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基于AVR单片机的高精度频率调节器

来源:电子产品世界 / 作者:北京航空航天大学 电子信息工程学院 唐智?? 2006年07月10日 ?? 收藏0

?????? 1?引言

?????? 在现代化工业生产与高精度测试中,我们需要相当精确的频率来帮助判断设备性能指标。而且我们希望能够微调该频率。采用压控振荡器得到的频率不够精确,微调频率步骤烦琐,耗时漫长,因此有些测试项目限制了压控振荡器的使用。

?????? Mega系列单片机是Atmel公司于2002年起陆续推出的。这款AVR增强型单片机具有速度快,抗干扰能力强,价格低廉等诸多优点。为了加快AVR单片机的软件编制,Atmel以及第三方提供的开发工具多种多样,程序开发方便有效。该单片机内部FLASH结构功能灵活,加锁后很难解密,可以最大限度地保护知识产权。AVR单片机可以广泛应用于通信、野外测试、汽车电子、医疗器械等领域,并且适用于各种低电压、低功耗的场合。

?????? 本文提出一种方法能够基于AVR单片机,采用AD9850提供精确到

1Hz的频率信号,不但可以发生正弦波,也可以发生方波,从而为要求频率精度高的企业解决了难题。它以Atmel公司的AVR单片机Atmega16L作为核心,能够方便、准确地控制输出频率。由于AVR单片机实现了在线可编程,所以大大简化了设计步骤,加快了设计进程,同时不会烧毁、烧费芯片,节约了成本。

?????? 图1给出了该频率调节器的整体设计框图。用户通过4×4键盘设定频率值,AVR单片机使用I/O端口,扫描读入频率值。随后AVR单片机控制AD9850调节到用户要求的频率。AD9850的输出可以接电压比较器整形为方波,也可以经过低通滤波器限制带宽,输出正弦波形。AVR单片机同时控制液晶显示模块,使之实时显示当前频率。

频率调节器整体框图

图1.?频率调节器整体框图


?????? 2?控制核心与频率发生技术

?????? 2.1?控制核心


?????? 本设计采用了Atmel公司的AVR单片机Atmega16L作为控制核心。AVR单片机的单周期指令能够保证高的执行效率和低成本,是精简指令集CPU中的高性能器件。AVR单片机可以提供高达16?MIPS的执行时间,具有128K字节的可编程Flash存储器,同时具备4096字节的静态RAM。AVR单片机自带看门狗定时器,在强烈的电磁干扰条件下可以防止程序跑飞。本设计中采用的Atmega16L还具有以下特点:

?????? l????内部包含有硬件乘法器,加快乘法运算速度;I/O端口引脚数多达32根;

?????? l????支持在线可编程功能,不需要频繁从电路板插拔芯片;带有可编程的支持同步传输的UART端口;

?????? l????支持三线传输SPI端口;具有方便的I2C总线端口,直接与Philips芯片接驳;

?????? l????支持JTAG边界扫描电路;具有BOD低电压检测功能;

?????? l????内部有8路10位的A/D变换器;具有4个PMW,可以协同或单独工作;

?????? l????内部带有实时时钟电路;工作频率最高可达16MHz。

?????? 2.2?AD9850频率发生技术


?????? AD9850是AD公司推出的低功耗直接数字频率合成器芯片,可以产生从直流到62.5MHz的宽频率信号,从投入市场到今天已经应用在雷达系统、低功耗频率源中。它良好的频率合成功能适合于应用在高精度测试中。本设计采用了AD9850作为波形发生器,具有体积小,功耗低的优点。


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操作系统? 高精度? 频率调节器?

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