恒温晶体振荡器拐点电阻自动调试系统

摘要

随着计算机及电子行业的发展，石英晶体振荡器的精确度和稳定度已经成为当今研究人员最关心的问题之一。恒温晶体振荡器是目前频率精确度和稳定性最高的晶体振荡器。它作为精密的时频信号源被广泛的应用于全球定位系统、通信、计量、遥测遥控、频谱及网络分析仪等电子仪器、家用电子和汽车电子当中。
　　 论文研制了一种恒温晶体振荡器稳定性的自动调试系统，以计算机和单片机为基础，设计软件客户端和硬件平台，完成了无人工、高效率、自动调试恒温晶体振荡器稳定性的智能系统。
　　 论文首先分析了恒温晶体振荡器的稳定度及其影响因素，主要针对温度对稳定度的影响，分析了恒温电路及温度与可调平衡电阻的关系，对拐点电阻和恒温晶体振荡器的稳定度的关系进行了理论的推导。其次，利用恒温晶体振荡器的稳定度的理论分析和数学描述，并通过多组频率与电阻数据的测量，计算并验证了其正确性。最后搭建自动调试平台，设计了以AVR单片机为控制核心的控制和调节恒温电路中电阻参数的相关主电路及其辅助电路，利用C/C++语言在ICCAVR环境下编写硬件电路相关的程序由AVRStudio4.0仿真验证，和VC6.0开发平台上的客户端的软件编辑，实现了恒温晶体振荡器自动调试系统的设计。
　　 系统最终测试结果表明，通过上位机软件和以单片机为核心的下位机搭建的自动调试系统对恒温晶体振荡器的拐点电阻的测试，验证了理论分析的正确性，成功实现了提高恒温晶体振荡器短期稳定性的目的，并大大降低了恒温晶体振荡器的生产时间，提高了生产效率，有利于低成本批量化的生产。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究的背景

1．2 恒温晶体振荡器的发展

1．2．1 晶体振荡器的历史

1．2．2 国内外晶体振荡器发展的现状

1．2．3 国内外晶体振荡器的发展趋势

1．3 本论文研究的主要内容和意义

2 恒温晶体振荡器简介

2．1 石英晶体振荡器

2．1．1 晶体振荡器的组成

2．1．2 晶体切型

2．1．3 晶体振荡嚣的重要技术指标

2．2 石英晶体振荡器频率的稳定度

2．2．1 石英晶体振荡器频率的稳定度

2．2．2 晶体频率漂移的主要机理

2．2．3 影响频率稳定的因素及减小影响因素的措施

2．3 恒温晶体振荡器

2．3．1 恒温晶体振荡器的恒温电路

2．3．2 恒温昌体振荡器的频率温度特性

2．3．3 传统的拐点测试

2．3．4 自动测试系统对传统拐点测试方法的改进

3 拐点自动测试系统架构

3．1 系统总体架构图

3．2 客户端应用程序的分析与设计

3．2．1 总体结构设计

3．2．2 系统工作流程

3．3 硬件电路构架和单片机简介

3．3．1 硬件总体结构

3．3．2 AVR单片机及其编译环境简介

3．3．3 数字电位器的选择

3．3．4I2C总线通信协议

3．3．5 数字电位器的I2C通信

4 拐点电阻自动测试系统的硬件设计

4．1 硬件总体结构图

4．2 控制系统硬件各个子模块

4．2．1 PC与单片机通信控制模块

4．2．2 数字电位器控制模块

4．2．3 多路选通控制模块

4．2．4 系统电源

4．2．5 其他相关电路

5 拐点自动测试系统的软件实现

5．1 系统软件的任务及设计方案

5．1．1 软件开发环境及程序编写特点

5．1．2 软件设计的任务和方案

5．2 系统总流程设计

5．3 各子模块程序设计

5．3．1 控制模块

5．3．2 串口通信模块

5．3．3 综合计算模块

5．4 拐点电阻数据校正

6 拐点自动测试的实验研究及结果分析

6．1 拐点自动测试系统构成

6．2 各信号采集实验部分

6．3 数据处理模块

6．3．1 频率采样和数据接收

6．3．2 数据整理

6．3．3 曲线和拐点计算

6．4 校正部分

6．5 测量结果

7 总结

致谢

参考文献

附录

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