Розробка методу прямого цифрового синтезу сигналів на основі мікроконтролера
Автор: Лазор Дмитро Васильович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Технології та засоби телекомунікацій
Інститут: Інститут телекомунікацій, радіоелектроніки та електронної техніки
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2022-2023 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Дипломна робота присвячена дослідженню методу прямого цифрового синтезу, та побудові на його основі генератора сигналів з двійковою фазовою маніпуляцією на базі мікроконтролері PSoC 5LP. Описано принцип роботи схеми двійкової фазової маніпуляції, який полягає в зміщенні фази несучого коливання на одне з двох значень, нуль або 180°. Основними параметрами сигналів з двійковою фазовою маніпуляцією є частота дискретизації сигналу, частота високочастотного несучого сигналу, швидкість передачі сигналу по каналу зв’язку та тип модуляції. [1] Розглянуто метод прямого цифрового синтезу частоти. Даний метод має великі переваги. По-перше, він дозволяє вирішувати два завдання - генерація сигналів спеціальної та довільної форми і синтез гармонійних сигналів множинних частот з високою точністю і стабільністю з одного або декількох опорних коливань. По-друге, він унікальний своєю цифровою точністю, тобто частота, амплітуда і фаза сигналу точно відомі і підконтрольні в будь-який момент часу. По-третє, пристрої побудовані на цій технології не схильні до температурного дрейфу і старіння. Єдиним елементом, який володіє властивістю аналогових схем, нестабільністю, є ЦАП. [2] Також, було розглянуто характеристики мікроконтролера PSoC 5LP та будову його цифрової периферії та створено принципову та структурну схеми генератора, в які увійшли такі блоки, як: DAC (ЦАП - цифро аналоговий перетворювач) – це модуль, який призначений для перетворення цифрової двійкової послідовності в аналогову напругу, яка пропорційна до значень цифрового коду[3], UART який потрібен для можливості зміни параметрів генератора, таких як несуча частота, швидкість передавання даних та послідовність інформаційного сигналу з допомогою команд від комп’ютера до плати PSoC[4], таймер який використовується для того, щоб задати певну частоту дискретизації[5], тактовий генератор, що є вбудовано в PSoC, використовується для генерації симетричного меандру цифрових рівнів напруги, частоту даного генератора можна встановити від 0 до 24 МГц. Основними параметрами які можна встановити є частота та значення для подільника частоти[6], робота обробника переривань виглядає наступним чином, коли підключений до обробника переривань, в нашому випадку це буде таймер, подає сигнал який сповіщає блок isr, що потрібно перервати виконання поточної програми, та почати виконання функції обробника переривань, по завершенню виконання даної функції, продовжується виконання перерваної програми.[7] Наведено загальний алгоритм роботи програмної частини генератора, розписано алгоритми обчислення відліків генерованого сигналу та процедури обробки команд з ПК по протоколу UART. Показано результати роботи генератора сигналів у вигляді осцилограм вихідного сигналу з різними частотними параметрами, значення яких керувалися з ПК. В економічній частині було розраховано собівартість пристрою, термін служби пристрою та аналогу за амортизаційним терміном. Об`єкт дослідження – генератор фазоманіпульованих сигналів. Предмет дослідження – метод прямого цифрового синтезу. Сфера досліджень – створення генератора сигналів з двійковою фазовою маніпуляцією. Метою роботи: дослідження методу прямого цифрового синтезу та на основі цього методу створення низькочастотного генератора фазоманіпульованих сигналів, параметрами якого можна керувати на відстані з комп’ютера через протокол передачі даних UART, на базі мікроконтролера PSoC 5LP. Ключові слова: DDS генератор, синтезатор частоти, цифро-аналоговий перетворювач, теорема Найквіста-Котельникова, фазова маніпуляція, UART, мікроконтролери, PSoC.