本文關(guān)鍵詞：QCM液相檢測(cè)精密信號(hào)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(jí)精確的測(cè)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(diǎn),目前石英晶體微天平已在生物化學(xué)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、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(guò)震蕩電路這一方式實(shí)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(jìn)行檢測(cè)時(shí),由于衰減很大,通過(guò)振蕩電路來(lái)檢測(cè)頻率,往往因?yàn)橥Ｕ穸斐蔁o(wú)法測(cè)量,所以只能使用網(wǎng)絡(luò)分析儀來(lái)進(jìn)行檢測(cè),然而網(wǎng)絡(luò)分析儀不僅貴重,且不方便進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。因此,一個(gè)體積較小、價(jià)格低廉、便于攜帶且高精度的QCM信號(hào)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(shuō)是要經(jīng)常使用的,在很多方面都可見(jiàn)其身影,比如學(xué)生教學(xué)和遠(yuǎn)程測(cè)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(guò)數(shù)字信號(hào)來(lái)控制,其包括波形存儲(chǔ)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(wú)法媲美的高分辨率,還具有頻率切換快及切換時(shí)相位連續(xù)和低噪聲及成本低等優(yōu)點(diǎn)。本文介紹了頻率合成技術(shù)的發(fā)展歷史,對(duì)比分析了各種小步進(jìn)頻率合成技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn),根據(jù)指標(biāo)要求和結(jié)合具體背景,設(shè)計(jì)了MCU+DDS的系統(tǒng)方案,介紹了AD9854芯片的一些簡(jiǎn)單使用,并詳細(xì)的說(shuō)明了硬件實(shí)現(xiàn)和軟件流程,以及軟件實(shí)現(xiàn)語(yǔ)言和工具的闡述。本文基于信號(hào)發(fā)生器的總體實(shí)現(xiàn)方案,分別設(shè)計(jì)了AD9854信號(hào)發(fā)生模塊、單片機(jī)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(jì)了上位機(jī)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(jì)和按鍵掃描模塊。最后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試及測(cè)試,并分析測(cè)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：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(diǎn)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(lái)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(jì)28-38
• 3.1 主要指標(biāo)28
• 3.2 方案設(shè)計(jì)28-32
• 3.2.1 DDS+PLL方案28-31
• 3.2.2 單片機(jī)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(jiǎn)述33-35
• 3.4 AVR單片機(jī)使用介紹35-37
• 3.5 本章小節(jié)37-38
• 第四章 信號(hào)發(fā)生器的硬件設(shè)計(jì)38-53
• 4.1 電源模塊38-40
• 4.2 單片機(jī)模塊及外圍電路40-45
• 4.2.1 MCU控制設(shè)計(jì)40-41
• 4.2.2 ISP下載設(shè)計(jì)41-43
• 4.2.3 串.通信和JTAG仿真設(shè)計(jì)43-45
• 4.3 信號(hào)產(chǎn)生模塊45-48
• 4.4 濾波器的設(shè)計(jì)48-52
• 4.5 注意事項(xiàng)52
• 4.6 本章小節(jié)52-53
• 第五章 信號(hào)發(fā)生器軟件設(shè)計(jì)53-66
• 5.1 方案的選擇53-56
• 5.1.1 開發(fā)工具簡(jiǎn)介53-55
• 5.1.2 整體設(shè)計(jì)介紹55-56
• 5.2 模塊程序設(shè)計(jì)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(hào)產(chǎn)生程序設(shè)計(jì)60-62
• 5.3 上位機(jī)程序設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)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(xiàn)76-78
• 附錄 178-80
• 附錄 280-94

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