一种专用于声速测量试验的信号发生器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种信号发生器，具体涉及一种专用于声速测量试验的信号发生器。
【背景技术】
[0002]声速测量试验是最经典的大学物理实验之一，该实验不仅能够使得学生们了解到波速、波长和频率之间的定量关系以及形成驻波的条件等一般规律，还能进一步理解声音传播的本质。目前在声速测定实验中所用的超声波信号发生器虽然基本能满足实验要求，但是还存在两个不足之处:(I)现有的超声波信号发生器产生的频率过宽，为20HZ?200KHz，但是超声波声速测定实验中一般只需要特定频率(36KHz?38Hz)的信号，因此在声速测定实验使用时经常需要通过旋动旋钮进行机械调频，产生机械损耗而缩短仪器寿命，还会产生驻点漂移并且机械调频不易准确完成，易出现误差，不利于学生进行实验。(2)现有的信号发生器产生波形种类繁多，而声速测定实验只需要使用正弦波，这样现有信号发生器的很多的功能被浪费了，导致供大于求、功耗大。因此，研制一款物美价廉的调频范围窄，输出频率接近所需，只输出正弦波信号专用于声速测定实验使用的超声波信号发生器是很有必要的。
[0003]在信号输入方面，现有的超声波信号源大多采用电位器调节产生所需频率的数值，然后产生所需要的正弦波、方波、三角波等。因为调频是通过旋动旋钮进行电位器调节，操作困难，易出现误差。经常采用电位器调频会造成机械损耗，缩短仪器寿命，还会产生驻点漂移并且电位器调频不易准确完成，不利于学生进行实验。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型要解决的技术问题是提供一种专用于声速测量试验的信号发生器，只输出36KHz?38KHz频率范围内的正弦波，频率调节方便且精度较高。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案如下:
[0006]一种专用于声速测量试验的信号发生器，包括电源模块、编码器输入模块、单片机控制模块、存储模块、显示模块、DDS正弦波生成模块、低通滤波模块和运算放大模块；所述电源模块为其他模块提供所需的直流电压；所述编码器输入模块包括旋转编码器和转向识别电路，旋转编码器的输出端分别与单片机控制模块和转向识别电路的输入端相连接，转向识别电路的输出端与单片机控制模块的输入端相连接；所述单片机控制模块的输出端分别与存储模块、显示模块和DDS正弦波生成模块的相应输入端相连接，DDS正弦波生成模块的输出端与低通滤波模块的输入端相连接，低通滤波模块的输出端与运算放大模块的输入端相连接；用户左转或右转旋转编码器的旋钮及连续按下旋转编码器的按钮开关，旋转编码器将旋钮转动值发送至转向识别电路，转向识别电路判别用户是左转或右转旋钮并将判别信号发送至单片机控制模块，同时旋转编码器将旋钮转动值及按钮开关连续按下的次数发送至单片机控制模块；单片机控制模块根据按钮开关连续按下的次数选定相应的步进值，并结合旋钮转动值及判别信号，生成36KHz?38KHz范围内的频率值，单片机控制模块一方面将该频率值和步进值发送至显示模块进行显示，一方面将该频率值发送至存储模块进行存储，另一方面将该频率值发送至DDS正弦波生成模块，由DDS正弦波生成模块产生频率等于该频率值的正弦波并将该正弦波发送至低通滤波模块进行去噪处理，低通滤波模块将去噪后生成的波形平滑的正弦波发送至运算放大模块进行信号放大，最后输出幅度经过调理且频率为36KHz?38KHz的正弦波信号。
[0007]其中，所述电源模块包括变压器、整流桥以及三个稳压芯片7812、7912和7805，实现交流220V至直流+12V、-12V和+5V的转换。
[0008]其中，所述单片机控制模块包括单片机STC89c52。
[0009]其中，所述显示模块包括GXM 1602NSL液晶屏；单片机STC89c52的39-32脚分别接GXM 1602NSL液晶屏的7-14脚；单片机STC89c52的26-29脚分别接GXM 1602NSL液晶屏的4-6脚。
[0010]其中，所述转向识别电路为与非门电路74HC00 ;旋转编码器的5脚接入到单片机STC89c52的23脚，旋转编码器的I脚同时接入到与非门电路74HC00的I脚和单片机STC89c52的21脚，旋转编码器的3脚同时接入到与非门电路74HC00的2脚和单片机STC89c52的22脚；与非门电路74HC00的11脚接入到单片机STC89c52的12脚；旋转编码器的旋钮右转时频率增加，左转时频率下降，并且左右旋转时对应的频率范围为36KHz?38KHz ;连续按下旋转编码器的按钮开关一至三次对应的步进值分别为1Ηζ、10Ηζ和100Hz。
[0011]其中，所述存储模块包括EEPROM芯片24c08 ;单片机STC89c52的25、24脚分别接芯片24c08的5、6脚。
[0012]其中，所述DDS正弦波生成模块包括AD9850芯片；单片机STC89c52的1_4脚分别接 AD9850 芯片的 8、12、7、25 脚。
[0013]其中，所述低通滤波模块包括电阻R4、R5、电容C7-C7和电感L1-L3 ;所述运算放大模块包括运放芯片NE5532、电阻Rl、R3和电位器R2 ;运放芯片NE5532的I脚为36KHz?38KHz的正弦波信号的输出端；电感LI与电容C2并联组成第一谐振电路，电感L2与电容C4并联组成第二谐振电路，电感L3与电容C6并联组成第三谐振电路，第一至第三谐振电路和电阻R3依次串联后接在AD9850芯片的21脚与运放芯片NE5532的3脚之间；电阻C4和电容Cl并联后接在AD9850芯片的21脚与地之间，电容C3接在第一谐振电路与第二谐振电路的节点与地之间，电容C5接在第二谐振电路与第三谐振电路的节点与地之间，电容C7与电阻R5并联后接在第三谐振电路与电阻R3的节点与地之间；电阻Rl和电位器R2串联后接在运放芯片NE5532的I脚与地之间，电位器R2的动臂接运放芯片NE5532的I脚，运放芯片NE5532的2脚接电阻Rl与电位器R2的节点。
[0014]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:
[0015]本实用新型专用于声速测量实验，只产生实验所需的36KHz?38KHz范围内的正弦波。由于输出正弦波的频率范围较窄，避免了频率浪费，同时频率调节容易且精度高、误差小。
[0016](I)本实用新型利用旋转编码器产生所需要频率的频值，轻松的实现频率调节，不仅避免了机械方式误差大、操作难、寿命短的缺点，而且提高了精度与选频速度。把频率限定在36KHz?38KHz范围内，并设置3个档位，且编码器顺时针(向右)旋转时频率增加，逆时针(向左)旋转时频率降低。在小范围内调节频率值，方便了操作和实验准确度。(2)本实用新型专器专用，利用AD9850芯片只输出正弦波，降低了功耗，节约成本，优选了电子器件，使误差缩小到0.4Hz以内。(3)现有信号发生器售价在800?1200之间，本实用新型优选电子器件，很好的降低了成本，本实用新型的成本可以降低到150以下，具有可观的性价比，并且信号输出精确度较高。(4)本实用新型在精简功耗的基础上，大量减少电子器件的使用，并且在不增加成本及不产生不良影响的前提下多使用贴片式器件，在不产生电磁干扰的前提下电路集成化程度更高，从而体积更小，利于搬动。
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型的结构框图；
[0018]图2为本实用新型第一部分的连接示意图；
[0019]图3为本实用新型第二部分的连接示意图；
[0020]图4为本实用新型第三部分的连接示意图。
【具体实施方式】
[0021]如图1所示，本实用新型公开了一种专用于声速测量试验的信号发生器，包括电源模块、编码器输入模块、单片机控制模块、存储模块、显示模块、DDS正弦波生成模块、低通滤波模块和运算放大模块；所述电源模块为其他模块提供所需的直流电压；所述编码器输入模块包括旋转编码器和转向识别电路，旋转编码器的输出端分别与单片机控制模块和转向识别电路的输入端相连接，转向识别电路的输出端与单片机控制模块的输入端相连接；所述单片机控制模块的输出端分别与存储模块、显示模块和DDS正弦波生成模块的相应输入端相连接，DDS正弦波生成模块的输出端与低通滤波模块的输入端相连接，低通滤波模块的输出端与运算放大模块的输入端相连接。用户左转或右转旋转编码器的旋钮及连续按下旋转编码器的按钮开关，旋转编码器将旋钮转动值发送至转向识别电路，转向识别电路判别用户是左转或右转旋钮并将判别信号发送至单片机控制模块，同时旋转编码器将旋钮转动值及按钮开关连续按下的次数发送至单片机控制模块；单片机控制模块根据开关连续按下的次数选定相应的步进值，并结合旋钮转动值及判别信号，生成36KHz?38KHz范围内的频率值，单片机控制模块一方面将该频率值和步进值发送至显示模块进行显示，一方面将该频率值发送至存储模块进行存储，另一方面将该频率值发送至DDS正弦波生成模块，由DDS正弦波生成模块产生频率等于该频率值的正弦波并将该正弦波发送至低通滤波模块进行去噪处理，低通滤波模块将去噪后生成的波形平滑的正弦波发送至运算放大模块进行信号放大，最后输出幅度经过调理且频率为36KHz?38KHz的正弦波信号。
[0022]如图2所示，电源模块包括变压器、整流桥以及三个稳压芯片7812、7912和7805，实现交流220V至直流+12V、-12V和+5V的转换。单片机STC89c52、GXM 1602NSL液晶屏、AD9850芯片等需要+5V的直流电压，运放芯片NE5532需要+12