LED顯示的電壓表電路設(shè)計講課教案

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。LED顯示的電壓表電路設(shè)計-目錄摘要一、序言-1二、MCS-51單片機簡介-2三、總體方案設(shè)計-5四、模塊電路設(shè)計與比較-6（一）數(shù)據(jù)采集模塊-6（二）單片機系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理模塊-10（三）顯示模塊-13五、系統(tǒng)實現(xiàn)及理論分析-13（一）數(shù)據(jù)采集部分-13（二）數(shù)據(jù)處理部分-13六、電路調(diào)試-13（一）調(diào)試方法和過程-13（二）測試儀器-14七、發(fā)揮部分-15八、結(jié)論-15九、參考文獻-16附錄1數(shù)字調(diào)制概述-17附錄2程序-22LED顯示的電壓表電路設(shè)計黃馥妃計算機056班摘要設(shè)計分三個模塊:數(shù)據(jù)采集、數(shù)

2、據(jù)處理和顯示模塊。數(shù)據(jù)信號采集采用運算放大器0P07構(gòu)成電壓跟隨器對信號進行跟隨處理，再由采樣/保持器LF398對信號進行采樣/保持。高電平，采樣；低電平，保持。采樣控制信號由集成鎖相環(huán)CD4046對被測信號進行64倍頻產(chǎn)生。具體如下：首先，正弦波信號通過過零比較器變成脈沖信號，作為CD4046的輸入。其次，由二進制計數(shù)器74LS393構(gòu)成64分頻器。最后，經(jīng)過集成鎖相環(huán)CD4046的內(nèi)部處理，輸出信號的頻率就變成了原來的64倍。數(shù)據(jù)處理以單片機8051為核心，對采集信號進行精確控制和嚴格計算，顯示部分由4線-七段譯碼器/驅(qū)動器7447，NPN型三極管放大器和數(shù)碼管構(gòu)成。關(guān)鍵詞電壓跟隨器采樣/

3、保持器A/D轉(zhuǎn)換鎖相環(huán)電路LED顯示ThecircuitdesignofVoltmeterdisplayedbyLEDAbstractInthisdesign,therearethreeparts:data-gatheringpart,data-processingpartanddisplaypart.Datasignalgatherisaccomplishedasfollows:first,thesignalsarefollow-processedbyvoltagefollower,andthensample/holdbysample/holdcircuit:highvoltagelevel

4、:sample;lowvoltagelevel:hold.Samplecontrolsignalisproducedbytheintegratedphase-lockedloopmultiplyingthemeasuredsignal64.Thedetailsare:firstly,sinusoidalwavebecomesplusesignalbyzerocrossswitchcircuit,astheinputofCD4046,64frequencydividerismadeofbinarycounter74LS393.Finally,thefrequencyofoutputsignalb

5、ecomestheoriginalsignals64times,bytheinnerprocessedonintegratedCD4046.Themajorpartofthissystemis8051singlechipmicrocomputer.Itaccruatelycontrolsthegathersignalandcaculatethedata.Thedisplaypartisconsistedofdecoder-driver7447,NPNtypetriodeandLED.KeywordsAmple/holdA/DconverterPLLCD4046Display序言當(dāng)代計算機是微電

6、子技術(shù)與計算機數(shù)學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物。微電子學(xué)的基本元件極其集成電路構(gòu)成了計算機的硬件基礎(chǔ)；計算機數(shù)學(xué)的計算方法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)則成為計算機的軟件基礎(chǔ)。從1946年世界上第一代計算機問世到現(xiàn)在，計算機的發(fā)展隨著電子技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)歷了四代，即電子管、晶體管、集成電路及超大規(guī)模集成電路。然而其結(jié)構(gòu)都是馮.諾依曼結(jié)構(gòu)，即計算機的組成分為五部分：運算器、控制器、存儲器、輸入部分及輸出部分?，F(xiàn)在，大部分微機的運算器和控制器集成在一片大規(guī)模集成電路上，叫做微處理器，也稱為中央處理單元CPU(CentralProcessingUnit),如286、386機等，也有的機器把存儲器和CPU做在了一起。計算機的發(fā)展隨著微電子

7、技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，并且由于芯片的集成度的提高而使機器微型化，出現(xiàn)了微型計算機(Microcomputer)、單板機（SingleBoardComputer）、單片機（SingleChipComputer）等機型。單片機，顧名思義，即一個芯片的計算機，在這一個芯片上包括了計算機的五個組成部分：運算器、存儲器、控制器、輸入部分及輸出部分。單片機具有功能強、體積小、成本低、功耗小等特點，使它在工業(yè)控制、只能儀器、節(jié)能技術(shù)改造、通信系統(tǒng)、信號處理及家用電器產(chǎn)品中都得到了廣泛的應(yīng)用。另外，單片機在很大程度上改變了傳統(tǒng)的設(shè)計方法，以往采用模擬電路、數(shù)字電路實現(xiàn)的電路系統(tǒng)，大部分功能單元都可以通過對單片機硬

8、件功能擴展及專用程序的開發(fā)，來實現(xiàn)系統(tǒng)提出的要求，這意味著許多電路設(shè)計問題將轉(zhuǎn)化為程序設(shè)計問題。MCS-51單片機簡介MCS-51是一個單片機系列產(chǎn)品，具有多種芯片型號。具體說，按其內(nèi)部資源配置的不同，MCS-51可分為兩個子系列和4種類型，如下表所示。資源配置子系列片內(nèi)ROM形式片內(nèi)ROM容量片內(nèi)RAM容量定時器/計數(shù)器中斷源無ROMEPROME2PROM51子系列80318051875189514KB128B216552子系列80328052875289528KB256B3166表1MCS-51系列單片機分類按資源配置數(shù)量，MCS-51系列分為51和52兩個子系列，其中51子系列是基本型，

9、而52子系列則是增強型，以芯片型號的最末位數(shù)字的“1”和“2”作標志。52作為增強型子系列，由于資源數(shù)量的增加，使其芯片的功能也有所增強。例如片內(nèi)ROM容量從4KB增加到8KB，片內(nèi)RAM單元數(shù)從128字節(jié)增加到256字節(jié)，定時器/計數(shù)器的數(shù)目從2個增加到3個，中斷源從5個增加到6個等。單片機內(nèi)部程序存儲器(ROM)的配置共有：不含有內(nèi)部程序存儲器（寫為“無”或“ROMless”）、掩模型只讀存儲器（寫為“ROM”或“MaskROM”）、紫外線擦除可編程只讀存儲器（寫為“EPROM”或“OtpROM”）、電擦除可編程存儲器（寫為“E2PROM”或“FlashROM”）4種類型，所對應(yīng)的（51子

10、系列）芯片名稱依次為：80631、8051、8751和8951。到目前為止，盡管計算機科學(xué)和技術(shù)得到了充分的發(fā)展，但計算機的體系結(jié)構(gòu)仍然沒能突破有計算機的開拓者、數(shù)字家約翰.馮.諾曼最先提出來的經(jīng)典體系結(jié)構(gòu)框架，即一臺計算機是由運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備以及輸出設(shè)備共五個基本部分組成的。微型機是這樣，單片機也不例外。因此我們要從計算機五個基本組成部分的觀點來理解單片機的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，所不同的只是單片機是把那些作為控制應(yīng)用所必需的內(nèi)容，包括運算器、控制器、少量的存儲器、最基本的輸入/輸出口電路、串行口電路、中斷和定時電路等都集成在一個尺寸有限的芯片上。圖1MCS-51單片機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖MCS-

11、51單片機芯片內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)1.中央處理器（CPU）中央處理器簡稱CPU，是單片機的核心，完成運算和控制操作。按其功能，中央處理器包括運算器和控制器兩部分電路。2.運算器電路運算電路時單片機的運算部件，用于實現(xiàn)算術(shù)和邏輯運算。運算電路以ALU為核心，基本的算術(shù)和邏輯運算均在其中進行，包括加、減、乘、除、增量、減量、十進制調(diào)整、比較等算術(shù)運算，與、或、異或等邏輯運算，左、右、移位和半字節(jié)交換等操作。運算和操作結(jié)果的狀態(tài)由狀態(tài)寄存器（PSW）保存。3.控制器電路控制電路時單片機的指揮控制部件，保證單片機各部分能自動而協(xié)調(diào)地工作。單片機執(zhí)行指令是在控制電路的控制下進行的。首先從程序存儲器中讀出指令，送

12、指令寄存器保存，然后送指令譯碼器進行譯碼，譯碼結(jié)果送定時控制邏輯電路，由定時控制邏輯產(chǎn)生各種定時信號和控制信號，再送到系統(tǒng)的各個部件去進行相應(yīng)的操作。這就是執(zhí)行一條指令的全過程，執(zhí)行程序就是不斷重復(fù)這一過程。4.內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器包括RAM(128x8)和RAM地址寄存器等。實際上80C51芯片中共有256個RAM單元，但其中后128單元被專用寄存器占用，供用戶使用的只是前128單元，用于存放可讀寫的數(shù)據(jù)。因此，通常所說的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器是指前128單元，簡稱“內(nèi)部RAM”。5.內(nèi)部程序存儲器內(nèi)部程序存儲器包括ROM(4Kx8)和程序地址寄存器等。80C51共有4KB掩膜ROM，用于存

13、放程序和原始數(shù)據(jù)。因此稱之為程序存儲器，簡稱“內(nèi)部ROM”。6.定時器/計數(shù)器出于控制應(yīng)用的需要，80C51共有兩個16位的定時器/計數(shù)器，以實現(xiàn)定時或計數(shù)功能，并以其定時或計數(shù)結(jié)果對單片機進行控制。7.并行I/O口MCS-51共有4個8位的I/O口（P0、P1、P2、P3），以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入輸出。8.串行口MCS-51單片機有一個全雙公的串行口，以實現(xiàn)單片機和其它數(shù)據(jù)設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)傳送。該串行口功能較強，即可作為全雙工異步通信收發(fā)器使用，也可作為同步移位器使用。9.中斷控制系統(tǒng)MCS-51單片機的中斷功能較強，以滿足控制應(yīng)用需要。80C51共有5個中斷源，即外中斷2個，定時/計數(shù)中斷

14、2個，串行中斷1個。全部中斷分為高級和低級共兩個優(yōu)先級別。10.時鐘電路MCS-51芯片的內(nèi)部有時鐘電路，但石英晶體和微調(diào)電容需外接，時鐘電路為單片機產(chǎn)生時鐘脈沖序列，典型的晶振頻率為12MHZ。11.位處理器單片機主要用于控制，需要有較強的位處理功能，因此位處理器是它的必要組成部分，在一些書中常把位處理器稱為布爾處理器。位處理器以狀態(tài)寄存器中的進位標志位C為累加器，可進行置位、復(fù)位、取反、等于“0”轉(zhuǎn)移、等于“1”轉(zhuǎn)移且清“0”以及C可尋址位之間的傳送、邏輯與、邏輯或等位操作。位處理操作也是通過運算器實現(xiàn)的。必須特別指出，位處理器是單片機的重要內(nèi)容，因為它是單片機實現(xiàn)控制功能的保證。12.總

15、線上述這些部件都是通過總線連接起來，才能構(gòu)成一個完整的單片機系統(tǒng)?？偩€結(jié)構(gòu)減少了單片機的連線和引腳，提高了集成度和可靠性。從上述內(nèi)容可以看出，雖然MCS-51只是一個芯片，但“麻雀雖小五臟俱全”，作為計算機應(yīng)該具有的基本部件在單片機中幾乎都包括，因此，實際上它已經(jīng)是一個簡單的微型計算機系統(tǒng)了，應(yīng)當(dāng)按計算機系統(tǒng)的概念來理解單片機。信號引腳介紹80C51是標準的40引腳雙列直插式集成電路芯片。.輸入/輸出口線P0.0P0.7P0口8位雙向口線P1.0P1.7P1口8位雙向口線P2.0P2.7P2口8位雙向口線P3.0P3.7P3口8位雙向口線.ALE地址鎖存控制信號在系統(tǒng)擴展時，ALE用于控制把P

16、0口輸出的低8位地址送入鎖存器鎖存起來，以實現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的分時傳送。此外由于ALE是以六分之一晶振頻率的固定頻率輸出的正脈沖，因此可作為外部時鐘或外部定時脈沖使用。圖280C51單片機芯片引腳圖.PSEN/外部程序存儲器讀選通信號在讀外部ROM時PSEN/有效（地電平），以實現(xiàn)外部ROM單元的讀操作。.訪問程序存儲器控制信號當(dāng)信號為低電平時，對ROM的讀操作限定在外部程序存儲器；而當(dāng)信號為高電平時，則對ROM的讀操作是從內(nèi)部程序存儲器開始，并可延續(xù)至外部程序存儲器。.RST復(fù)位信號當(dāng)輸入的復(fù)位信號延續(xù)2個機器周期以上高電平時即為有效，用以完成單片機的復(fù)位操作。.XTAL1和XTAL2外接晶

17、體引線端當(dāng)使用芯片內(nèi)部時鐘時，此二引線端用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時鐘時，用于接外部時鐘脈沖信號。.Vss地線.Vcc+5V電源以上就是80C51單片機芯片40條引腳的定義及簡單功能說明。本設(shè)計充分應(yīng)用信號引腳的第二功能和并行通訊功能。三、方案設(shè)計采用89C51單片機來實現(xiàn)。單片機軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程實現(xiàn)各種算法和邏輯控制。單片機系統(tǒng)可用數(shù)碼管顯示測量值。對于電壓信號采樣用OP07電壓跟隨器和LF398數(shù)據(jù)保持器進行預(yù)處。在測量工頻交流電壓信號時，利用鎖相環(huán)對信號倍頻，所得脈沖控制89C51對電壓信號的相位測量。采用以89C51為核心的單片機系統(tǒng)使整體結(jié)構(gòu)簡單，并且

18、可以實現(xiàn)顯示、打印、與微機通信等功能，大大提高了系統(tǒng)的智能化程度，同時系統(tǒng)所測結(jié)果的精度很高。系統(tǒng)總體框圖如：電壓信號電壓跟隨器保持器A/D轉(zhuǎn)換過零檢測電路鎖相環(huán)倍頻電路單片機80C51顯示板圖3系統(tǒng)整體框圖四、模塊電路設(shè)計與比較數(shù)據(jù)采集模塊數(shù)據(jù)采集模塊包括：電壓跟隨電路，信號采樣/保持電路，A/D轉(zhuǎn)換電路。1.電壓跟隨電路：由OP07構(gòu)成，雖然精確度不夠高，但它能提高帶負載能力，硬件電路簡單，也不需軟件控制，基本上能滿足任務(wù)書上的要求，所以本設(shè)計采用了此方案。電路如圖1所示：輸入信號是05V交流電壓信號，輸出信號不變。f(t)f(t)tt圖4電壓跟隨電路2.信號采樣/保持電路采用保持器LF3

19、98對電壓信號進行采樣/保持。在單片機P2.5口的控制下，高電平，采樣；低電平，保持。輸入的正弦波信號經(jīng)LF398后變?yōu)槌闃有盘?。電路如圖2所示：圖5信號采樣/保持電路芯片介紹LF398是一種高性能單片采樣/保持器。它具有很高的直流精度、很快的采樣時間和低的下降速度。器件的動態(tài)性能和保持性能可通過合適的外接保持電容達到最佳。例如選擇1000PF的保持電容，具有6us的采樣時間，可達到12bit的精度。LF398的價格低廉。電源電壓可從518V任意選擇，其性能幾乎無影響。采樣/保持的邏輯控制可與TTL或CMOS電平接口。它可廣泛地應(yīng)用于高速A/D轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和要求同步采樣的領(lǐng)域。該器件

20、外形采用8腳DIP封裝結(jié)構(gòu)。性能特點：A.具有12bit吞吐精度；B.采樣時間：小于10us;C.寬帶噪聲：小于20uV;D.可靠的整體結(jié)構(gòu)；E.輸入阻抗：大于1010；F.TTL和CMOS邏輯接口。主要參數(shù)輸入偏流：小于50nA;b.增益：1；c.輸入失調(diào)：小于7mV;d.輸出阻抗：小于0.5；e.電源電壓:518V;f.電源電流：4.56.5mA。內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳說明內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖6LF398內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)LF398內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)如圖3，N1是輸入緩沖放大器，N2是高輸入阻抗射極輸出器。邏輯控制采樣/保持開關(guān)：當(dāng)開關(guān)S接通時，開始采樣，當(dāng)開關(guān)斷開時，進行保持。引腳說明引腳功能為：1、4腳：V、V，正

21、、負電源輸入端，應(yīng)與地之間接入0.1uF電容；2腳：OFAD，失調(diào)電壓調(diào)整端；3腳：Vi，模擬電壓輸入端；5腳：OUT，采樣/保持輸出端；6腳：HOC，采樣/保持電容接入端；7腳：MREF，邏輯控制電平參考端，一般接地；8腳：MCTR，邏輯控制輸入端，高電平為采樣，低電平為保持?；窘臃ㄅc應(yīng)用下圖4是LF398的基本連接圖。失調(diào)電壓的調(diào)整是通過與V的分壓并調(diào)整1K電位器實現(xiàn)的。保持電容CH應(yīng)選用3001000PF的高性能低漏電云母電容器?？刂七壿嬙诟唠娖綍r為采樣，在低電平時為保持。本設(shè)計采用此種連接方法。電路如圖4所示：圖7LF398的基本接法A/D轉(zhuǎn)換電路利用ADC0809完成A/D轉(zhuǎn)換功能

22、。輸入的是LF398輸出的抽樣信號，經(jīng)過ADC0809內(nèi)部的量化編碼，以數(shù)字信號的形式輸出。數(shù)字信號的產(chǎn)生過程如下：假設(shè)輸入的模擬信號是V因為ADC0809是8位輸出，所以將最高點的抽樣信號5V平均分成28份，畫出256個階梯波。最低點用二進制代碼0000，00000表示，最高點用1111，1111表示。換句話說，就是將1111，1111平均分成256份，這樣每一個階梯波對應(yīng)一個二進制代碼，如圖5所示：（1111，1111）5V.256.（0000，0000）0圖8模擬信號的量化編碼用表示V模擬量在圖中對應(yīng)的點。在圖中標出點，若恰好落在階梯波上，則這個階梯波的編碼就是V電壓的編碼；若落在兩個階

23、梯波之間，則取它下方最近階梯波的編碼近似作為V電壓的編碼。根據(jù)求出的二進制編碼，即可畫出脈沖編碼波形-數(shù)字信號。本設(shè)計中ADC0809與8051單片機的接口方案如圖6所示ALEP0.7P0.0WR/P2.7RD/INT1/CLKREFREFD7D0CIN7B.A.STARTIN0ALEOEEOCDQ/CKQ+8051AD0809(+)(-)Ui圖9ADC0809與8051單片機的接口由于ADC0809片內(nèi)無時鐘產(chǎn)生電路，可利用8051提供的地址鎖存允許信號ALE經(jīng)D觸發(fā)器二分頻后獲得。ADC0809具有三態(tài)數(shù)據(jù)輸出，其8位數(shù)據(jù)線直接與CPU數(shù)據(jù)總線相連，地址譯碼線A、B、C共同接地，只選通IN

24、0通路。將P2.7作為片選信號，在啟動A/D轉(zhuǎn)換時，由單片機的寫信號WR/和P27控制ADC0809的地址鎖存和轉(zhuǎn)換啟動。由于AIE和START連接在一起，因此ADC0809在鎖存通道地址的同時，啟動并進行A/D轉(zhuǎn)換。再讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果時，用彈片機的讀信號RD/和P27給一級或非門形成的正脈沖作為OE信號，用以打開三態(tài)輸出鎖存器。由原理圖可知，P27與ADC0809的ALE、START和OE之間有如下關(guān)系：可見，P2.7應(yīng)設(shè)置為低電平。由硬件線路分析可知：在編寫軟件時應(yīng)令P2.7=A15=0;給出被選擇的模擬通道地址；執(zhí)行一條輸出指令，啟動A/D轉(zhuǎn)換。執(zhí)行一條輸入指令，讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果。下圖7是ADC

25、0809的工作時序圖。圖10ADC0809的工作時序圖。芯片介紹ADC0809在同一芯片上設(shè)計了一個8位的A/D轉(zhuǎn)換器和8通道模擬采樣開關(guān)，因此可以直接輸入8個單端的模擬信號，由于本設(shè)計只采樣一路模擬信號，我選用IN0通道，所以令其它7路通道懸空。該器件的主要性能如下a.采用單+5V電源逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換，工作時鐘典型值為640KHZ，轉(zhuǎn)換時間約為100us。b.分辨率為8位二進制碼，總失調(diào)誤差為+/-1LSB。c.模擬量的輸入電平范圍為05V，不需要零點和滿度調(diào)節(jié)。d.具有8通道閥鎖開關(guān)控制，可以直接接入8個單端模擬量。e.數(shù)字量輸出采用三態(tài)邏輯，輸出符合TTL電平。f.容易與各種微機處理

26、器連接，也可以獨立工作。內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳說明1.內(nèi)部結(jié)構(gòu)ADC0809的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括多路模擬開關(guān)和A/D轉(zhuǎn)換器兩大部份。（1）多路模擬轉(zhuǎn)換開關(guān)：ADC0809器件內(nèi)8個標準模擬開關(guān)的輸入通過引線IN0-IN7.多路開關(guān)的狀態(tài)地址譯碼器控制，用來指定采樣的輸入通道。ALE是地址鎖村信號，在ALE的上升沿A、B、C三個地址信號被鎖入地址鎖存器。地址信號所選擇的通道見下表(2)A/D轉(zhuǎn)換器：ADC0809采用逐次逼近轉(zhuǎn)換法。該轉(zhuǎn)換器包括比較器、逐次逼近寄存器（SAR）、開關(guān)樹、256R網(wǎng)絡(luò)和控制邏輯等部件。其中開關(guān)樹是一個接受逐次逼近寄存器控制的開關(guān)陣，開關(guān)樹中各開關(guān)狀態(tài)通過接通或斷開256R網(wǎng)絡(luò)

27、中的某些支路，從標準參考電壓逐次得到對應(yīng)的推測值，送往比較器的輸入端與輸入模擬量進行比較。三態(tài)輸出鎖存器用來鎖存轉(zhuǎn)換的結(jié)果。2.引腳說明ADC0809為28腳雙列直插式封裝。1-5端：IN3-IN7,模擬通道輸入端第3到第7路。6端：START，啟動信號輸入線，正脈沖信號。該信號的上升沿使逐次逼近寄存器復(fù)位，從下降沿開始進行A/D轉(zhuǎn)換。如果正在進行轉(zhuǎn)換時接到新的啟動信號，則原來的轉(zhuǎn)換進程被中止。本設(shè)計利用單片機的WR/,RD/,P27腳和74LS02進行邏輯耦合給START提供脈沖。7端：EOC，轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出線。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時EOC變?yōu)楦唠娖剑⑥D(zhuǎn)換結(jié)果送入三態(tài)輸出鎖存器。EOC可

28、以作為A/D轉(zhuǎn)換的狀態(tài)信號，也可以作為對CPU的中斷請求信號。ADDCADDBADDA選擇的模擬通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7在需要對某個量進行連續(xù)采樣、轉(zhuǎn)換的情況下，EOC也可以作為啟動信號接到START端，但在剛加電時需要由外界電路啟動一下。本設(shè)計利用它作為對CPU的中斷請求信號。9端：OE，輸出允許控制，輸入。當(dāng)OE=1時，三態(tài)輸出鎖存器中的數(shù)據(jù)被送上數(shù)據(jù)總線。該引線也可以接收來自CPU的讀信號，使數(shù)據(jù)輸入CPU。12端：REF+,參考電壓的正端，一般接+5V。16端：REF-,參考電壓的負端。在一般情況下，參考電壓R

29、EF+與Vcc相連，REF-與GND相連。如表2地址信號所選擇的通道果需要高精度的參考電壓，或者提高轉(zhuǎn)換器靈敏度（輸入模擬電壓的范圍小于5V）時，參考電壓可以與Vcc隔離，并外加可調(diào)的高精度穩(wěn)壓電路。22端：ALE，地址信號鎖存端。當(dāng)?shù)刂反a輸入穩(wěn)定后，ALE的上升沿將地址鎖入寄存器。23、24、25端：ADDC、ADDB、ADDA,地址碼輸入端。由于本設(shè)計選用了模擬通道IN0，ADDC、ADDB、ADDA分別對應(yīng)為0、0、0，所以令23、24、25端共同接地。26-28端：IN0-IN2,模擬通道輸入端第0到第2路。17、14、15、8、18、19、20、21端：D0-D7,A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出

30、端。本電路令其與單片機的P0口相連。11端：Vcc,正電源輸入端，一般接+5V。13端：GND，接地端。10端：CLOCK,時鐘輸入端，一般接入640KHZ時鐘。（二）單片機系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理模塊包括：過零檢測電路，鎖相環(huán)倍頻電路，數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)換電路。1.過零檢測電路由TL082構(gòu)成同相檢零器，如圖8所示。當(dāng)輸入信號高于0V時，輸出高電平；當(dāng)輸入信號低于0V時，輸出低電平。作用：給CD4046提供方波信號。圖11過零檢測電路2.鎖相環(huán)倍頻電路為了保證信號采樣的精度,要對信號進行等時間間隔采樣。其間隔時間就是采樣周期。從理論和理想情況來看，如認為信號頻率是固定不變的，則采樣周期也固定不變，但實際系統(tǒng)中，

31、工頻信號頻率經(jīng)常會發(fā)生變動，假設(shè)信號頻率減小時，如仍以原頻率時的理論采樣間隔對信號采樣，會造成信號的一圖12頻率變化時的采樣個周期中前一段是以理論間隔被采樣（以采64個點為例），如果采滿了64個點，造成信號后一部分沒有被采到，如圖所示。而當(dāng)信號頻率增大時，則一個周期采不到64個點，如圖9所示。所以頻率變化會引起采樣失真，從而影響測量的精度。在實際中，必須保持采樣間隔隨信號頻率的波動而發(fā)生相應(yīng)的變化，即把一個周期等時間間隔采樣變?yōu)榈认辔徊蓸?。方案一：選用單片機外部芯片、8253來實現(xiàn)倍頻，把信號一個周期分成相等的64份，從而實現(xiàn)了一個周期的等相位64點采樣。假設(shè)信號頻率為f先用8253對信號進行

32、測量，設(shè)測得的周期為T1，則采樣周期為T2=T1/64,每隔一個采樣周期，單片機給ADC0809發(fā)出脈沖，啟動ADC0809進行轉(zhuǎn)換。這種方法可以實現(xiàn)倍頻，但單片機的指令會頻繁啟動8253進行測頻、倍頻、計數(shù)。這樣的過程會損失單片機的一些工作時間，經(jīng)計算約有200us，使得轉(zhuǎn)換所需時間加長，系統(tǒng)工作繁忙，測量精度難以進一步提高。方案二：采用鎖相環(huán)電路直接實現(xiàn)。用鎖相環(huán)把信號的頻率通過計數(shù)器進行64倍頻，從而在需采集信號的一個周期中產(chǎn)生64個脈沖，利用此脈沖信號作為單片機的外部中斷信號，快速啟動ADC0809進行轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)采集。這種方案實施簡單，而且可靠性高，簡化了軟件的設(shè)計。本設(shè)計采用

33、了此種方案。電路如圖10所示：圖13鎖相環(huán)倍頻電路74LS393作64分頻器，其工作原理如下：CD4046的邏輯框圖如圖11所示。圖14CD4046的邏輯框圖主要包括相位比較器I和II、壓控振蕩器VCO、線性放大及整形電路A1,令需外接阻容元件構(gòu)成低通濾波器?，F(xiàn)對基本工作過程作一簡介。輸入信號Vi從14腳輸入后，經(jīng)過A1進行放大和整形，加至相位比較器I和II的輸入端。圖中將開關(guān)S撥到第2腳，相位比較器I就把從第3腳輸入的比較信號與輸入信號Vi進行相位比較，由第2腳輸出的誤差電壓V即反映出二者的相位差。V經(jīng)過由R3、R4、C2組成的低通濾波器濾除高頻之后，就得到控制電壓Vd,加至VCO的輸入端來

34、調(diào)整其震蕩頻率，使f2迅速逼近于Nf1。VCO的輸出在經(jīng)除法器進行N分頻后，送至相位比較器I，繼續(xù)與Vi進行相位比較，最后使f2=f1，二者的相位差為一恒定值，實現(xiàn)了鎖相。需要指出，由f2=f2/N=f1,很容易推導(dǎo)出f2=Nf1。這表明，盡管從局部上看使用出發(fā)器完成的是N分頻，但就鎖相環(huán)整體而言則實現(xiàn)了N被頻。因此，利用鎖相環(huán)可以構(gòu)成N被頻器，N是除法器的分頻系數(shù)。在本設(shè)計中N=64,則。即從CD4046的4腳輸出的信號頻率是14腳輸入信號頻率的64倍。芯片介紹CD4046時目前國內(nèi)外最常見的集成鎖相環(huán)，其同類產(chǎn)品為MC14046、CC4046,均屬于CMOS集成電路。CD4046的管腳功能

35、CD4046采用DIP-16封裝，各管腳功能如下：Phi1為輸入信號端，PhI2為比較信號輸入端。PhO1是相位比較器I的輸出端，PhO2是相位比較器II輸出端。PhO3為相位輸出端，當(dāng)環(huán)路入鎖時呈高電平，環(huán)路失鎖時為低電平，此端通過晶體管后去驅(qū)動發(fā)光二極管，可構(gòu)成入鎖狀態(tài)指示電路，入鎖時燈亮。VCOI、VCOO分別為壓控振蕩器的控制端、輸出端。INH為禁止端，接高電平時禁止壓控振蕩器工作。DEMO是解調(diào)輸出端，用于FM解調(diào)。Z為內(nèi)部獨立的齊納穩(wěn)壓館的負端，其穩(wěn)定電壓Vz=5V，在與TTL匹配時可作輔助電源。3.數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)換電路本設(shè)計采用ADC0809和片外6264RAM與單片機一起構(gòu)成數(shù)據(jù)處

36、理轉(zhuǎn)換電路。（三）顯示模塊由譯碼器/驅(qū)動器7447，NPN型三極管和四位共陽極數(shù)碼管構(gòu)成。三極管的發(fā)射極作數(shù)碼管的片選信號。高電平選通；7447的輸出作數(shù)碼管的段選信號，低電平點亮。顯示值為有效值。五、系統(tǒng)實現(xiàn)及理論分析（一）數(shù)據(jù)采集部分電壓信號的放大電路：由于電壓信號有效值為05V，最大峰-峰值為7.07V，超過了ADC0809的量程，因而在數(shù)據(jù)保持器LF398的輸出加兩個穩(wěn)壓二極管，能夠避免電壓發(fā)生異常時對ADC0809造成損害，從而保證了ADC0809的正常工作。數(shù)據(jù)處理部分交流電壓有效值的計算分析對交流工頻信號的采集，一般是以其有效值進行計量，其計算公式為其中T為信號周期令,則由于在計

37、算機采集系統(tǒng)中和都是一些離散點的數(shù)值，故采用數(shù)值積分的方法，將函數(shù)分解為離散值之和，即其中余項上式中，為采樣間隔；,為每周期采樣點數(shù)。理論上電壓為正弦信號，但當(dāng)電壓發(fā)生波動時，以三次諧波影響最大，因此可以認為電壓波形為基波和三次諧波之和，即設(shè)在最嚴重情況，令,則,AD0809采用5V滿量程，因此可認為U=5V，則EN=2.310-5V,因此在每周期采集64點時，其余項部分為23uV,遠小于AD0809的最低分辨率2.4mV,采集精度完全滿足要求。軟件設(shè)計及軟件流程圖軟件完成各部分的控制和協(xié)調(diào)。數(shù)據(jù)采集部分P2.5口控制采樣保持器，P2.5口置“0”，采樣保持器關(guān)閉；置“1”采樣保持器打開。IN

38、T1接收鎖相環(huán)倍頻電路的輸出信號。六、電路調(diào)試（一）調(diào)試方法和過程采用先分別調(diào)試各單元模塊，調(diào)通后再進行整機調(diào)試的方法，提高調(diào)試的效率。中斷0開LF398采集A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)累加第64次？求平均值數(shù)據(jù)處理顯示結(jié)束關(guān)LF398啟動A/D轉(zhuǎn)換中斷1NY圖15軟件流程圖1.據(jù)采集模塊的調(diào)試將OP07的輸入與函數(shù)信號發(fā)生器輸出相聯(lián)，用萬用表測試輸入、輸出電壓，再調(diào)節(jié)函數(shù)信號發(fā)生器的輸出，用萬用表測試輸入、輸出電壓是否正確；數(shù)據(jù)保持器LF398的管腳8則用單片機的P2.5口來控制，并用示波器觀察波形。調(diào)試結(jié)果顯示，模塊可以正常工作。2.信號頻率倍增模塊調(diào)試將函數(shù)信號發(fā)生器的輸出與鎖相環(huán)倍頻電路的輸入

39、相聯(lián)，調(diào)節(jié)函數(shù)信號發(fā)生器的輸出頻率，用示波器觀察鎖相環(huán)倍頻電路的輸出頻率。經(jīng)檢驗，鎖相環(huán)能夠正常工作。3.A/D轉(zhuǎn)換模塊調(diào)試因系統(tǒng)軟件較大，不適合用來調(diào)試A/D轉(zhuǎn)換模塊，故編制了一簡單程序進行測試，并用示波器監(jiān)視幾個控制信號（如片選、啟動）是否正確。通過這種方法使A/D轉(zhuǎn)換電路很快便能正常工作。4.顯示模塊調(diào)試將顯示模塊與仿真機相聯(lián)，編制一簡單程序進行調(diào)試，并觀察顯示數(shù)碼管的變化是否正確。通過這種方法可以看出顯示模塊能夠正常工作。各單元均調(diào)通后，進行整機調(diào)試，其過程如下：將調(diào)好的各模塊連接在一起，用函數(shù)信號發(fā)生器模擬交流電壓輸入，先用仿真機代替80C51單片機進行模擬調(diào)試，對每一芯片的片選、啟

40、動進行檢測，并對數(shù)據(jù)線和地址線也進行檢測。調(diào)試成功后再將程序?qū)懙絾纹瑱C中進行調(diào)試。由于本人能力有限，程序編寫有錯誤，故整個系統(tǒng)不能夠正常工作。（二）測試儀器PC機，32M內(nèi)存雙路穩(wěn)壓電源仿真機示波器數(shù)字萬用表函數(shù)信號發(fā)生器/計數(shù)器七、發(fā)揮部分若再采集一路電流信號，在保持器與A/D轉(zhuǎn)換器之間加一個模擬開關(guān)，再加一個鍵盤控制，數(shù)碼管顯示由四位增為六位，便可完成電流信號的測量，通過對電壓測量值和電流測量值的計算，可以間接測量有功功率，無功功率和功率因數(shù)。八、結(jié)論本系統(tǒng)以80C51為核心部件，利用軟件編程，實現(xiàn)了對交流電壓值的測量。盡量做到線路簡單，減小電磁干擾，充分利用軟件編程，彌補元器件的精度不足

41、。由于水平有限，我們認為系統(tǒng)還有需要改進的地方。例如，采用高精度的元器件，測量算法進一步完善等。參考文獻1楊振江，蔡德芳.新型集成電路使用指南與典型應(yīng)用M西安：西安電子科技大學(xué)出版社1998年10月2楊振江A/D、D/A轉(zhuǎn)換器接口技術(shù)與實用線路M西安：西安電子科技大學(xué)出版社1996年3沙占友等新編實用數(shù)字化測量技術(shù)M北京：國防工業(yè)出版社1998年1月4李廣弟，朱月秀，王秀山.單片機基礎(chǔ)M北京：北京航空航天大學(xué)出版社2001年7月5吳金戌，沈慶陽，郭庭吉.8051單片機實踐與應(yīng)用M北京：清華大學(xué)出版社2001年6沈保鎖，候春萍.現(xiàn)代通信原理M天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社2000年1月附錄1數(shù)字調(diào)制概

42、述現(xiàn)代移動通信系統(tǒng)都使用數(shù)字調(diào)制技術(shù)。超大規(guī)模集成電路（VLSI）和數(shù)字信號處理（DSP）技術(shù)的發(fā)展使數(shù)字調(diào)制比模擬的傳輸系統(tǒng)更有效。數(shù)字調(diào)制比模擬調(diào)制有許多優(yōu)點，其中包括更好的抗噪聲性能，更強的抗信道損耗，更容易復(fù)用各種不同形式的信息（如聲音，數(shù)據(jù)和視頻圖像等）和更好的安全性等。除此之外，數(shù)字傳輸系統(tǒng)適應(yīng)于可以檢查和（或）糾正傳輸差錯的數(shù)字差錯控制編碼，并支持復(fù)雜的信號條件和處理技術(shù)，像信源編碼，加密技術(shù)和為提高整個通信鏈路性能的均衡技術(shù)。新的多用途可編程數(shù)字信號處理器使得數(shù)字調(diào)制器和解調(diào)器完全用軟件來實現(xiàn)成為可能。不同于以前硬件永久固定、面向特定調(diào)制器的設(shè)計方案，嵌入式的軟件實現(xiàn)方法可以在

43、不重新設(shè)計或替換調(diào)制解調(diào)器的情況下改變和提高其性能。在數(shù)字無線通信系統(tǒng)中，調(diào)制信號（如信息）可表示為符號或脈沖的時間序列，其中每個符號可以有種有限的狀態(tài)。每個符號代表比特的信息，比特/符號。許多數(shù)字調(diào)制方案都應(yīng)用于現(xiàn)代無線通信系統(tǒng)中，還有更多的方案將會加入進來。這些技術(shù)當(dāng)中有些差別很小，每一種都屬于一族相關(guān)的調(diào)制方法。例如，相移鍵控（PSK）既可以相干解調(diào)也可以差分解調(diào)，并且每個符號可以有2種、4種、8種或更多的取值（如n=1、2、3或更多比特），這取決于信息在單個符號上以何種方式傳輸。5.41影響選擇數(shù)字調(diào)制方式的因素有幾個因素會影響數(shù)字調(diào)制方案的選擇。一個令人滿意的調(diào)制方案要能在低接收信噪

44、比的條件下提供小的誤比特率，對抗多徑和衰落情況性能良好，占用最小的帶寬，并且容易實現(xiàn)，價格低廉?，F(xiàn)有的調(diào)制方案不能同時滿足以上所有的要求，有的誤比特率性能好，有的帶寬利用率高。對于不同應(yīng)用的要求，需要在選擇數(shù)字調(diào)制方案時進行折衷。調(diào)制方案的性能常用它的功率效率和帶寬效率來衡量。功率效率描述了在低功率情況下一種調(diào)制技術(shù)保持數(shù)字信息信號正確傳送的能力。在數(shù)字通信系統(tǒng)中，為提供抗噪聲性能，有必要提高信號的功率。然而，為得到特定水平的保真度（也就是可接受的誤比特率）所需要提高信號功率的數(shù)值，取決于使用的調(diào)制方法。一種數(shù)字調(diào)制方案的功率效率（有時叫做能量效率）是由它怎樣有利于信號保真度和功率之間的折衷來

45、衡量的，通常表示為在接收機輸入端特定的誤碼概率下（如10-5），每比特信號能量和噪聲功率普密度的比值(Eb/N0)。帶寬效率描述了調(diào)制方案在有限的帶寬內(nèi)容納數(shù)據(jù)的能力。一般來說，提高數(shù)據(jù)率意味著減少每個數(shù)字符號的脈沖寬度。這樣，數(shù)據(jù)率和占用帶寬之間就有不可避免的聯(lián)系。有些調(diào)制方案在這兩者之間的折衷上，性能優(yōu)于其他的方案。帶寬效率反映了對分配的帶寬是如何有效利用的，它定義為在給定帶寬內(nèi)每赫茲數(shù)據(jù)率吞吐量的值。如果R是每秒數(shù)據(jù)率，單位是比特，B是已調(diào)RF信號占用的帶寬，則帶寬效率表示為：如果一種調(diào)制的值大，則在分配的帶寬內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)更多，所以數(shù)字移動系統(tǒng)的系統(tǒng)容量與調(diào)制方案的帶寬效率有直接的聯(lián)系。

46、帶寬效率有一個基本的上限。香農(nóng)（Shannon）的信道編碼理論指出，在一個任意小的錯誤概率下，最大的帶寬效率受限于信道內(nèi)的噪聲，下式是信道容量公式Sha48：其中，C是信道容量（單位），B是RF帶寬，S/N是信噪比。在數(shù)字通信系統(tǒng)的設(shè)計中，經(jīng)常需要在帶寬效率和功率效率之間折衷。例如，對信息信號增加差錯控制編碼，提高了占用帶寬(這樣就降低了帶寬效率)，但同時對于給定的誤比特率所必需的接收功率降低了，于是以帶寬效率換取了功率效率。另一方面，更多進制的調(diào)制方案（多進制鍵控）降低了占用帶寬，但是增加了所必需的接收功率，于是以功率效率換取了帶寬效率。雖然對功率和帶寬的考慮非常重要，其他的因素同樣會影響對

47、數(shù)字調(diào)制方案的選擇。例如，對于服務(wù)于大用戶群的個人通信系統(tǒng)，用戶端接收機的費用和復(fù)雜度必須降到最小，這樣檢波簡單的調(diào)制方式就最有吸引力。在各種不同的信道損耗下，像Rayleigh和Rician衰落及多徑時間擴散，對于解調(diào)器的實現(xiàn)、調(diào)制方案的性能是另一個選擇調(diào)制方案的關(guān)鍵因素。在干擾為主要問題的蜂窩系統(tǒng)中，調(diào)制方案在干擾環(huán)境中的性能就顯得極為重要。對時變信道造成的延時抖動的檢測靈敏度，也是在選擇調(diào)制方案時要考慮的重要因素。一般說來，調(diào)制，干擾，信道時變效果和解調(diào)器詳細的性能，都要通過仿真法來對整個系統(tǒng)進行分析，從而決定相關(guān)的性能和最終的選擇。數(shù)字信號的帶寬和功率普密度信號帶寬的定義是隨上下文的不

48、同而變化的，實際上并沒有一個適用于所有情況的定義Amo80。然而所有的定義都是基于信號功率普密度(PSD)的某種度量.隨機信號的功率普密度的定義如下Cou93:其中，上劃線表示總體平均，是的傅里葉變換，是信號的截短式，定義為：已調(diào)（帶通）信號的功率普密度與基帶復(fù)包絡(luò)信號的功率普密度有關(guān)。如果一個基帶信號如下所示：其中是基帶信號的復(fù)包絡(luò)，則帶通信號的PSD如下：其中是的PSD。信號的絕對帶寬定義為信號的非零值功率譜在頻率上占的范圍。像基帶矩形脈沖信號，其PSD外形為,在頻率上無限延伸，它的絕對帶寬就為無限值。更為簡單和廣泛使用的帶寬度量是零點-零點帶寬。零點-零點帶寬等于頻譜主瓣寬度。一種非常普

49、遍的帶寬度量是衡量頻譜的分散程度，叫做半功率帶寬。半功率帶寬定義為PSD下降到一半時，或者比峰值低3dB時的頻率范圍。半功率帶寬也叫做3dB帶寬。聯(lián)邦通信委員會（FCC）采納的定義是在占用頻帶以上部分有信號功率的0.5，在占用頻帶一下部分也有信號功率的0.5。換句話說，占用頻帶以內(nèi)有信號功率的99。另一個經(jīng)常用來規(guī)定帶寬的方法是指出在規(guī)定帶寬以外的任意點，信號的PSD都低于一個給定值。典型的規(guī)定是45dB到60dB的衰減。線型碼數(shù)字基帶信號經(jīng)常使用線型碼使脈沖序列具有特定的頻譜特性。移動通信最常用的碼型是歸零碼（RZ）、非歸零碼（NRZ）和Manchester碼。所有這些碼型可以是單極性的（電

50、壓為0或V），也可以是雙極性的（電壓為V或-V）。RZ意味著在每比特周期脈沖要回到零值。這會使頻譜擴寬，但便于定時同步。另一方面，NRZ碼在每個比特周期不回到零值信號在每個比特周期內(nèi)保持定值。NRZ碼比RZ碼頻譜利用率高，但同步能力差。因為有大量的直流成分，NRZ線碼用于不需要通過音頻放大器或電話線等直流耦合電路的數(shù)據(jù)上。Manchester碼是NRZ線型碼的一種特殊類型，它十分適用于必須通過電話線和其他直流耦合電路的信號，因為它沒有直流成分，并容易同步。Manchester碼用兩個脈沖來表示一個二進制符號，由于每個比特周期內(nèi)都確保經(jīng)過零點，所以時鐘恢復(fù)很容易。脈沖成形技術(shù)當(dāng)矩形脈沖通過限帶信

51、道時，脈沖會在時間上延伸，每個符號的脈沖將延伸到相鄰符號的時間間隔內(nèi)。這會造成符號間干擾（ISI），并導(dǎo)致接收機在檢測一個符號時發(fā)生錯誤的概率增大。一個下顯而易見的減少符號間干擾的方法是增加信道帶寬。然而，移動通信系統(tǒng)需要占用帶寬小，以及可以減少調(diào)制帶寬和抑制帶外輻射，同時又非常需要減少符號間干擾。移動無線系統(tǒng)中在相鄰信道內(nèi)的帶外輻射，一般應(yīng)比帶內(nèi)的輻射低40dB到80dB。因為很難在RF頻率上對發(fā)射機的頻譜直接進行操作，脈沖成形就在基帶或IF上進行。有許多熟知的脈沖成形技術(shù)可用來同時減少符號間干擾和已調(diào)數(shù)字信號的帶寬。消除符號間干擾的奈奎斯特（Nyquist）準則奈奎斯特是第一個解決既能克服

52、符號間干擾又保持小的傳輸帶寬問題的人Nyq28。他發(fā)現(xiàn)只要把通信系統(tǒng)（包括發(fā)射機、信道和接收機）的整個響應(yīng)設(shè)計成在接收機端每個抽樣時刻只對當(dāng)前的符號有響應(yīng)，而對其他符號的響應(yīng)全等于零，那么符號間干擾ISI的影響就能完全被抵消。如果是整個通信系統(tǒng)的沖激響應(yīng)，這個條件在數(shù)學(xué)上可表示為：其中，是符號周期，是整數(shù)，是非零常數(shù)。有效的系統(tǒng)傳遞函數(shù)為：其中，是符號的脈沖波形，是信道的沖激響應(yīng)，是接收機沖激響應(yīng)。奈奎斯特得到了滿足式1條件的傳遞Nyq28。在選取滿足式1的傳遞函數(shù)時有兩個重要的地方需要考慮。第一，在接近n等于0的取樣點的地方要迅速衰減。第二，如果信道是理想的（），在發(fā)射端和接收端必須有可能實

53、現(xiàn)或非常逼近具有的成形濾波器?？紤]如下式所示的沖激響應(yīng)：顯然，這個沖激響應(yīng)滿足方程式1所示的能消除ISI的奈奎斯特條件所以，如果整個通信系統(tǒng)可以建模為一個沖激響應(yīng)如方程式上式所示的濾波器，那么就有可能完全消除ISI。濾波器的傳遞函數(shù)可以通過對沖激響應(yīng)做傅里葉變換得到，如下所示：這個傳遞函數(shù)對應(yīng)于絕對帶寬為的矩形“磚墻”濾波器，其中，為符號速率。雖然這個傳遞函數(shù)滿足最小帶寬的零ISI準則，但實現(xiàn)它時會有實際困難，因為它對應(yīng)于非因果系統(tǒng)（時，存在）并難以逼近。還有，脈沖波形在每個過零點的斜率都為，僅在的整數(shù)倍點為零，這樣在過零點取樣時間內(nèi)的任何錯誤都將由于相鄰符號間的重疊造成嚴重的ISI（由于相鄰

54、取樣之間有時間抖動，斜率為或更適于減少ISI）。奈奎斯特還證明了任何傳遞函數(shù)位矩形帶寬的濾波器，與一個在矩形濾波器的通帶外為零值得任意偶函數(shù)相卷積，結(jié)果滿足零ISI條件。數(shù)學(xué)上，滿足零ISI條件的濾波器可表示為：其中，,當(dāng)時，。表達為沖激響應(yīng)的形式，奈奎斯特準則表明任何濾波器只要其沖激響應(yīng)為:就可以消除ISI。滿足奈奎斯特準則的濾波器稱作奈奎斯特濾波器如下圖所示.假定由信道引入的失真可以通過使用傳遞函數(shù)與信道響應(yīng)相反的均衡器來完全消除，那么整個傳遞函數(shù)可以近似為發(fā)射機和接收機濾波器傳遞函數(shù)的乘積。一個有效的端到端傳遞函數(shù)，經(jīng)常通過在接收機和發(fā)射機端都使用傳遞函數(shù)為的濾波器實現(xiàn)。這帶來了能提供系統(tǒng)匹配濾波器響應(yīng)的優(yōu)點，同時減少了帶寬和符號間干擾。附錄2ORG0000HAJMPMA