本文關(guān)鍵詞：QCM液相檢測精密信號發(fā)生器的研究

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【摘要】：石英晶體微天平(Quartz Crystal Microbalance,QCM)是一種新型的靈敏度極高的質(zhì)量傳感器,可以在納克量級精確的測量質(zhì)量變化。由于其具有工作溫度范圍廣、穩(wěn)定性好、體積小等諸多優(yōu)點,目前石英晶體微天平已在生物化學(xué)、環(huán)境監(jiān)測、表面化學(xué)等眾多領(lǐng)域得到應(yīng)用。然而現(xiàn)階段QCM主要是通過震蕩電路這一方式實現(xiàn),因與外界接觸,QCM作為諧振器Q值受限,穩(wěn)定度不高,且在液相環(huán)境下進行檢測時,由于衰減很大,通過振蕩電路來檢測頻率,往往因為停振而造成無法測量,所以只能使用網(wǎng)絡(luò)分析儀來進行檢測,然而網(wǎng)絡(luò)分析儀不僅貴重,且不方便進行現(xiàn)場檢測。因此,一個體積較小、價格低廉、便于攜帶且高精度的QCM信號發(fā)生器的研究就顯得尤為重要。在電子類的儀器中,發(fā)生器可以說是要經(jīng)常使用的,在很多方面都可見其身影,比如學(xué)生教學(xué)和遠程測量等。直接數(shù)字頻率合成(DDS)是第三代頻率合成技術(shù),主要技術(shù)是相位的增加通過數(shù)字信號來控制,其包括波形存儲表、累加器和模數(shù)轉(zhuǎn)換,在使用中,一般要接濾波器。與傳統(tǒng)的頻率合成器相比,不僅具有傳統(tǒng)頻率合成無法媲美的高分辨率,還具有頻率切換快及切換時相位連續(xù)和低噪聲及成本低等優(yōu)點。本文介紹了頻率合成技術(shù)的發(fā)展歷史,對比分析了各種小步進頻率合成技術(shù)優(yōu)缺點,根據(jù)指標(biāo)要求和結(jié)合具體背景,設(shè)計了MCU+DDS的系統(tǒng)方案,介紹了AD9854芯片的一些簡單使用,并詳細的說明了硬件實現(xiàn)和軟件流程,以及軟件實現(xiàn)語言和工具的闡述。本文基于信號發(fā)生器的總體實現(xiàn)方案,分別設(shè)計了AD9854信號發(fā)生模塊、單片機模塊、電源模塊、濾波器模塊以及ISP接口下載模塊、JTAG在線仿真模塊和串口通信模塊。系統(tǒng)軟件部分分別設(shè)計了上位機控制模塊及頻率控制模塊,包括用戶交互界面、AD9854的傳輸轉(zhuǎn)換、AD9854的頻率控制字設(shè)計和按鍵掃描模塊。最后對系統(tǒng)進行調(diào)試及測試,并分析測試結(jié)果及誤差。
【關(guān)鍵詞】：石英晶體微天平 頻率合成 DDS AD9854
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH715.11;TN74
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-13
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 直接數(shù)字頻率合成技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀11
• 1.3 本文主要工作11
• 1.4 本論文的結(jié)構(gòu)安排11-13
• 第二章 頻率合成技術(shù)概述13-28
• 2.1 頻率合成技術(shù)13-17
• 2.1.1 直接頻率合成技術(shù)13-14
• 2.1.2 間接頻率合成技術(shù)14-15
• 2.1.3 直接數(shù)字頻率合成技術(shù)15-17
• 2.2 DDS原理及特點17-19
• 2.3 DDS的結(jié)構(gòu)19-24
• 2.3.1 相位累加器19-21
• 2.3.2 正弦查找表21-23
• 2.3.3 D/A變換器23-24
• 2.4 雜散分析24-27
• 2.4.1 雜散來源24-26
• 2.4.2 雜散抑制方法26-27
• 2.5 本章小節(jié)27-28
• 第三章 系統(tǒng)框架設(shè)計28-38
• 3.1 主要指標(biāo)28
• 3.2 方案設(shè)計28-32
• 3.2.1 DDS+PLL方案28-31
• 3.2.2 單片機控制DDS方案31-32
• 3.3 DDS芯片介紹32-35
• 3.3.1 芯片的選取32-33
• 3.3.2 AD9854簡述33-35
• 3.4 AVR單片機使用介紹35-37
• 3.5 本章小節(jié)37-38
• 第四章 信號發(fā)生器的硬件設(shè)計38-53
• 4.1 電源模塊38-40
• 4.2 單片機模塊及外圍電路40-45
• 4.2.1 MCU控制設(shè)計40-41
• 4.2.2 ISP下載設(shè)計41-43
• 4.2.3 串.通信和JTAG仿真設(shè)計43-45
• 4.3 信號產(chǎn)生模塊45-48
• 4.4 濾波器的設(shè)計48-52
• 4.5 注意事項52
• 4.6 本章小節(jié)52-53
• 第五章 信號發(fā)生器軟件設(shè)計53-66
• 5.1 方案的選擇53-56
• 5.1.1 開發(fā)工具簡介53-55
• 5.1.2 整體設(shè)計介紹55-56
• 5.2 模塊程序設(shè)計56-62
• 5.2.1 AVR控制模塊56-58
• 5.2.2 串.通信模塊58-60
• 5.2.3 信號產(chǎn)生程序設(shè)計60-62
• 5.3 上位機程序設(shè)計62-65
• 5.4 本章小節(jié)65-66
• 第六章 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)66-74
• 6.1 系統(tǒng)連接及調(diào)試66-67
• 6.2 實驗結(jié)果及分析67-73
• 6.3 本章小節(jié)73-74
• 第七章 總結(jié)74-75
• 致謝75-76
• 參考文獻76-78
• 附錄 178-80
• 附錄 280-94

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本文編號：556065