主题:[原创]2005年电子设计A题参考方案
一、方案设计与论证
方案一:
本方案直接采用凌阳SPCE061A作为波形发生器。波形的具体产生是通过两路DAC来产生,凌阳SPCE061A在这方面的设计为我们提供了极大的方便,用它实现的好处在于,外围电路极其简单,另外在DAC的编程方面又提供及其便利的编程环境。外围电路的设计包括三大部分,第一是键盘控制电路的设计,这里采用4*4键盘,由IOA的低八位进行控制,把键盘上的行和列分别接在IOA0~IOA3和IOA4~IOA7上,采用外部中断二来中断所显示波形,以便进入下一波形的编辑和输出,在波形输出的同时利用外部中断一来实现同步的频率调节。第二是显示电路的设计,这里为了在波形输出依然有显示,由于单片机的局限性这里采用通常的动态LED显示行不通,因为波形输出时要求CPU不停地为其服务而没有空闲来为LED进行不停更新,解决方案是采用带数据缓存器和驱动的LCD来提供显示,这样只占用八个I/O口即可完成设计要求,也可放弃适时显示功能采用LED显示,这里将提供两种显示方案。第三是滤波和电压转换电路的设计,滤波采用低通滤波器,滤除DAC转换过程中形成的高频小锯齿波。另外由于凌阳SPCE061A单片机DAC输出为电流输出,为满足达到5V的电压输出,外接OP07运算放大器进行放大,加1千欧姆电阻进行电流信号到电压信号的转换。本设计的特点是全面采用数字电路方案,因而工作稳定可靠。利用单片机控制管理,使频率设置和占空比调整等操作可用键盘输入,十分方便。
方案二:
本设计方案采用功能很强的大规模数字频率合成器MC145151和多波形宽频率范围信号发生器MAX038 等新器件产生波形和频率,控制与管理电路部分使用SPCE061A单片机以及键盘显示电路。MAX038是一个精密高频波形产生器。它能产生频率高达20MHz的正弦波、三角波、方波等脉冲信号,其压控振荡器的频率分粗调和细调两层控制。在本电路中,用于粗调的控制电压(电流)由一个12位的DAC产生,使输出频率近似等于N倍基准频率。而细调电压则由数字锁相电路MC145151和环路滤波器MAX427产生,由锁相反馈环将频率fo = Nfr锁定。这种方案的优点是频率合成器工作更可靠,锁定更迅速。另外MAX038还包括占空比调整电路、波形同步电路、相位检测电路、波形切换开关和电压基准源等电路,所需外部元件少,使用很方便。控制和管理电路由SPCE061A单片机及外围电路组成。其主要用于对键盘输入的波形和频率选择等数据进行译码,计算出相应的控制参数,控制频率合成器输出正确的信号,并将其频率和波形参数用LED显示出来。对于小型通用信号产生器而言,这是一个比较理想的设计方案。
方案比较:
第一种方案设计外围电路简单,能够满足电子大赛设计的要求,这里考虑到短时间内设计既要成型,采用第一种方案。第二种方案的设计比较完善,由于用到专门的波形发生芯片,产生的波形比较完美,但外围电路复杂,适合于作波形发生器的产品设计方案。
但是现在问题出来了,如果用第一种方案的话,题目中的第一个要求达不到,题目要求的是:1K—10MHz 方案一只能到100mHz—100KHz,大家想想办法,第二个方案怎么做!???
有的大家提出来一起分享!!!!!
方案一:
本方案直接采用凌阳SPCE061A作为波形发生器。波形的具体产生是通过两路DAC来产生,凌阳SPCE061A在这方面的设计为我们提供了极大的方便,用它实现的好处在于,外围电路极其简单,另外在DAC的编程方面又提供及其便利的编程环境。外围电路的设计包括三大部分,第一是键盘控制电路的设计,这里采用4*4键盘,由IOA的低八位进行控制,把键盘上的行和列分别接在IOA0~IOA3和IOA4~IOA7上,采用外部中断二来中断所显示波形,以便进入下一波形的编辑和输出,在波形输出的同时利用外部中断一来实现同步的频率调节。第二是显示电路的设计,这里为了在波形输出依然有显示,由于单片机的局限性这里采用通常的动态LED显示行不通,因为波形输出时要求CPU不停地为其服务而没有空闲来为LED进行不停更新,解决方案是采用带数据缓存器和驱动的LCD来提供显示,这样只占用八个I/O口即可完成设计要求,也可放弃适时显示功能采用LED显示,这里将提供两种显示方案。第三是滤波和电压转换电路的设计,滤波采用低通滤波器,滤除DAC转换过程中形成的高频小锯齿波。另外由于凌阳SPCE061A单片机DAC输出为电流输出,为满足达到5V的电压输出,外接OP07运算放大器进行放大,加1千欧姆电阻进行电流信号到电压信号的转换。本设计的特点是全面采用数字电路方案,因而工作稳定可靠。利用单片机控制管理,使频率设置和占空比调整等操作可用键盘输入,十分方便。
方案二:
本设计方案采用功能很强的大规模数字频率合成器MC145151和多波形宽频率范围信号发生器MAX038 等新器件产生波形和频率,控制与管理电路部分使用SPCE061A单片机以及键盘显示电路。MAX038是一个精密高频波形产生器。它能产生频率高达20MHz的正弦波、三角波、方波等脉冲信号,其压控振荡器的频率分粗调和细调两层控制。在本电路中,用于粗调的控制电压(电流)由一个12位的DAC产生,使输出频率近似等于N倍基准频率。而细调电压则由数字锁相电路MC145151和环路滤波器MAX427产生,由锁相反馈环将频率fo = Nfr锁定。这种方案的优点是频率合成器工作更可靠,锁定更迅速。另外MAX038还包括占空比调整电路、波形同步电路、相位检测电路、波形切换开关和电压基准源等电路,所需外部元件少,使用很方便。控制和管理电路由SPCE061A单片机及外围电路组成。其主要用于对键盘输入的波形和频率选择等数据进行译码,计算出相应的控制参数,控制频率合成器输出正确的信号,并将其频率和波形参数用LED显示出来。对于小型通用信号产生器而言,这是一个比较理想的设计方案。
方案比较:
第一种方案设计外围电路简单,能够满足电子大赛设计的要求,这里考虑到短时间内设计既要成型,采用第一种方案。第二种方案的设计比较完善,由于用到专门的波形发生芯片,产生的波形比较完美,但外围电路复杂,适合于作波形发生器的产品设计方案。
但是现在问题出来了,如果用第一种方案的话,题目中的第一个要求达不到,题目要求的是:1K—10MHz 方案一只能到100mHz—100KHz,大家想想办法,第二个方案怎么做!???
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