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1、目录 摘要1Abstact21.绪论3.1设计数据采集及其频谱分析电路的意义31.数据采集及其频谱分析的重要功能32.数据采集硬件电路设计42.1方案选择及设计思想42.2设计方案的框图2.3工作原理52.4电路中重要芯片的引脚相应的功能6.1主控芯片AT89C5162.5原理图及连接关系82.1数据输入模块82.5.2模数转换模块82.3 主控电路9数据采集软件设计13.系统模块层次图113.2程序流程1.程序源代码114频谱分析硬件电路设计11方案论证154频谱分析硬件电路设计72.1数据采集174.运算核心设计74.23控制核心设计184.24示波器显示部分设计2042.5供电设计215
2、.频谱分析软件电路设计2451单片机部分245.2FG部分2553 测试阐明285.3.单频信号的频谱测试5调幅信号的频谱测试25.调频信号的频谱测试25.4信号辨认精确度测试293.5测试成果分析9总结0道谢2摘要本毕业设计数据采集部分采用的是单片机A89C51和模数转换芯片A00采集系统。用电位器模拟输入电压,通过AT8C1控制DC008将输入模拟电压转换成数字信号,频谱分析部分是基于外差原理的数字式频谱分析，系统采用XlixVIRTEX-II0万门的FG，将本振扫频、混频、放大、低通滤波、提取峰值等工作所有通过数字化实现。控制方面,有凌阳6位单片机CE061A作为控制核心,实现人机接口和
3、最后频谱图的模拟示波器显示。本论文重要描述了硬件设计部分和软件设计部分，硬件部分更是具体分析了本数据采集及其频谱分析的各个部分的电路原理,以及各个模块之间的线路连接。并列出了所有的元器件,以及实现数据采集和频谱分析功能的相应程序。该设计出了一种简朴实用的数据采集及其频谱分析电路，具有成本低,可靠性高，扩展功能强等长处。核心词:数据采集 频谱分析 AT8 AD008 凌阳位单片机SPE061A Abtthe dat acqisi par o this adut A89C51 icrocorolr nd alog diitl cnerson hhe 808 coletn ystm Potentim
4、raaog iu votag，AT8C1 cntrol ADC00 ipu nalog oleto conet theigit sigl， spcrm anlyis t is on thedgitl spectrum of herodne pincipe,thessem usesa million gates PGA XlinxVIRTX-I100, te virtin rqecweep, ixing, mpiiation, a he dital eaiaonflw-as ilterig， toextac pea. Cnol, hveth Snlu the16 e micocontroerSP
5、CE061as cl ore, t chivthe man-mach inrface and analo oscilocop display o te final spectrogrm. This pper decibes teardwar designand softwaredsn, hadware at s a dtiledalyss of the onections between the vru ptsof theicuit schmti ofe dataacqiition and spectrmanlys, ad ach oule. And lists all thcomponent
6、s， as wel as torresponding procedursf ata aciitioand pectrum aaysis capabiliies.Th dsign ha simlead prctcal data acqsin and pcrum nalsi it，lo ost, high elabiity， etened functinality, ad ohe dae.Kewords：data acquisition ptrumaalysis A89C1A080 uplus16-bit icrocotroller SCE1A绪论1.1设计数据采集及其频谱分析电路的意义数据采集及
7、其频谱分析电路是一种具有现场实时数据采集、解决功能、频谱分析自动化电路。具有实时采集、自动存储、实时显示、即时反馈、自动解决、自动传播以及频谱分析功能。为现场数据的真实性、有效性、实时性、可用性提供了保证。数据采集及其频谱分析电路在各个领域中均有广泛的运用,后来有也许接触到这些设备，有必要进一步地分析其工作原理、电路原理，同步设计一种简朴、实用的数据采集及其频谱分析电路。完毕这个毕业设计也是让我们在学习了模拟电路、数字电路、微机原理、单片机等有关课程理论知识有一种融会贯穿的过程。加深对理论知识的理解,以及学会理论知识实际应用的解决措施。为设计一种电子系统吸取经验,为此后的自动化综合设计和工作实
8、践打下结实的基本。 同步也是为了培养动手能力,在即将毕业的前期积累珍贵的实践经验。为后来工作培养良好的工作态度。12数据采集及其频谱分析的重要功能数据采集及其频谱分析电路的数据采集部分采用的重要元件是A8C1和ADC088模数转换芯片。其重要功能是模拟采集信号，并对信号进行解决,最后显示出来采集成果。一方面我们的模拟信号采用电位器产生,供应DC0808,ADC080有8路数据输入，也就是8路模拟电压信号。在T51的控制下，实现按键转换规定通道的电压值。频谱分析部分重要元件是凌阳1位单片机SPE061为核心控制器件,配合Xilin Virex- FG及ilinx公司提供的硬件DSP高档设计工具S
9、ystm Geror,制作完毕本数字式外差频谱分析仪。前端运用高性能A/D对被测信号进行采集，运用FPGA高速、并行的解决特点,在F内部完毕数字混频，数字滤波等DSP算法。SPC061A单片机是整个设计的核心控制器件,根据从键盘接受的数据控制整个系统的工作流程，涉及控制FPG工作以及控制双路D/A在模拟示波器屏幕上描绘频谱图。人机接口使用1264液晶和4键盘。本系统运营稳定，功能齐全，人机界面和谐。2.数据采集硬件电路设计数据采集及其频谱分析系统一般使用高速数据采集到的被测信号,送入解决器解决,最后将得到的各频率分量幅度值数据送入到显示屏显示,其构成的框图如图.1 图.1构成框图2.1方案选择
10、及设计思想在查阅资料的时候，重点查阅了两个方案的资料。方案一：在AT91的控制下,指定某通道将电压信号发生器产生的输入电压信号输入AD08转换器，转换成数值信号输入到AT89C51进行数据解决，然后输出并行信号,通过AX3将并行信号转换成串行信号，再通过串口S232输入到上位计算机。通过计算机显示出采集模拟稳定信号的数值。方案二：在A89C51的控制下，指定某通道将电位器产生的输入电压信号输入DC88转换器，转换成数值信号后输入T8951进行数据解决,然后输出并行信号。使用四位数码显示管来做独立的显示设备将输出信号显示出来。两套方案的比较,在模拟信号部分,两套方案均产生0-V的可调电压，方案一
11、采用的是电压信号发生器，方案采用电位器产生可变电压（0-5v)，我个人觉得用电位器较电压信号更加简朴，具有很强的可操作性,可在后期工作中将电位器集成在电路板上，使模拟信号有良好的可移动性。在控制器和模数转换芯片上，两套方案均采用相似的设计思想。两套方案最大的区别在于显示电路上，方案一采用计算机作为上位机，将单片机输出的并行好通过通信芯片AX22转换成串行信号后，显示在计算机上。方案二则采用独立的显示设备四位数码显示管。可以采用并行动态扫描的方式接入单片机直接读取并行信号。方案一中的需要设计单独的通信模块,使得电路较方案二更加复杂，并且需要在计算机上编写相应的程序,工作量之大。不符合我们简朴实用
12、的设计思想。综上所述,我们选择了方案二。在本次课程设计中,根据设计规定,我们组的出发点是设计简朴实用的数据采集器，将各个部分模块化,以此为设计思想，尽量的简化电路设计,使其具有很强的可操作性和可移动性。方案二电路简朴实用，成本低，完全符合我们的设计初衷。因此我们选择了方案二。2设计方案的框图完毕信号采集电路AD0809显示电路主控电路AT89C51 按键部分模拟信号启动信号图22设计方案的框图23工作原理 模拟信号有电位器产生05V的可调电压。上电后来，AT89C51输出启动信号给ADC008,ADC0808开始转换第一通道的模拟信号。转换完毕后来发出完毕信号给A89C51，转换后的并行数据由
13、1口输入单片机,单片机接受数据后由程序按温度值 T(C)与电压 U(V)相应关系：T=1.4完毕换算，最后由P0口输出显示数据,由四位数码显示管显示。AD8内部自带8路数据选择器，由单片机控制片选信号，完毕按键选择信号的功能。2.电路中重要芯片的引脚相应的功能2.4.1主控芯片A8C1图2.主控芯片AT89C51 T81与AT952相仿,具有如下特点:40个引脚,k Byes Flash片内程序存储器,256 bytes的随机存取数据存储器（RAM),2个外部双向输入/输出(I/）口，5个中断优先级层中断嵌套中断,个位可编程定期计数器,2个全双工串行通信口，看门狗(DT）电路,片内时钟振荡器。此外，5设计和配备了振荡频率可为0z并可通过软件设立省电模式。空闲模式下，CPU暂停工作，而RM定期计数器,串行口，外中断系统可继续工作，掉电模式冻结振荡器而保存M的数据，停止芯片其他功能直至外中断激活或硬件复位。同步该芯片还具有PDIP、TFP和PLC等三种封装形式,以适应不同产品的需求。 VC: 供电电压。GND:接地。PO口:P口为一种8位漏极开路双向I/O口,每脚可吸取8TT门流。当PI口的管脚第一次写入时,被定义为高祖输入。PO可以用于外部程序数据存储器,她可
