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基于DDS技术的三相六通道信号发生器设计与开发

作　者: 王数明
导　师: 戴瑜兴
学　校: 湖南大学
专　业: 电路与系统
关键词: 直接数字合成 数字信号处理 三相六通道信号发生器 谐波叠加 中断
分类号: TM935
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要


高精度的信号发生器是各种测试和实验的过程中不可缺少的工具,在通信、雷达、测量、控制、教学等领域应用十分广泛,且要求信号发生器的精度愈来愈高。采用直接模拟合成方法以及采用锁相环(PLL)技术等方法设计的信号发生器在功能、精度等方面均存在缺陷和不足,这些传统的设计方法已经远远不能满足要求。本文正是针对这一问题,设计开发基于直接数字合成(Direct Digital Synthesis,DDS)技术的高性能、高精度的三相六通道信号发生器。(1)经过对信号发生器设计技术的研究,分析并指出传统设计方法的局限性,阐述了DDS技术在信号发生器中应用的优势。(2)根据三相六通道信号发生器系统的技术指标和功能要求,给出了系统的总体方案,设计开发了基于DSP的硬件系统,给出整个系统的硬件电路图,详细论述了系统中电源模块、锁存和地址译码模块、可编程时钟模块、隔离模块、D/A转换和低通滤波模块、FLASH模块、RS232接口模块、JTAG接口模块的组成原理和设计实现方法。(3)设计开发了系统软件,阐述了软件的总体设计思想,给出了系统初始化模块、信号产生模块、中断模块、可编程时钟模块、RS232串口通信模块和系统自启动等模块的软件设计与实现方法。(4)通过构建实验测试平台,对样机进行了联调与测试,给出了实验结果并对实验数据进行了分析,对调试过程中发现的问题给出了相应的解决方案。通过样机系统联调与测试表明,所设计的系统实现了三相六路模拟电网信号的模拟,信号的频率、相位、幅度的调节精度和抗干扰性等技术性能指标均达到或优于设计标准要求,系统运行稳定可靠,达到了预期的设计目标。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章 绪论  9-13
  1.1 选题背景  9
  1.2 信号发生器的研究现状及发展趋势  9-11
  1.3 课题来源及意义  11-12
  1.4 本文的主要研究内容  12-13
第2章 DDS 技术及其应用  13-22
  2.1 频率合成技术及DDS 技术的主要特征  13-15
  2.2 DDS 技术的理论基础及硬件实现  15-17
  2.3 DDS 的信号质量分析  17-20
  2.4 DDS 技术的实现方法  20-21
  2.5 DDS 技术的应用  21-22
第3章 信号发生器系统总体方案及硬件设计  22-38
  3.1 系统的总体设计要求  22
  3.2 三相六通道信号发生器系统总体设计  22-24
    3.2.1 系统的总体设计思想  22
    3.2.2 系统的总体设计原理  22-23
    3.2.3 系统的总体设计结构  23-24
  3.3 三相六通道信号发生器的硬件设计及实现  24-38
    3.3.1 数字信号处理器的选择  24-26
    3.3.2 电源模块设计  26-27
    3.3.3 锁存和地址译码模块设计  27-28
    3.3.4 可编程时钟模块设计  28-30
    3.3.5 隔离模块设计  30-31
    3.3.6 D/A 转换和低通滤波模块设计  31-33
    3.3.7 FLASH 模块设计  33
    3.3.8 RS232 接口模块设计  33-35
    3.3.9 JTAG 接口模块设计  35-36
    3.3.10 DSP 未用的引脚处理  36
    3.3.11 印制电路板设计应注意的问题  36-38
第4章 信号发生器系统软件设计及实现  38-52
  4.1 软件设计的总体思想  38-39
  4.2 系统初始化程序  39-44
    4.2.1 PLL 初始化  39-40
    4.2.2 EMIF 初始化  40-41
    4.2.3 GPIO 初始化  41
    4.2.4 中断初始化  41-44
  4.3 波形数据的产生  44-45
  4.4 外部中断子程序  45-46
  4.5 可编程时钟模块程序  46-48
  4.6 RS232 串口通信程序  48
  4.7 系统自启动程序  48-50
  4.8 CMD 文件编写  50-52
第5章 系统的调试  52-60
  5.1 调试前的准备工作  52-53
  5.2 电源、晶振调试  53
  5.3 CCS 集成环境下的硬件仿真调试  53-55
  5.4 可编程时钟模块的调试  55-56
  5.5 三相六路信号的产生  56-59
    5.5.1 三相六路正弦信号的产生  56-58
    5.5.2 谐波叠加  58-59
  5.6 RS232 串口调试  59-60
总结与展望  60-62
参考文献  62-65
附录A（攻读硕士学位期间发表的论文）  65-66
附录B（攻读硕士学位期间参加的科研项目）  66-67
附录C（系统部分硬件电路原理图）  67-70
附录D（系统部分程序源代码）  70-76
附录E（三相六通道信号发生器系统PCB 板）  76-77
致谢  77

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电气测量技术及仪器 > 频率、波形参数的测量及仪表
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