风光一体化论文设计 水风光一体化研究

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低频信号发生器的设计

风光一体化论文设计 水风光一体化研究

摘 要：

直接数字合成(DDS)是一种重要的频率，具有分辨率高、频率变换快优点，在雷达及通信等领域有着广泛的应用前景。文中介绍了一种高性能DDS芯片AD9850的基本原理和工作特点，阐述了如何利用此芯片设计一种频率在0—50

kHz内变化、相位正交的信号源，给出了AD9850芯片和MCS51单片机的硬件接口和软件流程。

关键词：直接数字频率合成 信号源 AD9850芯片

概述：

随着数字技术的飞速发展，高精度大动态范围数字／模拟(D，A)转换器的出现和广泛应用，用数字控制方法从一个标准参考频率源产生多个频率信号的技术，即直接数字合成(DDS)异军突起。其主要优点有：(1)频率转换快：DDS频率转换时间短，一般在纳秒级；(2)分辨率高：大多数DDS可提供的频率分辨率在1 Hz数量级，许多可达0．001 Hz；(3)频率合成范围宽；(4)相位噪声低，信号纯度高；(5)可控制相位：DDS可方便地控制输出信号的相位，在频率变换时也能保持相位联系；(6)生成的正弦／余弦信号正交特性好等。因此，利用DDS技术特别容易产生频率快速转换、分辨率高、相位可控的信号，这在电子测量、雷达系统、

调频通信、电子对抗等领域具有十分广泛的应用前景。

1. 低频信号发生器的组成

图2.7为低频信号发生器组成框图。它主要包括主振器、电压放大器、输出衰减器、功率放大器、阻抗变换器和指示电压表等。

（1）主振器

RC文氏桥式振荡器具有输出波形失真小、振幅稳定、频率调节方便和频率可调范围宽等特点，故被普遍应用于低频信号发生器主振器中。主振器产生与低频信号发生器频率一致的低频正弦信号。

文氏桥式振荡器每个波段的频率覆盖系数（即频率与频率之比）为10，因此，要覆盖1Hz～1MHz的频率范围，至少需要五个波段。为了在不分波段的情况下得到很宽的频率覆盖范围，有时采用频式低频振荡器，图2.8为其组成框图。假设f2=3.4MHz，f1可调范围为3.3997MHz～5.1MHz，则振荡器输出频信号频率范围为300Hz （3.4MHz-3.3997MHz）～1.7MHz（5.1 MHz-3.4 MHz）。

频式振荡器的缺点是对两个振荡器的频率稳定性要求很高，两个振荡器应远离整流管、功率管等发热元件，彼此分开，并良好屏蔽。

（2）电压放大器

电压放大器兼有缓冲与电压放大的作用。缓冲是为了使后级电路不影响主振器的工作，一般采用射极跟随器或运放组成的电压跟随器。放大是为了使信号发生器的输出电压达到预定技术指标。为了使主振输出调节电位器的阻值变化不影响电压放大倍数，要求电压放大器的输入阻抗较高。为了在调节输出衰减器时，不影响电压放大器，要求电压放大器的输出阻抗低，有一定的带负载能力。为了适应信号发生器宽频带等的要求，电压放大器应具有宽的频带、小的谐波失真和稳定的工作性能。

（3）输出衰减器

输出衰减器用于改变信号发生器的输出电压或功率，分为连续调节和步进调节。连续调节由电位器实现，步进调节由步进衰减器实现。图2.9为常用输出衰减器原理图，图中电位器RP为连续调节器（细调），电阻R1～R8与开关S构成步进衰减器，开关S为步进调节器（粗调）。调节RP或变换开关S的挡

（4） 功率放大器及阻抗变换器功率放大器用来对衰减器输出的电压信号进行功率放大，使信号发生器达到额定功率输出。为了能实现与不同负载匹配，功率放大器之后与阻抗变换器相接，这样可以得到失真小的波形和的功率输出。

阻抗变换器只有在要求功率输出时才使用，电压输出时只需衰减器。阻抗变换器即匹配输出变压器，输出频率为5Hz～5kHz时使用低频匹配变压器，以减少低频损耗，输出频率为5kHz～1MHz时使用高频匹配变压器。输出阻抗利用波段开关改变输出变压器次级圈数来改变。

2. 工作原理及结构

函数信号发生器产生信号的方法有三种：一种是由施密特电路产生方波，然后经变换得到三角波和正弦波形；第二种是先产生正弦波再得到方波和三角波；第三种是先产生三角波再变换为方波和正弦波。在此主要介绍第一种方法，即脉冲式函数信号发生器

3. 低频信号发生器的主要工作特性

目前，低频信号发生器的主要工作特性如下：

①频率范围 一般为20Hz～1MHz，且连续可调。

②频率准确度 ±（1～3）%。

③频率稳定度 一般为（0.1～0.4）%/小时。

④输出电压 0～10V连续可调。

⑤输出功率 0.5～5W连续可调。

⑥非线性失真范围 （0.1～1）%。

⑦输出阻抗 50Ω、75Ω、150Ω、600Ω、5kΩ等几种。

⑧输出形式 平衡输出与不平衡输出。

4. 低频信号发生器的使用

低频信号发生器型号很多，但它们的使用方法基本类似

（1）了解面板结构

使用仪器之前，应结合面板文字符号及技术说明书对各开关旋钮的功能及使用方法进行耐心细致的分析了解，切忌盲目猜测。信号发生器面板上有关部分通常按其功能分区布置，一般包括：波形选择开关、输出频率调谐部分（包括波段、粗调、微调等）、幅度调节旋钮（包括粗调、细调）、阻抗变换开关、指示电压表及其量程选择、电源开关及电源指示、输出接线柱等。

5. AD9850 芯片介绍

AD9850是AD公司生产的时钟为125 MHz、采用先进的CMOS技术的直接频率合成器，主要由可编程DDS系统、高性能模数变换器(DAC)和高速比较器3部分构成，能实现全数字编程控制的频率合成，并具有时钟产生功能。AD9850的DDS系统包括相位累加器和正弦查找表，其中相位累加器由一个加法器和一个32位相位寄存器组成，相位寄存器的输出与外部相位控制字(5位)相加后作为正弦查找表的地址。正弦查找表实际上是一个相位／幅度转换表，它包含一个正弦波周期的数字幅度信息，每一个地址对应正弦波中0。一360。范围的一个相位点。查找表把输入地址的相位信息映射成正弦波幅度信号，然后驱动10bit的DA变换器，输出2个互补的电流，其幅度可通过外接电阻进行调节。AD9850还包括—个高速比较器，将DA变换器的输出经外部低通滤波器后接到此比较器上即可产生一个抖动很小的方波，这使得AD9850可以方便地用作时钟发生器。AD9850包含40位频率／相位控制字，可通过并行或串行方式送人器件：并行方式指连续输入5次，每次同时输入8位(1个字节)；串行方式则是在—个管脚完成40位串行数据流的输入。这40位控制字中有32位用于频率控制，5位用于相位控制，1位用于掉电(powerdown)控制，2位用于选择工作方式。在并行输入方式下，通过8位总线D0一D7将外部控制字输入到寄存器，在W—CLK(字输入时钟)的上升沿装入第一个字节，并把指针指向下一个输入寄存器，连续5个W—CLK的上升沿读入5个字节数据到输入寄存器后，W—CLK的边沿就不再起作用。然后在rQ—UD(频率更新时钟)上升沿到来时将这40位数据从输入寄存器装入到频率／相位寄存器，这时DDS输出频率和相位更新一次，同时把地址指针复位到第一个输入寄存器以等待下一次的频率／相位控制字输入。

6 硬件设计

要产生两路相位正交、频率可由外部控制的正弦信号，必须通过单片机编程来完成外部输入的频率数据(3个字节)与DDS38芯片(AD9850)内部频率相位控制字(5个字节)间的转换。单片051与AD9850芯片的接口既可采用并行方式，也可采用串行方式，本设计采用的是8位并行接口方式。由于需要产生VQ两路正弦信号，因此使用了2片AD9850芯片，这两路的频率相同，相位90。。单片051的P1口(P1．0一P1．7脚)用作外部控制字输入，通过中断1和中断0读入外部频率数据，连续读3次，对应频率值的二进制数；单片机的P0口(P0．0一P0．7脚)用作频率／相位控制字输出，通过8位缓冲器74LS244作数据缓冲后加到2片AD9850芯片的8位控制字输入端(DO—D7脚)，同时产生相应的DDS时序控制信号(一路复位reset1、二路复位reset2、一路字输入时钟W1、二路字输入时钟W2、一路频率更新时钟FU1、二路频率更新时钟FU2)加到AD9850芯片的对应管脚。AD9850的外部参考时钟信号(dk4Om)频率为40 MHz，由晶体振荡器产生。单片051的复位信号(reset)、中断0和中断1控制信号(intO、int1)由外部控制系统给出，从而实现两路相位正交、频率可控的正弦信号。该DDS信号源的硬件接口电路如图1所

图1 DDS信号源硬件接口电路

7. 软件控制

此程序的功能就是要将外部输入的频率数据按照一定协议和算法变换成DDS芯片(AD9850)所能接受的格式，并送出相应的频率相位控制信号，从而使AD9850能产生两路相位正交、频率可控的正弦信号。下面给出程序设计输入、输出、变换算法。

(1) 输入

数据同步：上升沿时读人1个字节的频率数据，作为intl中断输入；

数据写入：上升沿时频率更新1次，作为intO中断输入；

8位数据：输入的频率字节。分3次输入，如图2所示。

(2)输出

单片机控制程序将产生下述输出信号加到DDS芯片(AD9850)的对应脚：

reset1：一路DDS复位(一路AD9850第22脚)；

reset7．：二路DDS复位(-路AD9850第22脚)；

w1：一路数据同步(一路AD9850第7脚)；

w2：二路数据同步(二路AD9850第7脚)；

ful：一路数据写入(一路AD9850第8脚)；

fu2：二路数据写入(二路AD9850第8脚)；

P0口(P0．0一P0．7)：8位频率／相位数据输出(AD9850的DO—D7脚)。

(3)算法：程序中单片机输入频率数据F(3个字节)与输出频

率数据△P(4个字节)间的变换算法见式(2)

其中CLKIN为外部参考时钟(40 M Hz)。

(4)程序流程：整个程序由主程序、中断0子程序、中断1子

程序三部分构成。流程图略。

8 结论

对设计的信号源在不同频率下的输出波形进行了测试，结果完全能达到所要求的性能指标。而且AD9850工作可靠，对参考时钟波形要求不高，输出信号稳定且信噪比高，是一种性价比很高的芯片，正广泛应用于电子测量、跳频通信、雷达系统等领域。

9 致谢

通过对低频信号发生器的设计，我深刻认识到了“理论联系实际”的这句话的重要性与真实性。而且通过对此课程的设计，我不但知道了以前不知道的理论知识，而且也巩固了以前知道的知识。重要的是在实践中理解了书本上的知识，明白了学以致用的真谛。也明白老师为什么要求我们做好这个课程设计的原因。他是为了教会我们如何运用所学的知识去解决实际的问题，提高我们的动手能力。在整个设计到电路的焊接以及调试过程中，我个人感觉调试部分是难的，因为你理论计算的值在实际当中并不一定是佳参数，我们必须通过观察效果来改变参数的数值以期达到。而参数的调试是一个经验的积累过程，没有经验是不可能在短时间内将其完成的，而这个可能也是老师要求我们加以提高的一个重要方面吧

参考文献：

【1】高卫东．等．AD9850 DDS芯片信号源的研制【J】．实验室研究与探

索，2000，(5)．

【2】石雄．等．DDS芯片AD9850的工作原理及其与单片机的接口【J】．国

外电子元器件，2001。(5)．

(上

机电一体化毕业论文范文

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求 居住区景观规划设计 毕业论文~~~~~~~谢谢~~~~

居住区景观设计研究 廖德梅 司马列东

“居住”是人类的基本生活需要，居住区是城市组织和居

民生活的基本。面对日渐成熟的住宅市场和购房者，市场竞争愈

加激烈，随着经济的发展，住宅商品化、市场多元化的以及人

们居住消费意识的提高，开发商与居民对居住的要求日益增加，

所关注的层面已由单纯的户型平面扩展到住区的整体环境特色

和外部空间设计。众多房地产开发商们把握购房者心理，以市场

需求为导向，纷纷打出了“景观牌”，大规模拆资修建优美悦目的

景观进行产品宣传，以期在市场竞争中占有一席之地，景观渐渐摆

脱了以前只作为建筑规划的补充角色，而拥有了自己的地位。

住宅建设与景观有共同的目的：建设适宜人类居住的环境。

拥有美好的环境，城市才真正人性化并适宜人类居住，城市、建

筑、景观一体化已成为必然趋势。在这样的背景下，笔者对居住

区景观建设作了一些思考，并希望这些思考对未来居住区景观建

设起到积极作用。

1 城市居住区景观规划设计程序

当前大多数住区设计的一般过程是：居住区规划(控规和详

规)一建筑设计一景观设计。对这种过程的一般理解为：1)规划：

居住区功能划分、住宅、服务配套(交通)设施、规模和定位；2)建

筑设计：建筑功能布置和空间造型；3)景观设计：绿化配置、硬质

景观与游憩设施的功能布置和造型设计。在这一秩序中，住区设

计的三个阶段往往相互脱离或者联系很少，如果设计者缺乏空间

观念或不考虑前一阶段的设计意图，就会出现住宅建筑与户外环

境也毫无关联的情况，表现为一些琐碎的景观元素零散分布在房

前屋后，虽名称花样翻新，却都大同小异，居住区景观建设应该根

据广义建筑学的倡导，协调城市规划、建筑学和景观工作者共同

参加，实现三者的互动，改变单向的建筑决定论，做到既根据建筑

的要求调整景观，也根据景观的需要改进建筑，并经过从建筑到

景观再到建筑的多次反复，实现建筑与景观的和谐共生。

2 景观设计要素

住区公共景观的设计是通过对各景观构成要素的合理安排

来实现的。现代住区的景观设计，不仅讲究绿化的形态，讲究植

物质感与色彩的配置，还要讲究植物群落的生态化布局。此外，

还包括对整体空间环境的布局、地形处理、硬软质场地的划分、水

体设计、活动设施的选择、景观建筑物的营造、照明设计、室外家

具与小品设计等，甚至一方地砖，一块缘石的选择和细部处理，都

要经过规划设计师和建筑师们的共同参与研究，以求实现整体环

境的化。

3 居住区景观设计原则

3．1 体现地方特色，因地制宜的原则

景观设计要充分体现地方特征和基地的自然特色。我国幅

员辽阔，自然区域和文化地域的特征相去甚远，住区景观设计要

把握这些特点，营造出富有地方特色的环境，同时住区景观应充

分利用区内的地形地貌特点，塑造出富有创意和个性的景观空

间。自然环境是景观绿化的基础，在住区规划中要充分利用当地

的自然地貌、山水环境、气候特征，对地势的利用、水系的改造、树

木的保留要因势利导，创造具有特色的环境空间。如重庆龙湖

“香樟林”小区保留和适当移植了基地中原有的数十棵香樟树，营

造了小区优美的绿化环境。景观设计还应当发挥住区周围环境

背景的有利因素，或是借景远山，或是引水入区，创造山水化的自

然住区。景观设计应与建筑设计有机结合。

3．2 明确的功能要求

根据居住行为学的原理，住区的公共景观设计具有明确的功

能要求，它的重点功能是针对婴幼儿、老年人，因为住区户外环境

是他们主要的户外活动空间。根据这一前提来确定空间的大小、

铺装的质感、地面的高等，这成为很好的着手途径。同时住区

的景观对所有住户具有心理调适的功能，给予每个人以家园感，

促进社区居民的和自主精神。居住区的景观兼顾了“动”

“静”两大功能，居住需要“动”，这包括运动、健身，所以居住区会

出现篮球场、网球场、羽毛球场等场地，比如儿童玩耍、老人跳舞、

健身的集散广场都属“动”的部分，而人们休息赏景，下棋等属

“静”的部分。在设计时，“动”的区域应安排在远离住宅建筑物的

区域，或集中设置，如设置在会所，以免干扰居民的正常休息。

3．3 景观设计与建筑设计有机结合才使得整体具有更加真实感人的持久魅力

建筑的风格是景观设计风格的基础，景观设计的风格取向必

须考虑建筑的特色。如具有巴渝民居特色的住区，建筑具有典型

的地方特色和语汇，景观设计应崇尚“自然天成”“依山就势”“随

高就低”的艺术效果；如深圳万科房地产开发的深圳“第五园”，第

五园的原创现代中式住宅，打造前所未有的现代中式住宅院落，

让天井、前庭、后院出现在现代人的生活里面，在整体规划设计

上，对中式传统住宅形式进行现代手法的演绎，展现了项目对实

现人文自然的现代中式居住观的追求和探索，整个项目给人一种

古朴典雅而又不失现代的亲和感。

3．4 强化中心、创造层次感和围合感

住区公共空间环境设计应着重于强化中心景观；层次感是评

价住区环境设计好坏的重要标准，住区景观设计应提供各级私密

空间，并且各层次之间应有平缓的过渡。

住区中公私动静变化细致，应努力营造一个“围而不闭，疏而

不透”的空间氛围。实践表明：同单靠建筑的围合相比，利用景观

手法进行围合不但行之有效，而且事半功倍；另一方面，围合感的

塑造应与空间性质的不同而细致地变化。一般说来，公共空间

(入口广场、休息广场、主题景观、观赏草坪)的设计线条动感且颜

色艳丽，强调太阳光的照射、舞台暗示，体现“人看人”(交流渴望)

的乐趣。隐秘空间(人户门厅、宅前绿化、联排私院、屋顶露台)的

设计则侧重静谧和私密的感受，需强调阴影、构造的细节，采用导

热率低的材料以及必要的视线遮避。

3．5 人性化的设计原则

人性化的设计原则，在外部空间景观设计中，还表现为满足

居民的心理需求，为此将外部空间景观环境塑造成具有浓郁居住

气息的家园，使居民感到安全、温馨及舒适，产生归属感，被居民

所认同。人性化设计原则即想居民之所想，造居民之所需。在设

计开始前，应对整个居住区进行朝向和风向分析，以利于组织好

居住区的风道。在景观规划阶段需考虑到向阳面和背阳面的处

理，人们在冬天需要充足的日照，而在夏天又需要相对的遮阳，还

有提供和设置娱乐交流的场所。

3．6 生态的设计原则

生态设计的思想应自始至终贯穿于环境设计的全过程。生

态性原则是根据科学家钱学森提出的“山水城市”的构想，使外部

空间景观生态化的一种思维方式。回归自然、亲近自然是人的本

性，通过引入自然界的山、水与绿化，模拟出自然风光，使住区景

观环境生态化，让人们感受自然生态之美。正如美国景观学者西

蒙德所说：“应该把自然(山、峡谷、阳光、水、植物和空气)带进集

中领域，细心而系统地把建筑置于群山之内、河谷之畔，并于

风景之中”。

4 结语

居住区的建设反映了科技与人文的共同进步，随着城市化的

快速发展，也在经历文化导向上的转型，向更加理性、科学、开放、

创新的文化主流发展，寻求人性化、高品质、个性化的景观环境已

成为居住区发展的追求方向，并从“以人为本”的原则出发，更大

程度地考虑到居民对环境的需求，这就更多地表现为居民对住区

环境营造和维护的参与性，使设计师和业主形成“互动创作”的方

式，更大范围的遵循使用者的需求与情感体现，实现人与环境之

间的协调共生。建设更加体现精神特色的美好环境，是居住区景

观环境建设未来的发展目标。

参考文献：

[1] 章祝联．浅谈现代城市与景观建筑[J]．山西建筑，2007，33

(6)：42—43．

[2] 张耕民．住宅郊区化及康城的市场定位[J]．百年建筑，2002

(3)：3l一32．

[3] 许亚文，鲁坤元，杨 慧．住宅庭院空间设计与环境心理学

[J]．住宅设计，1999(3)：11．

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