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2.3 数据存储方案论证
方案一: 将波形数据存储在EPROM27C512中,并直接通过单片机软件扫描的方式将波形沼气传输给DAC0832产生波形输出。这种方法是硬件电路简单,用通用的单片机最小系统板和一般的D/A 转换器就可以完成。由于在此方案中单片机要完成波形扫描功能,还要负责整个系统的管理任务,并且受单片机工作速度的限制,不能很好的完成题目的要求。
方案二:使用FPGA作为数据转换桥梁,将波形存储在其内部的RAM中,通过硬件扫描将波形数据传输给DAC0832产生波形输出。由于FPGA是一种高密可编程逻辑器件,可以满足题目的要求。 综合各种因素,选择方案二。
2.4 键盘/显示方案论证
本设计的频率字和相位字输入来实现,通过外部将数据输入到FPGA中,同时控制DAC0832的数据转换。键盘采用4×3矩阵式,共12个键分别对应0~9个数字键和一个启动键两个波形控制键。常用的显示方案有以下几种。
方案一:使用液晶显示屏显示频率,幅度和相位以及波的形状。液晶显示屏(LCD)具有轻薄短小、低耗电量、无辐射危险,平面直角显示以及影像稳定不闪烁、可视面积大、画面效果好、分辨率高、抗干扰能力强等特点。
方案二:使用传统的数码管显示。数码管是采用BCD编码显示数字,程序编译容易,资源占用较少,但是显示的字符较少,且不能显示汉字。
根据以上的论述,采用方案一。
2.5 数模转换方案论证
现阶段市场上用于数摸转换的芯片种类很多,常用的有8位,12位,16位等。他们各有其在不同的应用领域有着各自的优势。ADV7125是一种8位的高速,高精度的数模转换芯片其优主要性能如下:
240MHz
的最大样速度;
三路8位D/A转换器SFDR;
当时钟频率为50MHZ;输出为1MHZ时,–70dB; 当时钟频率为140MHZ;输出为40HMZ时,-53dB; 与RS-343A/RS-170接口输出兼容;
DA转换器的输出电流范围为:2mA到26mA; TTL兼容输入;
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单电源+5V/+3.3V工作;
低功耗(3V时最小值为30mW)。 其优点就不然而喻。
DAC0832也是一种8位的数模转换芯片,单电源供电,+5V到+15V正常工作。基准电压范围为?10V;电流建立时间为1?s;CMOS工艺,低功耗20mW[2]
。
综上来看ADV7215是中性能比较优越的DAC芯片,但其价格较DAC0832要高,我们的设计中所需求的DAC芯片新能要求,DAC0832已经可以达到,而且DAC0832是我们用的较多的的一种DAC芯片,对于它的用法比较熟悉。因此我们选则DAC0832来作为我们的数模转换芯片。
DAC0832是采用CMOS工艺制成的单片电流输出型8位数 / 模转换器,单电源供电,从+5V~+15V均可正常工作。基准电压的范围为±10V;电流建立时间是1μS;COMS工艺,功耗20mW。图5.2是DAC0832的逻辑框图及引脚排列。
器件的核心部分采用倒T型电阻网络的8位D / A转换器,如图2.2所示。它是由倒T型R-2R电阻网络、模拟开关、运算放大器和参考电压VREF四部分组成。
图2.2 DAC0832芯片引脚图
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运放的输出电压为:
VREFRf(Dn?1?2n?1?Dn?2?2n?2???D0?20) (2.1) V0?n2R 由上式可见,输出电压VO 与输入的数字量成正比,这就实现了从数字量到模拟量的转换。
一个8位的D / A转换器,它有8个输入端,每个输入端是8位二进制数的一位,有一个模拟输出端,输入可有28 =256个不同的二进制组态,输出为256个电压之一,即输出电压不是整个电压范围内任意值,而只能是256个可能值。
DAC0832的引脚功能说明如下: D0-D7 :数字信号输入端
ILE:输入寄存器允许,高电平有效 CS: 片选信号,低电平有效
WR1:写信号1,低电平有效
XFER:传送控制信号,低电平有效
WR2:写信号2,低电平有效
IOUT1,IOUT2:DAC电流输出端
RfB :反馈电阻,是集成在片内的外接运放的反馈电阻
VREF :基准电压(-10~+10)V VCC :电源电压(+5~+15)V AGND:模拟地 NGND:数字地
2.6 滤波方案论证
方案一:采用二阶巴特沃兹低通滤波器。巴特沃兹滤波器的幅度函数是单调下降的,由于n 阶低通巴特沃斯滤波器的前(2n-1)阶导数在ω=0处为零,所以巴特沃斯滤波器也称为最大平坦幅度滤波器,该方案滤波性能较好,但构造和参数设置比较复杂。
方案二:采用RC低通滤波器。能很好的滤除高频信号,由于不须运算发大器,参数计算容易,对系统要求不高。
基于上述理论分析,拟订方案一。
2.7 总体设计方框图
本系统分为五大部分:FPGA主控电路,液晶显示,键盘控制,数模转换,低通滤波电路。框图如图2.3所示:
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图2.3系统总设计流程图
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