1、江苏广播电视大学五年制（高职）毕业设计任务书设计课题 汽车电子钟设计 学 校 江苏广播电视大学 年 级 0606 专 业 汽车检测与维修 姓 名 赵晓东 学 号 0602170120 指导教师 胡昊 职称 二一一 年 三 月毕业设计（论文）I题目：汽车电子钟设计专业班级： 汽车检测与维修0606班 姓 名： 赵晓东 指导教师： 胡昊 江苏广播电视大学毕业设计（论文）摘 要摘要太简单，应包括研究目的，研究内容，解决了什么主要问题，取得的实验结果，社会与经济效果（应该有半页纸）传统汽车电子钟，其电子信号的产生通常通过频谱搬移的方法，这造成了系统复杂，性能不佳，价格昂贵等缺点。本文研究并设计了一种新
2、颖的低频电子系统。系统通过单片机 C8051F020 控制直接频率合成（DDS）芯片 AD9851 直接产生电子信号、通过被测网络后再由单片机 A/D 转换进行峰值采样，最后对数据处理后由液晶输出电子曲线。系统简化了设计，也解决了传统电子仪性能不佳的问题。通过此课题的研究，基本掌握了汽车电子钟的设计方法，以及对调试过程中常见故障的分析和排除，为进一步学习和开发同类仪器铺平道路。关键词： 单片机；直接频率合成（DDS） ； A/D 转换；液晶显示；低频电子毕业设计（论文）I目 录摘 要 .IABSTRACT .II目 录 .III图表目录 .IV第一章 绪论 .11.1 概述 .11.2 项目要
3、求 .11.3 汽车电子钟简介 .2第二章 系统的硬件设计 .42.1 系统的总体设计 .42.2 系统设计的方案分析 .42.2.1 电子信号的发生 .52.2.2 电子信号的处理 .52.3 系统硬件设计 .62.3.1 汽车主控电路 .62.3.2 人机接口电路设计 .72.3.3 正弦波电子信号产生电路 .82.3.4 1M 低通滤波电路 .112.3.5 系统稳压电源电路 .11第三章 软件系统分析与设计 .13毕业设计（论文）II3.1 软件的基本结构 .133.2 人机对话模块 .143.3 正弦信号电子模块 .15第四章 结论 .18参考文献 .19致谢 .20毕业设计（论文）
4、III图表目录图 1. 1 简易频率特性测试仪方框图 .1图 1. 2 传统的电子仪原理 .2图 1. 3 传统电子信号发生器 .3图 1. 4 超外差接收机原理 .3图 2. 1 汽车电子钟的总体设计图 .4图 2. 2 DDS 正弦波发生器框图 .5图 2. 3 微处理器控制接口框图 .6图 2. 4 汽车主控电路框图 .7图 2. 5 液晶接口电路 .7图 2. 6 键盘接口电路 .8图 2. 7 AD9851 内部结构图 .9图 2. 8 单双极性变换电路 .11图 2. 9 1M 低通滤波电路 .11图 2. 10 5V 电源电路 .12图 3. 1 主程序流程图 .13图 3. 2
5、 主菜单界面 .15图 3. 3 并行通信时序图 .16毕业设计（论文）0第一章 绪论1.1（概述）当今世界，电子科技飞速发展，数字化、网络化、信息化，影响着人们的衣、食、住、行。但现有电子科研实验室缺少频率在 1MHz 以下的电子仪器，严重阻碍了科研人员的创作速度。传统汽车电子钟的不足主要是获得低频信号的手段是通过频谱搬移的方法，这造成了系统复杂，性能不佳，价格昂贵等缺点。为此，本文设计提出了一种新颖的汽车电子钟，该汽车电子钟的特点是频带足够宽，可覆盖超低频和低频段，并能保证幅度稳定，线性良好。而且把智能仪器的概念引入设计中，使其操作简单，易于使用。本文针对传统电子仪在低频段的缺陷，在电子源
6、部分抛弃了频谱搬移的方法，采用了直接产生低频超低频信号的器件，可获得性能优异的低频、超低频的电子信号：在峰值采样部分利用数字方法代替模拟方法，并借鉴逐次比较型 A/D的思路，解决了高频段和低频段在进行峰值采样时所发生的矛盾。在进行总体设计时，把智能仪器的概念引入该项目，利用微处理器的强大功能进行系统管理，使智能型电子仪的操作简单易用，减少了人为误差发生的可能性。显示部分采用液晶显示仪，降低了功耗，便于携带。频率范围：0.2Hz-200KHz 。幅度要求：在整个频率范围内，幅度保持不变。智能要求：操作方便，能够进行较复杂的数据处理 1。1.2（ 汽车电子钟简介）由信号与系统的理论可知，每一个系统
7、给予某一种的激励(输入)，它将完成某一种既定的功能(输出)。对于线性时不变系统(现实情况大多基本满足或近似满足)，它的既定功能是确定的，并具有以下性质：当某一频率的信号通过某个线性时不变系统时，频率不受系统的影响，幅度和相位根据系统对此频率的而交化，这种幅度和相位的交化我们称其为该系统的频率响应。当将一变频信号输入某一系统，根据其频率响应我们可获得该系统的很多有用信息。电子测量技术是根据以上原理而发展起来的。对于某个系统，我们用某种方法测出所关心频段的频率响应，则对此系统在此频段的性质也就一清二楚了。电子测量技术应运而生，我们把能够实现电子测量功能的设备或仪器成为电子仪。电子测量技术的发展，是
8、和电子装置、电子方式的发展有很大的关系。在最初，电子测量时采用点截法(离散法或静态法)测量时，采用电压表作为接收信号指示器，把频率由低调高，由电压表读出数值，然后手工画出曲线。在五十年代出现毕业设计（论文）1连续的(动态法)电子测量技术。使信号的频率在某一个频段内连续周期性变化，然后取出包络，在显示器件(一般为示波器)上显示 1。其基本原理为如图 1.2 所示。扫频源 被测网络 峰值检波 示波器扫描电压YX图 1. 1 传统的电子仪原理动态法最早的测量装置所使用的电子方式是机械电子，用一个小马达带动振荡器振荡回路中可变电容器或带动机械调谐的速调管，以改变振荡器的振荡频率实现电子。到了六十年代则
9、以铁氧磁电子为主，在微波电子测量中，电压调谐的返波管代替了机械调谐的速调管。七十年代初期，电子方式已转向变容二极管电子，出现了固态微波电子信号源。返波管因其寿命有限，己经很少采用。现在电子测量所使用的电子方式，基本上是变容管电子和高导磁率的 YIG 小球磁电子。现在电子测量装置，已向着一机多能的方向发展。如兼有电子仪和频谱仪功能的电子频谱仪。超低频、低频网络或部件在航天、航空、地震、生物医疗等方面有着较广泛的应用，如医疗上，低频脉冲治疗机频率可低至 0.1Hz 以下，心电图机的频率响应需在 0.1Hz-40Hz 左右，并且对于甚低频标准信号有着更广泛的应用。因此，汽车电子钟显得十分重要。汽车电
10、子钟电子范围要求电子仪的电子信号振荡器必须有良好的性能。传统的汽车电子钟采用频谱搬移的方法，电子源低端频率很难达到 0.2Hz，电路结构复杂。其电子信号发生器如图1.3 所示。固定高频振荡器扫频高频振荡器混频 低通滤波器扫描电压低频扫频信号输出图 1. 2 传统电子信号发生器图中的固定振荡器和电子振荡器都工作在高频，为了得到性能良好的低频电子信号，对这两类信号和低通滤波器的性能指标为：毕业设计（论文）2(1) 定频信号：对 的稳定度指标非常严格，基本要求不变；0(2) 可变频信号： 的变化范围要求非常小，并且 的中心频率要求等于 ；0(3) 低通滤波器要求导通段频率响应变化很小，导通段和截止段
11、的过渡变化很快 。以上要求是非常苛刻的，两高频振荡器的频率很接近，没有特殊措施的情况下，容易产生频率牵引，造成频率精度差，电子宽度也受到限制。并且此方法的后级显示也很复杂，因为低频载波信号的包络频率与载波频率接近，很难用常规方法检波，必须采用超外差接收机形式 2。原理如图 1.4 所示。被测网络 检波 显示中频放大器混频扫频振荡器低频扫频信号图 1. 3 超外差接收机原理综上所述，传统的汽车电子钟的电路结构极其复杂、造价高且性能差、精度低。按照此思路，即使采用先进数字集成电路和频率合成技术也难使其结构简化、性能提高。1.3 项目研究内容与章节安排一、 基本要求1、基本测试频率范围 1KHz 1
12、0KHz，能测出3dB 带宽。LED(或 LCD)显示，测量精度大于10% 。2、能够测量被测电路的电压传输增益（所测电压增益范围为-20+20dB 之间） ，并显示该增益数字，测量精度大于 10% 。（注：被测量电路输入信号是周期正弦波信号、幅度通常在 100mV 到 1V 之间选择，增益测试通常在电路的中心频率上进行）发挥部分：1、能够测试出被测电路频率响应图形并用 LCD 液晶显示；2、测试频率范围扩大至 20KHz 50KHz。毕业设计（论文）3二、项目设计基本思想设计一个简易电路频率特性测试装置，参考示意图如图 1.1 所示：需要进一步描述图 1. 4 简易频率特性测试仪方框图三、章节安排每章内容简单介绍电子信号发生器 被测试电路处理A/D处理显示和输出输入调理电路
