè)峰值檢波電路本人一共做了兩塊。第一塊做完的時(shí)候拿去實(shí)驗(yàn)室調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)信號(hào)在 2vpp 以上的電壓測(cè)量還算準(zhǔn)，但信號(hào)在 2vpp 一下的就不準(zhǔn)了，在2vpp 一下的信號(hào)，測(cè)得的

30、電壓值最大都不超過(guò) 1v，本人反反復(fù)復(fù)測(cè)了很多數(shù)據(jù)都是不準(zhǔn)的。信號(hào)峰峰值在 2vpp 以下，有時(shí)候所測(cè)得的電壓值是峰峰值的一般多一點(diǎn)，有時(shí)候所測(cè)得的電壓值是峰峰值的一般少一點(diǎn)。對(duì)照原理圖和 pcb 和一些找來(lái)的資料檢查了以下，發(fā)現(xiàn)電路圖和 pcb 一點(diǎn)都沒(méi)花錯(cuò)，電路也沒(méi)有短路和斷路，所以檢查了很久都檢查不出是什么原因，然后再去問(wèn)了幾次那些比較厲害的同學(xué)，他們也不知道是什么原因。最后實(shí)在是檢查不出來(lái)，只好重新做一塊試試看，而且芯片也新買(mǎi)一些新的，可能是因?yàn)槟切┡f的芯片有問(wèn)題調(diào)不出來(lái)的。做第二塊板時(shí)本人還專(zhuān)門(mén)再檢查了幾次電路圖。做好板子后，再拿到實(shí)驗(yàn)室去調(diào)試，測(cè)出來(lái)的結(jié)果和上次的那個(gè)板子是一樣的，

31、都是信號(hào)在 2vpp 一下就測(cè)得很不準(zhǔn)，大概就是峰峰值的一般左右，調(diào)了幾次都調(diào)不出來(lái)，問(wèn)別人也不知道，所以只能用這個(gè)板子來(lái)測(cè)了。因?yàn)樾盘?hào)再 2vpp 一下所測(cè)得的電壓值差不多是峰峰值的一般左右，所以就把所測(cè)得的電壓值在單片機(jī)里處理一下，信號(hào)在 2vpp 一下，將所測(cè)得的電壓值乘上差不多兩倍，相乘后的數(shù)差不多就等于峰峰值了，然后大于等于 2vpp 的信號(hào)就不變。3.4 有效值測(cè)量電路測(cè)有效值的電路如下圖所示： 圖 3.6 測(cè)有效值電路 如圖 3.6，本人只采用 ad637 來(lái)測(cè)量有效值的。ad637 是 adi 公司生產(chǎn)的真有效值-直流轉(zhuǎn)換芯片，它的功能是把外部輸入的交流信號(hào)有效值變成直流信號(hào)輸

32、出，可以計(jì)算各種復(fù)雜波形的真有效值。其最高精度高于 0.1%，是當(dāng)前國(guó)際上集成真有效值轉(zhuǎn)換器中性能最高的?？蓽y(cè)量的輸入信號(hào)有效值可高達(dá) 7v,對(duì)于 1vrms 的信號(hào)，它的3db 帶寬為 8mhz,并且可以對(duì)輸入信號(hào)的電平以 db 形式指示，當(dāng)輸入電壓為 100mv 時(shí)，帶寬標(biāo)值為 600khz；輸入電壓為 2v 時(shí)，帶寬標(biāo)稱(chēng)值為 8mhz。另外，ad637 通過(guò)片選（cs）管腳作用，可以使靜態(tài)電流從 2.2ma 降至 350a。因此，在數(shù)據(jù)采集和儀器儀表等場(chǎng)合，有很廣泛的應(yīng)用。ad637 集成電路具有低成本、低功耗和高（激光調(diào)整）精度特性，使得真有效值（rms）計(jì)算成為一項(xiàng)實(shí)用、可行的技術(shù)，

33、可用來(lái)獲取波形的功率測(cè)量值或標(biāo)準(zhǔn)偏差。以前，采用模塊式、混合式、或分立式器件的真有效值（rms）轉(zhuǎn)換器不僅成本高，而且相對(duì)復(fù)雜。rms（真有效值）是對(duì)交流信號(hào)幅度的基本量度，可以分別從實(shí)用角度和數(shù)學(xué)角度予以定義。從實(shí)用角度定義是：一個(gè)交流信號(hào)的真有效值等于在同一負(fù)載上產(chǎn)生同等熱量所需的直流量。例如，1 v 真有效值交流信號(hào)與 1 v 直流信號(hào)在同一電阻上產(chǎn)生的熱量相同。波形的波峰因數(shù)定義為峰值與其真有效值值之比。振幅對(duì)稱(chēng)方波或直流水平波形等信號(hào)的波峰因數(shù)為 1。輸入電壓范圍是隨供電電源變化的。當(dāng)電源用+15v 和-15v 供電時(shí)，輸入電壓為 0-7v，當(dāng)供電電源為+5v 和-5v 時(shí)，輸入電壓

34、范圍為 0-4v。當(dāng)輸入電壓為 2v 時(shí)，產(chǎn)生 1%的附加誤差的帶寬為 200khz。對(duì)于脈沖信號(hào)而言，占空比=(有效值/峰峰值)2/100，利用這個(gè)公式可以求出脈沖信號(hào)的占空比。3.5 a/d 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路max197 的電路如下圖所示： 圖 3.7 max197 電路如圖 3.7 所示，a/d 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊是用 max197 做的，本人一開(kāi)始是用 ad7898這款 a/d 轉(zhuǎn)換器，因?yàn)檫@款是 spi 通信的，只要三根線(xiàn)就可以實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換，可以節(jié)省了大量的單片機(jī) i/o 端口。ad7898 芯片的板子已經(jīng)做好了，然后本人看了芯片的資料，對(duì)照資料上的時(shí)序圖編寫(xiě)程序，程序完全是按照資料上的時(shí)序圖

35、寫(xiě)的，但下載調(diào)試的時(shí)候總是調(diào)試不出來(lái)，一點(diǎn)反應(yīng)都沒(méi)有。這塊 ad7898 整整花了本人 3 天的時(shí)間，還是一點(diǎn)進(jìn)展都沒(méi)有，然后本人不想再浪費(fèi)時(shí)間了，想換別的 a/d 芯片看看，然后想到用 adc0809，但這款 a/d 是 8 為了，可能小信號(hào)測(cè)得不是很準(zhǔn)。正好同學(xué)免費(fèi)申請(qǐng)有 2 塊貼片的 max197 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，他就給了一片本人，然后就打算用 max197 試試看。max197 是 maxim 公司推出的具有 12 位測(cè)量精度的高速 a/d 轉(zhuǎn)換芯片，只需單一電源供電，且轉(zhuǎn)換時(shí)間很短(6us)，具有 8 路輸入通道，還提供了標(biāo)準(zhǔn)的并行接口8 位三態(tài)數(shù)據(jù) i/o 口，可以和大部分單片機(jī)直接

36、接口，使用十分方便。 max197無(wú)需外接元器件就可獨(dú)立完成 a/d 轉(zhuǎn)換功能。它可分為內(nèi)部采樣模式和外部采樣模式，采樣模式由控制寄存器的 d5 位決定。在內(nèi)部采樣控制模式(控制位置 0)中，由寫(xiě)脈沖啟動(dòng)采樣間隔，經(jīng)過(guò)瞬間的采樣間隔(芯片時(shí)鐘為 2mhz 時(shí)，為 3ms)，即開(kāi)始 a/d 轉(zhuǎn)換。在外部采樣模式(d5=1)中，由兩個(gè)寫(xiě)脈沖分別控制采樣和 a/d 轉(zhuǎn)換。在第一個(gè)寫(xiě)脈沖出現(xiàn)時(shí)，寫(xiě)入 acqmod 為 1，開(kāi)始采樣間隔。在第二個(gè)寫(xiě)脈沖出現(xiàn)時(shí)，寫(xiě)入控制字 acqmod 為 0，max197 停止采樣，開(kāi)始 a/d 轉(zhuǎn)換。這兩個(gè)寫(xiě)脈沖之間的時(shí)間間隔為一次采樣時(shí)間。當(dāng)一次轉(zhuǎn)換結(jié)束后，max1

37、97 相應(yīng)的 int 引腳置低電平，通知處理器可以讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。 本人采用的是內(nèi)部參考電壓，內(nèi)部參考電壓有 2.5v 和4.096v，其中 4.096v 是通過(guò)片內(nèi)緩沖器（增益=1.638）放大而輸出的。這個(gè)芯片的程序同學(xué)寫(xiě)過(guò)，不過(guò)是 80c51f020 單片機(jī)的 c 語(yǔ)言程序，本人用的是 msp430 的，不能直接拿來(lái)用，本人對(duì)照了一下那個(gè) 80c51f020 的程序后，把 msp430 的 max197 程序?qū)懗鰜?lái)，然后再調(diào)試幾下就成功了。3.5 d/a 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路d/a 模塊的電路如下圖所示：圖 3.8 dac8562 電路d/a 轉(zhuǎn)換電路本人也換過(guò)幾塊，開(kāi)始是想用 max5802，這

38、是一個(gè)雙通道的 d/a 轉(zhuǎn)換器，外部產(chǎn)考電壓是可達(dá)到 5v，這個(gè)芯片是用 i2c 通信的，本人看了這個(gè)芯片的一些資料，又對(duì)照本人以前寫(xiě)的 24c08 的 i2c 程序把這個(gè) d/a 的芯片寫(xiě)好，然后在下載到單片機(jī)調(diào)試，但也調(diào)試了兩天都調(diào)不出來(lái)，i2c 程序也都沒(méi)錯(cuò)，跟以前那個(gè) 24c08的幾乎一樣，看來(lái) i2c 的程序?qū)τ诒救藖?lái)說(shuō)真的很難調(diào)，兩天都調(diào)不出來(lái)后本人就決定還另一塊芯片，這塊是 ti 公司的 dac8562。dac8562 系列與同類(lèi)器件相比，積分非線(xiàn)性度 (inl) 提升 25%，偏移誤差降低 60%。此外，這些 dac 還具有業(yè)界最低功耗與超小外形，是無(wú)線(xiàn)基站、可編程邏輯控制 (

39、plc) 模擬輸出模塊、電機(jī)控制、高精度儀表以及便攜式醫(yī)療設(shè)備等空間及電源受限系統(tǒng)的理想選擇。 業(yè)界最高精度：支持每秒 0.1 nv 短時(shí)脈沖波形干擾、4 mv 最大偏移誤差、12 位時(shí) 0.75 lsb 最大 inl 以及每攝氏度 10 ppm 的最大參考漂移，可提高系統(tǒng)精確度; 業(yè)界最低功耗：每通道流耗僅為 0.1 ma，不但可最大限度地降低無(wú)線(xiàn)基站中 vga 控制所需的功耗，而且還可運(yùn)行可調(diào)諧激光器模塊、cnc 設(shè)備，以及示波器與便攜式血液分析儀等便攜式醫(yī)療設(shè)備; 可降低成本，縮小板級(jí)空間：提供支持 20 ma 汲極/源極功能的集成型高精度參考，無(wú)需外部緩沖器; 支持不同的控制環(huán)路：提供

40、零標(biāo)度復(fù)位與中標(biāo)度復(fù)位選項(xiàng)，可顯著提高設(shè)計(jì)靈活性; 針對(duì)惡劣工業(yè)環(huán)境進(jìn)行了優(yōu)化：工作溫度高達(dá) 125 攝氏度，比同類(lèi)競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品高 20 度。 除 dac 外，片內(nèi)還集成了一個(gè)軌到軌放大器、鎖存器和基準(zhǔn)電壓源?；鶞?zhǔn)電壓(refout)調(diào)整至 2.5 v，片內(nèi)放大器則將 dac 輸出提升至4.095 v 滿(mǎn)量程。用戶(hù)只需提供+5 v 電源。 dac8562 是 spi 通信的,只要 3 根控制線(xiàn)就可以控制，由于本人只要 0-3.3v 的電壓，所以本人用 3.3v 供電就可以了。spi 通信的程序不是很難寫(xiě)，本人寫(xiě)好程序后，開(kāi)始調(diào)試，但不成功，本人還以為是程序的問(wèn)題，所以本人程序都改了很多次，改了再調(diào)

41、，調(diào)了又改，最后檢查電路是才發(fā)現(xiàn)引腳lodac 要接地才可以的，引腳 lodac 接地后就可以調(diào)試成功了。4脈沖信號(hào)參數(shù)測(cè)試儀的軟件設(shè)計(jì)4.1 脈沖信號(hào)參數(shù)測(cè)試儀的總體流程圖脈沖信號(hào)參數(shù)測(cè)試儀系統(tǒng)的流程圖如下圖所示：圖 4.1 脈沖信號(hào)參數(shù)測(cè)試儀流程圖如圖 4.1 所示，軟件系統(tǒng)主要分為八大部分，有些部分需要的軟件處理比較少，但是比較難處理，因?yàn)槭且?zhǔn)的，而且不同頻率不同幅值的誤差都不一樣，所以不能用統(tǒng)一的公式來(lái)處理，必須要分成很多小部分，每個(gè)部分都要用一個(gè)不同的公式，這樣處理出來(lái)的結(jié)果會(huì)比較精確一點(diǎn)。特別是峰峰值的測(cè)量，不同的幅度值所測(cè)得的峰峰值誤差變化很大，頻率對(duì)峰峰值的測(cè)量也有一些變化

42、，測(cè)頻率時(shí)本人用的是timer0 計(jì)數(shù)器，外用外部時(shí)鐘引腳 p1.0，計(jì)數(shù)脈沖是被測(cè)的脈沖信號(hào)。這個(gè)板子在測(cè)量時(shí)都要加上直流偏置，因?yàn)楸救藳](méi)做測(cè)量負(fù)電壓的。表 4-1 占空比的測(cè)量值頻率（khz）占空比（%）測(cè)量值（%）0.11105010030050010999987720192019191817173030303029292727404040404039383750515151505049486061616161615959707272727271717080838382828281819093939393939393如表 4-1 所示，最左邊一列是信號(hào)源輸出脈沖信號(hào)的占空比，右邊的是不同

43、頻率下脈沖信號(hào)參數(shù)測(cè)試儀所測(cè)得的占空比。從表中可以看出，20%以下的脈沖信號(hào)占空比所測(cè)得的值比真實(shí)值偏小了一點(diǎn)，50%以上的脈沖信號(hào)占空比所測(cè)得的值比真實(shí)值偏大了一點(diǎn)。頻率也會(huì)影響占空比所測(cè)得的數(shù)值，隨著頻率的增大，占空比也相應(yīng)地減小一點(diǎn)，但頻率影響的不是很大，所以本人想在程序設(shè)計(jì)時(shí)只判斷所測(cè)得的占空比的大小，在不同大小范圍的占空比分別處理，把所測(cè)得的數(shù)據(jù)誤差減小。占空比測(cè)量的軟件流程圖如下圖所示： 圖 4.2 占空比測(cè)量流程圖表 4-2 峰峰值的測(cè)量的數(shù)據(jù)表頻率（khz）峰峰值（vpp）測(cè)量值（v）0.1110501002505000.20.1130.1140.1130.1130.1120.

44、1060.1000.40.2240.2270.2230.2240.2240.2340.2060.60.3340.3360.3350.3340.3340.3460.3120.80.4470.4480.4470.4420.4400.4520.4221.00.5590.5600.5590.5550.5520.5600.5291.20.6670.6710.6680.6820.6590.6730.6391.40.7970.8000.7980.7940.7680.7790.7441.60.9110.9140.9120.9090.9020.8870.8711.81.021.021.021.021.011.0

45、00.9812.02.042.042.042.042.042.022.002.52.522.532.532.532.522.502.483.03.023.023.033.033.033.013.003.23.213.213.213.233.213.203.19 如表 4-2 所示，最左邊一列是信號(hào)源輸出的正弦信號(hào)的峰峰值，右邊的每一列是不同頻率下峰值檢波電路所測(cè)得的直流電壓值。這個(gè)峰值檢波的電路本人已經(jīng)做了 2個(gè)板子了，測(cè)量的結(jié)果都是一樣，最后實(shí)在找不出原因就只能用那些所測(cè)得的數(shù)值經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理大概得出索要測(cè)量的峰峰值就行了。這個(gè)數(shù)據(jù)以前也測(cè)過(guò)，也是在同一個(gè)板子測(cè)的，正弦信號(hào)在 2vpp 以下都

46、沒(méi)有所測(cè)得的數(shù)值都沒(méi)有超過(guò) 1v 的，這一次測(cè)的電壓值在正弦信號(hào)小于 2vpp 的也有超過(guò) 1v 的，同一個(gè)板子，在不同的時(shí)間測(cè)量，所測(cè)出來(lái)的結(jié)果都會(huì)有差別，這個(gè)本人真的不知道是為什么了。本人想在脈沖信號(hào)是2vpp 以上的就保持輸出測(cè)量值不變，在 2vpp 一下的就乘于 1.75 左右。但現(xiàn)在調(diào)試的還不是很準(zhǔn)，信號(hào)在不同的峰峰值范圍下所測(cè)得的電壓值的誤差還是有比較大的差別。5脈沖信號(hào)參數(shù)測(cè)試儀的調(diào)試過(guò)程5.1 硬件調(diào)試過(guò)程本人最初的硬件是先做好了 msp430f5438a 最小系統(tǒng)板和電源模塊，然后再做其他的外圍模塊。在做 msp430f5438a 最小系統(tǒng)板時(shí)并不是那么順利，因?yàn)閙sp430

47、f5438a 有 100 個(gè)引腳，而且是貼片的，引腳很小，引腳的腳間距也很小，這是本人第一次焊接這么多引腳的貼片芯片，那晚本人從晚上 7 點(diǎn)多一直到晚上 11 點(diǎn)多才把這個(gè)芯片焊接好，焊好芯片后第二天才把其他的部分焊好，但有些元件沒(méi)到所以還不能馬上焊完，要等幾天元件到了后才能焊完。等做好最小系統(tǒng)板后拿去測(cè)試了一下，發(fā)現(xiàn)不能用，下載不了程序，檢查了很久都檢查不出來(lái)，叫別人幫檢查也檢查不出來(lái)，這可是花了幾天時(shí)間做的板子，如果報(bào)廢了就浪費(fèi)了本人幾天的時(shí)間了?？赡苁切酒遣皇浅藛?wèn)題的吧，最后實(shí)在檢查不出來(lái)本人就只好重新做一塊最小系統(tǒng)板了，重新做一塊也是花了幾天的時(shí)間，做好后測(cè)試出來(lái)的結(jié)果也不能用，和

48、第一次一樣，檢查了一下硬件檢查不出來(lái)，后來(lái)突然覺(jué)得是不是原理圖畫(huà)錯(cuò)了，就去檢查一下原理圖，再對(duì)比一下芯片資料和網(wǎng)上別人畫(huà)的最小系統(tǒng)板圖，發(fā)現(xiàn)原理圖上多了一個(gè)電容，把那個(gè)電容拆了后，果然就可以下載程序了，可以用了，再把前一次做的板子的那個(gè)電容給拆了，那個(gè)板子也能用了。原來(lái)就是一個(gè)電容害得本人花了這么多天的時(shí)間重新做了一塊板。做好了最小系統(tǒng)板后本人再做一個(gè)電源，電源的元器件已經(jīng)網(wǎng)購(gòu)回來(lái)了，本人先把元件的封裝畫(huà)好，然后根據(jù)那些穩(wěn)壓芯片的資料把原理圖畫(huà)好，再畫(huà)好 pcb。因?yàn)殡娫吹碾娐泛芎?jiǎn)單，也很容易做，以前本人也做過(guò)電源，所以這次再重新做一個(gè)并不難，電源板子焊好后拿去測(cè)試也沒(méi)出現(xiàn)過(guò)爆電容現(xiàn)象，上次做

49、的電源就爆了兩個(gè)電容，因?yàn)殡娙葚?fù)電壓端的接反了，電阻也燒了一個(gè)，因?yàn)榉€(wěn)壓二極管接反了，而且上次做的是 lt1083 的穩(wěn)壓芯片，最大電流高達(dá) 7.5a。上次的電源把低功耗的芯片已經(jīng)燒了幾個(gè)了，所以必須得重新做一個(gè)。因?yàn)榧橙×松洗蔚慕?jīng)驗(yàn)，這次本人做的第一次測(cè)試的時(shí)候就一點(diǎn)問(wèn)題都沒(méi)出現(xiàn)，第一次測(cè)試后就不用修改就可以用了。有了電源后其他的模塊就可以有電源供電了，然后再做比較器模塊，本人第一次做的是用 tlc372 的集成比較器，這個(gè)比較器很不穩(wěn)定在比較器比較出來(lái)的脈沖信號(hào)波形邊緣有很多幅度很大的振蕩紋波，測(cè)試了幾次都是這樣，就把做好的板子和電路圖和芯片資料上的典型電路圖參考了一下發(fā)現(xiàn)也沒(méi)什么錯(cuò)誤，沒(méi)

50、什么接錯(cuò)的。芯片的典型電路圖有很多個(gè)，但沒(méi)有本人想要的這種應(yīng)用的典型電路圖，本人只是參照其中的每個(gè)典型電路圖自己畫(huà)的，和資料上的典型電路圖都差不多，出來(lái)的結(jié)果這么的不理想。聽(tīng)同學(xué)說(shuō)滯回比較器比較出來(lái)的脈沖信號(hào)波形邊緣沒(méi)有振蕩紋波，不過(guò)小信號(hào)的很難比較出來(lái)，要接一個(gè)運(yùn)放放大小信號(hào)才可以，然后本人就重新在做一個(gè)比較器，用繼電器選擇小信號(hào)放大，而且還加了電壓跟隨器防止能量的損失，板子做好后拿去測(cè)試了一下，發(fā)現(xiàn)比較出來(lái)的波形真的很不錯(cuò)，雖然不能保證百分之百?zèng)]有紋波，但是紋波很小，幾乎可以忽略了。做好了比較器后開(kāi)始調(diào)試一下測(cè)頻率的程序，發(fā)現(xiàn)測(cè)量比較器比較出來(lái)的脈沖信號(hào)的頻率還是比較準(zhǔn)的。不過(guò)第二次拿去測(cè)

51、得時(shí)候有一個(gè)電壓跟隨的芯片 ad817 會(huì)發(fā)燙，上電后不到半分鐘就燙得不得了，不得不趕緊把電源給斷開(kāi)。檢查了幾次電路，又一次一次的把那個(gè)芯片連接外部的引腳線(xiàn)用刀子割開(kāi)，再一次一次的上電測(cè)試，就連芯片只剩 2 跟電源線(xiàn)了還是會(huì)發(fā)燙，換了另一片 ad817還是一樣，然后用 op37 來(lái)代替 ad817 就不發(fā)燙了，然后用這個(gè)來(lái)測(cè)試一下頻率，發(fā)現(xiàn)頻率低于 1khz 的就測(cè)得不準(zhǔn)，再調(diào)試幾下連 10khz 的都測(cè)得不準(zhǔn)了，再調(diào)試幾次都調(diào)不好。然后再回去拿 ad817 換回來(lái)試試看，換回來(lái)后 ad817 又不發(fā)燙了，而且測(cè)試的效果也都很好。da 模塊是用雙通道的，一開(kāi)始本人用的是 max5802，但是這

52、個(gè)比較難調(diào)，前面也說(shuō)過(guò)了，調(diào)不出來(lái)后再用 da8562，這個(gè)比較好調(diào)，調(diào)一下就可以調(diào)好了。ad 模塊一開(kāi)始是用 ad7898，因?yàn)檫@個(gè)是串口通信的，但是這個(gè)也是調(diào)試了幾天都調(diào)不出來(lái)，前面也都有說(shuō)過(guò)的，然后再換成 max197，max197 是 12 位的 adc，8 位數(shù)據(jù)通信的，所以要分兩次讀取數(shù)據(jù)，而且 max197 有八個(gè)模擬輸入通道，已經(jīng)足夠滿(mǎn)足本人的設(shè)計(jì)要求了。max197 的程序也是不難調(diào)的，調(diào)試也不用多久就調(diào)試好了。測(cè)量占空比的模塊是用 ad637 測(cè)量有效值，再用有效值來(lái)計(jì)算出占空比，用這個(gè)方法來(lái)測(cè)量占空比比較方便，而且精度也不錯(cuò)。頻率的測(cè)量是用 d 觸發(fā)器輸出的方波來(lái)測(cè)量的，

53、d 觸發(fā)器的輸入脈沖是比較器比較后的輸出脈沖，在每一次輸入上升沿的時(shí)候 d 觸發(fā)器輸出的電平改變一次，所以 d 觸發(fā)器輸出的方波信號(hào)頻率是輸入脈沖信號(hào)的頻率的一半，測(cè)量 d 觸發(fā)器輸出的方波信號(hào)的頻率時(shí)還要乘于 2 得到的才是輸入的被測(cè)信號(hào)的頻率。峰值檢波用的是無(wú)二極管型的峰值檢波電路，用一個(gè) tlc372 比較器和 lm358 運(yùn)放組成的，這個(gè)板子做得不怎么好，2vpp 一下的脈沖信號(hào)測(cè)得很不準(zhǔn)，做了 2 個(gè)板子都是這樣子，不過(guò)脈沖信號(hào)在 2vpp 一下的時(shí)候峰值檢波電路所測(cè)得的數(shù)值是其的一半左右，所以在這段電壓內(nèi)用幾個(gè)公式算出來(lái)正確的峰峰值就可以了。5.2 軟件調(diào)試過(guò)程峰峰值測(cè)量的時(shí)候在

54、2vpp 一下的所測(cè)得的數(shù)值大概是其的一半，上面表 4-2 本人已經(jīng)把所測(cè)得的數(shù)據(jù)寫(xiě)出來(lái)了，上面所測(cè)得的數(shù)值是示波器測(cè)量的，程序里測(cè)量的是max197 測(cè)出來(lái)的，max197 沒(méi)校準(zhǔn)的數(shù)值肯定會(huì)有寫(xiě)誤差，所以程序里得到的數(shù)據(jù)和上面所測(cè)得的數(shù)據(jù)肯定會(huì)有差別。硬件測(cè)得不準(zhǔn)只能在軟件里修改一下，盡量把測(cè)量值算出來(lái)的結(jié)果算得比較準(zhǔn)就可以了。頻率測(cè)量是用外部計(jì)數(shù)器 tm1 來(lái)測(cè)量，再用 tm0 來(lái)做一個(gè) 1s 的定時(shí)器，tm0 進(jìn)入中斷時(shí)就讀取計(jì)數(shù)器的數(shù)值，然后清零計(jì)數(shù)器再重新開(kāi)始計(jì)數(shù)。周期則是通過(guò)頻率來(lái)算出來(lái)。測(cè)頻率所用到的信號(hào)是 d 觸發(fā)器輸出的信號(hào)，d 觸發(fā)器的輸入脈沖信號(hào)就是被測(cè)信號(hào)。上升下降沿

55、測(cè)量時(shí)也是和頻率測(cè)量用同一個(gè)計(jì)數(shù)器，當(dāng)測(cè)量上升下降沿時(shí)就停止頻率的測(cè)量，而且測(cè)量上升下降沿是用系統(tǒng)的內(nèi)部時(shí)鐘。本人一開(kāi)始是想用 10%、90%這兩個(gè)的比較輸出脈沖和這兩個(gè)輸出脈沖相與后的脈沖來(lái)測(cè)量上升下降沿的。msp430的 p1 和 p2 口也可以作為外部中斷 io 口，可以設(shè)為上升沿或者下降沿來(lái)觸發(fā) io 口中斷，本人想用這三個(gè)脈沖信號(hào)來(lái)作為三個(gè) io 口的中斷信號(hào)，用這種方法來(lái)測(cè)量上升下降沿時(shí)間，但是這種方法測(cè)得不準(zhǔn)，有時(shí)候甚至測(cè)不出來(lái)。而且當(dāng)頻率高時(shí)，程序就頻繁進(jìn)入 io 口中斷，這樣主函數(shù)根本沒(méi)多少機(jī)會(huì)執(zhí)行了。所以后來(lái)才想著和頻率測(cè)量的用同一個(gè)計(jì)數(shù)器。這是只測(cè)量高電平的時(shí)間，因?yàn)橐话?/p>

56、的有規(guī)律的信號(hào)上升沿下降沿的信號(hào)的時(shí)間都是一樣的。要區(qū)分上升下降沿的時(shí)候也還要用到 io 口中斷，也試著用過(guò)，但是用的時(shí)候就是測(cè)得不準(zhǔn)，甚至都測(cè)不出來(lái)，所以就把上升下降沿都用同一個(gè)時(shí)間，就是只測(cè)量高電平的時(shí)間。比較器本來(lái)是輸入 10%和 90%兩路電壓來(lái)輸出比較電平，但是在峰峰值小于 2vpp 時(shí)輸入 90%的那一路就比較不出來(lái)，改為 50%都比較不出來(lái)，所以在脈沖信號(hào)小于 2vpp 的都是用 10%和 40%左右來(lái)輸入比較電平的，所以在頻率相同的信號(hào)，在不同的峰峰值范圍所測(cè)得的占空比和上升下降沿都會(huì)有比較大的差別。占空比的測(cè)量是把 ad637 所測(cè)得的有效值在除于峰峰值，然后再把所得到的數(shù)值

57、平方所得。因?yàn)樗鶞y(cè)占空比的信號(hào)都是從比較器輸出來(lái)的，峰峰值都是不變的，所以軟件里的峰峰值就用一個(gè)固定的數(shù)值就可以了。下面舉一個(gè)測(cè)試的例子。當(dāng)給比較器輸入一個(gè) 10khz、2vpp 的正弦信號(hào)時(shí)，脈沖信號(hào)參數(shù)測(cè)試儀所測(cè)得的數(shù)據(jù)是：頻率 10009hz，周期 0.1ms、峰峰值 2.013vpp，占空比 13%，上升沿的時(shí)間是14.5us，下降沿的時(shí)間是 14.5us。示波器所測(cè)得的數(shù)據(jù)如下圖所示。由圖 4-2-1 可以看出，被測(cè)的方波頻率為 5khz，因?yàn)檫@個(gè)方波信號(hào)是所被測(cè)信號(hào)的二分頻。由圖 4-2-2 可以看出，用來(lái)測(cè)量上升下降沿的脈沖信號(hào)高電平時(shí)間是 15us，與脈沖信號(hào)參數(shù)測(cè)試儀所測(cè)得的

58、 14.5us 相差不是很大。實(shí)際占空比為 15us/100us=15%。所以頻率誤差：|10009-10000|/10000*100%=0.09%;周期誤差：|0.1-0.1|/0.1*100%=0;峰峰值誤差：|2.013-2|/2*100%=0.65%;占空比誤差：|13-15|/15*100%=13.3%;上升下降沿時(shí)間誤差：|14.5-15|/15*100%=3.3%;從這個(gè)測(cè)得的數(shù)值看出，只有占空比誤差大了一點(diǎn)，其他的誤差都沒(méi)那么大。但在不同峰峰值測(cè)量時(shí)他們的誤差都會(huì)有新的差別。 d 觸發(fā)器輸出的方波如下圖所示：圖 5.1 d 觸發(fā)器輸出的方波信號(hào) 測(cè)上升下降沿所用到的脈沖信號(hào)如圖

59、所示： 圖 5.2 測(cè)上升下降沿所用到的脈沖信號(hào)6對(duì)系統(tǒng)的總結(jié)與展望6.1 總結(jié)現(xiàn)在本系統(tǒng)已經(jīng)能測(cè)量一些脈沖信號(hào)的峰峰值、頻率、周期、占空比、上升沿下降沿時(shí)間的參數(shù)，但是測(cè)量的精度還是不夠好，這與本人做這塊板子的水平有很大的關(guān)系。主要是硬件制約了測(cè)量的精度，硬件做得精度很差的話(huà)，軟件就算怎么修改都不能把精度改得很好，而且靠軟件來(lái)修改精度的話(huà)比較麻煩，又不穩(wěn)定。這個(gè)系統(tǒng)還有很多不穩(wěn)定的因素本人還沒(méi)找出來(lái)，比如說(shuō)比較器部分的 ad817 電壓跟隨為什么有時(shí)候會(huì)發(fā)燙，有時(shí)候又不發(fā)燙。所以板子做的還是不怎么好。6.2 展望 隨著時(shí)代的發(fā)展，特別是對(duì)于測(cè)量小信號(hào)的要求越來(lái)越高，以后對(duì)脈沖信號(hào)參數(shù)測(cè)試儀的

60、要求也會(huì)越來(lái)越高，不僅精度上要求很高，而且速度上也要求很高。本人相信以后會(huì)有比現(xiàn)在的示波器更好的脈沖參數(shù)測(cè)試儀出現(xiàn)的。謝 辭從論文選題到資料搜集，從做一次一次地板子到反反復(fù)復(fù)地調(diào)程序，從寫(xiě)稿到反復(fù)修改，期間經(jīng)歷了喜悅、痛苦、煩躁和彷徨，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中心情是如此的復(fù)雜，特別是做板子和調(diào)程序的時(shí)候，喜怒哀樂(lè)都是經(jīng)常變化的?，F(xiàn)在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)已經(jīng)完成了大部分，也將要驗(yàn)收了。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，感謝老師為本人們提供了實(shí)驗(yàn)室，可以讓本人隨時(shí)都可以在實(shí)驗(yàn)室測(cè)試板子，調(diào)試程序。感謝老師為本人開(kāi)放了一臺(tái)電腦，使本人能裝一個(gè)軟件到電腦去，使本人下次重新開(kāi)那臺(tái)電腦時(shí)也不用再安裝那個(gè)軟件了，不過(guò)可能那臺(tái)電腦太受歡