任務(wù)

設(shè)計(jì)一個(gè)簡易數(shù)字信號傳輸性能分析儀，實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號傳輸性能測試；同時(shí)，設(shè)計(jì)三個(gè)低通濾波器和一個(gè)偽隨機(jī)信號發(fā)生器用來模擬傳輸信道。

簡易數(shù)字信號傳輸性能分析儀的框圖如圖 1 所示。圖中，V1 和 V1-clock 是數(shù)字信號發(fā)生器產(chǎn)生的數(shù)字信號和相應(yīng)的時(shí)鐘信號；V2 是經(jīng)過濾波器濾波后的輸出信號；V3 是偽隨機(jī)信號發(fā)生器產(chǎn)生的偽隨機(jī)信號；V2a 是V2 信號與經(jīng)過電容C的V3 信號之和，作為數(shù)字信號分析電路的輸入信號； V4 和V4-syn 是數(shù)字信號分析電路輸出的信號和提取的同步信號。

（二）、要求

1．基本要求

（1）設(shè)計(jì)并制作一個(gè)數(shù)字信號發(fā)生器：

a）數(shù)字信號V1 為f1（x） =1+ x 2 + x 3 + x 4 + x 8的 m 序列，其時(shí)鐘信號為V1-clock；

b）數(shù)據(jù)率為10~100kbps，按10kbps 步進(jìn)可調(diào)。數(shù)據(jù)率誤差絕對值不大于1％；

c）輸出信號為TTL 電平。

（2）設(shè)計(jì)三個(gè)低通濾波器，用來模擬傳輸信道的幅頻特性：

a）每個(gè)濾波器帶外衰減不少于40dB/十倍頻程；

b）三個(gè)濾波器的截止頻率分別為100kHz、200kHz、500kHz，截止頻率誤差絕對值不大于10％；

c）濾波器的通帶增益AF 在0.2~4.0 范圍內(nèi)可調(diào)。

（3）設(shè)計(jì)一個(gè)偽隨機(jī)信號發(fā)生器用來模擬信道噪聲：

a）偽隨機(jī)信號V3 為f2 （x） =1+ x + x 4 + x 5 + x 12的 m序列；

b）數(shù)據(jù)率為10Mbps，誤差絕對值不大于1％；

c）輸出信號峰峰值為100mV，誤差絕對值不大于10% 。

（4）利用數(shù)字信號發(fā)生器產(chǎn)生的時(shí)鐘信號V1-clock 進(jìn)行同步，顯示數(shù)字信號V2a 的信號眼圖，并測試眼幅度。

1.硬件設(shè)計(jì)

1.1 可變時(shí)鐘源電路設(shè)計(jì)

用單片機(jī)AT89S51控制由AD9851組成的DDS電路，產(chǎn)生頻率可變的方波，給m序列提供時(shí)鐘信號。時(shí)鐘源電路主要包括單片機(jī)AT89S51的最小系統(tǒng)、DDS電路、LCD12864顯示電路以及矩陣鍵盤電路。其中單片機(jī)的最小系統(tǒng)包括復(fù)位電路與晶振電路。DDS模塊主要有AD9851及其外圍電路組成?？勺儠r(shí)鐘源電路的系統(tǒng)框圖如圖1所示。

從圖1中可以看出通過矩陣鍵盤向單片機(jī)AT89S51輸入所需信號源的頻率，單片機(jī)通過控制AD9851來產(chǎn)生對應(yīng)頻率的方波，并且通過LCD12864顯示屏把有關(guān)數(shù)據(jù)顯示出來。

AT89S51是一種低功耗，高性能COMS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4k 字節(jié)ISP的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲單元。含有6個(gè)中斷源，有片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。 AT89S51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)了ISP的在線下載功能，方便下載操作。