V、-12V的供電電壓。
[0023]如圖3所示，單片機(jī)控制模塊包括單片機(jī)STC89c52 ;顯示模塊包括GXM 1602NSL液晶屏；單片機(jī)STC89c52的39-32腳分別接GXM 1602NSL液晶屏的7_14腳；單片機(jī)STC89c52的26-29腳分別接GXM 1602NSL液晶屏的4_6腳；存儲模塊包括EEPROM芯片24c08 ;單片機(jī)STC89c52的25,24腳分別接芯片24c08的5、6腳。轉(zhuǎn)向識別電路為與非門電路74HC00 ;旋轉(zhuǎn)編碼器Jl的5腳接入到單片機(jī)STC89c52的23腳，旋轉(zhuǎn)編碼器Jl的I腳同時接入到與非門電路74HC00的I腳和單片機(jī)STC89c52的21腳，旋轉(zhuǎn)編碼器Jl的3腳同時接入到與非門電路74HC00的2腳和單片機(jī)STC89c52的22腳；與非門電路74HC00的11腳接入到單片機(jī)STC89c52的12腳。根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器的工作原理結(jié)合與非門電路74HC00，將旋轉(zhuǎn)編碼器的按鈕開關(guān)設(shè)置成三種檔位的步進(jìn)值及通過左右轉(zhuǎn)動旋鈕改變數(shù)值大小。旋轉(zhuǎn)編碼器的旋鈕右轉(zhuǎn)時頻率增加，左轉(zhuǎn)時頻率下降，并且左右旋轉(zhuǎn)時對應(yīng)的頻率范圍為36KHz?38KHz ;連續(xù)按下旋轉(zhuǎn)編碼器的按鈕開關(guān)一至三次對應(yīng)的步進(jìn)值分別為1Hz、1Hz和10Hz ;編碼器旋轉(zhuǎn)時每動一次變化相應(yīng)的檔位值，并且將頻率范圍限定在36KHz?38KHzo頻率等于36KHz時，再逆勢時針轉(zhuǎn)動頻率保持36KHz不變；頻率等于38KHz，再順時針轉(zhuǎn)頻率保持38KHz不變。本實(shí)用新型把頻率調(diào)節(jié)范圍縮小在聲速測量實(shí)驗(yàn)所需要的36.SKHz附近，做到專器專用，節(jié)省資源。
[0024]單片機(jī)STC89c52按設(shè)定程序產(chǎn)生36KHz?38KHz范圍內(nèi)的頻率值，并將該頻率值分別發(fā)送給EEPROM芯片(斷電保護(hù))、GXM 1602NSL液晶模塊(實(shí)時顯示)及AD9850芯片(產(chǎn)生正弦波)。EEPROM芯片對數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，當(dāng)系統(tǒng)斷電后旋轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)生的數(shù)值消失，而EEPROM芯片中的數(shù)據(jù)不會丟失，系統(tǒng)再次通電后，單片機(jī)STC89c52將會調(diào)用EEPROM芯片中的數(shù)據(jù)繼續(xù)發(fā)送給AD9850芯片，從而輸出期望的正弦波。GXM 1602NSL液晶屏在屏幕上顯示步進(jìn)值和頻率值。
[0025]如圖4所示，DDS正弦波生成模塊包括AD9850芯片；單片機(jī)STC89c52的1_4腳分別接AD9850芯片的8、12、7、25腳；低通濾波模塊包括電阻R4、R5、電容C7-C7和電感L1-L3 ；所述運(yùn)算放大模塊包括運(yùn)放芯片NE5532、電阻R1、R3和電位器R2 ;運(yùn)放芯片NE5532的I腳為36KHz?38KHz的正弦波信號的輸出端；電感LI與電容C2并聯(lián)組成第一諧振電路，電感L2與電容C4并聯(lián)組成第二諧振電路，電感L3與電容C6并聯(lián)組成第三諧振電路，第一至第三諧振電路和電阻R3依次串聯(lián)后接在AD9850芯片的21腳與運(yùn)放芯片NE5532的3腳之間；電阻C4和電容Cl并聯(lián)后接在AD9850芯片的21腳與地之間，電容C3接在第一諧振電路與第二諧振電路的節(jié)點(diǎn)與地之間，電容C5接在第二諧振電路與第三諧振電路的節(jié)點(diǎn)與地之間，電容C7與電阻R5并聯(lián)后接在第三諧振電路與電阻R3的節(jié)點(diǎn)與地之間；電阻Rl和電位器R2串聯(lián)后接在運(yùn)放芯片NE5532的I腳與地之間，電位器R2的動臂接運(yùn)放芯片NE5532的I腳，運(yùn)放芯片NE5532的2腳接電阻Rl與電位器R2的節(jié)點(diǎn)。
[0026]單片機(jī)STC89c52與AD9850芯片采用串行連接方式。AD9850芯片的參考時鐘頻率一般遠(yuǎn)高于單片機(jī)STC89c52的時鐘頻率，因此AD9850芯片的復(fù)位端與單片機(jī)STC89c52的復(fù)位端直接相連。由于直接從AD9850芯片內(nèi)部D/A轉(zhuǎn)換輸出的模擬波形并非平滑的正弦波，經(jīng)低通濾波模塊平滑處理，再經(jīng)運(yùn)放芯片NE5532對低通濾波模塊輸出的信號幅度進(jìn)行調(diào)理，即可得到預(yù)期的波形。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種專用于聲速測量試驗(yàn)的信號發(fā)生器，其特征在于:包括電源模塊、編碼器輸入模塊、單片機(jī)控制模塊、存儲模塊、顯示模塊、DDS正弦波生成模塊、低通濾波模塊和運(yùn)算放大模塊；所述電源模塊為其他模塊提供所需的直流電壓；所述編碼器輸入模塊包括旋轉(zhuǎn)編碼器和轉(zhuǎn)向識別電路，旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出端分別與單片機(jī)控制模塊和轉(zhuǎn)向識別電路的輸入端相連接，轉(zhuǎn)向識別電路的輸出端與單片機(jī)控制模塊的輸入端相連接；所述單片機(jī)控制模塊的輸出端分別與存儲模塊、顯示模塊和DDS正弦波生成模塊的相應(yīng)輸入端相連接，DDS正弦波生成模塊的輸出端與低通濾波模塊的輸入端相連接，低通濾波模塊的輸出端與運(yùn)算放大模塊的輸入端相連接；用戶左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)編碼器的旋鈕及連續(xù)按下旋轉(zhuǎn)編碼器的按鈕開關(guān)，旋轉(zhuǎn)編碼器將旋鈕轉(zhuǎn)動值發(fā)送至轉(zhuǎn)向識別電路，轉(zhuǎn)向識別電路判別用戶是左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)旋鈕并將判別信號發(fā)送至單片機(jī)控制模塊，同時旋轉(zhuǎn)編碼器將旋鈕轉(zhuǎn)動值及按鈕開關(guān)連續(xù)按下的次數(shù)發(fā)送至單片機(jī)控制模塊；單片機(jī)控制模塊根據(jù)按鈕開關(guān)連續(xù)按下的次數(shù)選定相應(yīng)的步進(jìn)值，并結(jié)合旋鈕轉(zhuǎn)動值及判別信號，生成36KHz?38KHz范圍內(nèi)的頻率值，單片機(jī)控制模塊一方面將該頻率值和步進(jìn)值發(fā)送至顯示模塊進(jìn)行顯示，一方面將該頻率值發(fā)送至存儲模塊進(jìn)行存儲，另一方面將該頻率值發(fā)送至DDS正弦波生成模塊，由DDS正弦波生成模塊產(chǎn)生頻率等于該頻率值的正弦波并將該正弦波發(fā)送至低通濾波模塊進(jìn)行去噪處理，低通濾波模塊將去噪后生成的波形平滑的正弦波發(fā)送至運(yùn)算放大模塊進(jìn)行信號放大，最后輸出幅度經(jīng)過調(diào)理且頻率為36KHz?38KHz的正弦波信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的專用于聲速測量試驗(yàn)的信號發(fā)生器，其特征在于:所述電源模塊包括變壓器、整流橋以及三個穩(wěn)壓芯片7812、7912和7805，實(shí)現(xiàn)交流220V至直流+12V、-12V 和 +5V 的轉(zhuǎn)換。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的專用于聲速測量試驗(yàn)的信號發(fā)生器，其特征在于:所述單片機(jī)控制模塊包括單片機(jī)STC89c52。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的專用于聲速測量試驗(yàn)的信號發(fā)生器，其特征在于:所述顯示模塊包括GXM 1602NSL液晶屏；單片機(jī)STC89c52的39-32腳分別接GXM 1602NSL液晶屏的7-14腳；單片機(jī)STC89c52的26-29腳分別接GXM1602NSL液晶屏的4_6腳。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的專用于聲速測量試驗(yàn)的信號發(fā)生器，其特征在于:所述轉(zhuǎn)向識別電路為與非門電路74HC00 ;旋轉(zhuǎn)編碼器的5腳接入到單片機(jī)STC89c52的23腳，旋轉(zhuǎn)編碼器的I腳同時接入到與非門電路74HC00的I腳和單片機(jī)STC89c52的21腳，旋轉(zhuǎn)編碼器的3腳同時接入到與非門電路74HC00的2腳和單片機(jī)STC89c52的22腳；與非門電路74HC00的11腳接入到單片機(jī)STC89c52的12腳；旋轉(zhuǎn)編碼器的旋鈕右轉(zhuǎn)時頻率增加，左轉(zhuǎn)時頻率下降，并且左右旋轉(zhuǎn)時對應(yīng)的頻率范圍為36KHz?38KHz ;連續(xù)按下旋轉(zhuǎn)編碼器的按鈕開關(guān)一至三次對應(yīng)的步進(jìn)值分別為1Ηζ、10Ηζ和100Hz。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的專用于聲速測量試驗(yàn)的信號發(fā)生器，其特征在于:所述存儲模塊包括EEPROM芯片24c08 ;單片機(jī)STC89c52的25、24腳分別接芯片24c08的5、6腳。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的專用于聲速測量試驗(yàn)的信號發(fā)生器，其特征在于:所述DDS正弦波生成模塊包括AD9850芯片；單片機(jī)STC89c52的1_4腳分別接AD9850芯片的8、12、7、25 腳。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的專用于聲速測量試驗(yàn)的信號發(fā)生器，其特征在于:所述低通濾波模塊包括電阻R4、R5、電容C7-C7和電感L1-L3 ;所述運(yùn)算放大模塊包括運(yùn)放芯片NE5532、電阻R1、R3和電位器R2 ;運(yùn)放芯片NE5532的I腳為36KHz?38KHz的正弦波信號的輸出端；電感LI與電容C2并聯(lián)組成第一諧振電路，電感L2與電容C4并聯(lián)組成第二諧振電路，電感L3與電容C6并聯(lián)組成第三諧振電路，第一至第三諧振電路和電阻R3依次串聯(lián)后接在AD9850芯片的21腳與運(yùn)放芯片NE5532的3腳之間；電阻C4和電容Cl并聯(lián)后接在AD9850芯片的21腳與地之間，電容C3接在第一諧振電路與第二諧振電路的節(jié)點(diǎn)與地之間，電容C5接在第二諧振電路與第三諧振電路的節(jié)點(diǎn)與地之間，電容C7與電阻R5并聯(lián)后接在第三諧振電路與電阻R3的節(jié)點(diǎn)與地之間；電阻Rl和電位器R2串聯(lián)后接在運(yùn)放芯片NE5532的I腳與地之間，電位器R2的動臂接運(yùn)放芯片NE5532的I腳，運(yùn)放芯片NE5532的2腳接電阻Rl與電位器R2的節(jié)點(diǎn)。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種專用于聲速測量試驗(yàn)的信號發(fā)生器，編碼器輸入模塊包括旋轉(zhuǎn)編碼器和轉(zhuǎn)向識別電路，旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出端分別與單片機(jī)控制模塊和轉(zhuǎn)向識別電路的輸入端相連接，轉(zhuǎn)向識別電路的輸出端與單片機(jī)控制模塊的輸入端相連接；單片機(jī)控制模塊的輸出端分別與存儲模塊、顯示模塊和DDS正弦波生成模塊的相應(yīng)輸入端相連接，DDS正弦波生成模塊的輸出端與低通濾波模塊的輸入端相連接，低通濾波模塊的輸出端與運(yùn)算放大模塊的輸入端相連接。本實(shí)用新型專用于聲速測量實(shí)驗(yàn)，只產(chǎn)生實(shí)驗(yàn)所需的36KHz～38KHz范圍內(nèi)的正弦波。由于輸出正弦波的頻率范圍較窄，避免了頻率浪費(fèi)，同時頻率調(diào)節(jié)容易且精度高、誤差小。
【IPC分類】G01H5-00
【公開號】CN204461598
【申請?zhí)枴緾N201520149548
【發(fā)明人】侯曉強(qiáng), 劉文強(qiáng), 冀夢輝, 楊明睿, 李昌嵩, 魏旭毫, 洪金聘, 張小娜
【申請人】鄭州大學(xué)
【公開日】2015年7月8日
【申請日】2015年3月17日