畢業(yè)設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的正弦波信號發(fā)生器設(shè)計(jì)

1、=畢業(yè)設(shè)計(jì)目錄緒論.1第 1 章 系統(tǒng)概述和方案.21.1 引言.21.2 方案選擇.21.3 DDS 的理論分析與參數(shù)計(jì)算.21.3.1 DDS 的基本原理.21.3.2 參數(shù)計(jì)算.31.4 信號發(fā)生芯片選擇.4第 2 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì).52.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì).52.2 單片機(jī)介紹及與 AD9835(DDS)連接電路 .52.2.1 單片機(jī) AT89S51 介紹.52.2.2 AD9835 芯片介紹.72.3 信號發(fā)生電路.82.4 低通濾波電路.102.5 DA 轉(zhuǎn)換及幅度控制電路.112.6 信號放大電路.132.7 顯示電路.142.8 鍵盤電路.162.9 電源電路.17第 3 章

2、系統(tǒng)軟件流程圖.193.1 主程序流程圖.193.2 鍵盤處理子程序流程圖.203.3 D/A 轉(zhuǎn)換子程序流程圖.21展 望.22致 謝.23參考文獻(xiàn).24附錄一.25附錄二.26河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)1緒緒 論論基于單片機(jī)的正弦波信號發(fā)生器設(shè)計(jì),該課題的設(shè)計(jì)目的是充分運(yùn)用大學(xué)期間所學(xué)的專業(yè)知識,考察信號發(fā)生器的基本功能，完成一個基本的實(shí)際系統(tǒng)的設(shè)計(jì)全過程。通過單片機(jī)控制一個有特殊功能的信號發(fā)生芯片，可以產(chǎn)生一系列有規(guī)律的幅度和頻率可調(diào)的波形。這樣一個信號發(fā)生裝置在控制領(lǐng)域有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用范圍。直接數(shù)字頻率合成（DDS）是近年來發(fā)展起來的一種新的頻率合成技術(shù)。其主要優(yōu)點(diǎn)是相對帶寬很寬、頻

3、率轉(zhuǎn)換時間極短（可小于 20ns）、頻率分辨率很高、全數(shù)字化結(jié)構(gòu)便于集成、輸出相位連續(xù)、頻率、相位和幅度均可實(shí)現(xiàn)程控。因此，能夠與計(jì)算機(jī)緊密結(jié)合在一起，充分發(fā)揮軟件的作用。作為應(yīng)用，現(xiàn)在已有 DDS產(chǎn)品用于接收機(jī)本振、信號發(fā)生器、通信系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)、跳頻通信系統(tǒng)等。本文介紹一種由直接數(shù)字頻率合成（DDS）芯片 AD9835 設(shè)計(jì)的正弦信號發(fā)生器，該芯片支持高達(dá) 50MHz 的時鐘頻率，可以產(chǎn)生最高可達(dá) 25MHz 的正弦波形。通過單片機(jī)控制完全可以滿足設(shè)計(jì)所要求的正弦波信號的生成。本文主要分六大部分：緒論、系統(tǒng)概述和方案、硬件部分、軟件部分，展望和致謝。緒論，首先對課題研究背景和所涉及的相關(guān)技

4、術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行了介紹；第一章對系統(tǒng)所要完成的功能和可擴(kuò)展的功能進(jìn)行描述，確定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案主要元器件的選擇。第二章對系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和各部分組成作了簡要的介紹和講解；第三章是軟件部分，這部分重點(diǎn)介紹了主程序的流程框圖及各個子程序的流程框圖，最后對整篇文章進(jìn)行了總結(jié)。河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)2第第 1 1 章章 系統(tǒng)概述和方案系統(tǒng)概述和方案1.1 引言信號發(fā)生器的實(shí)現(xiàn)方法有多種，傳統(tǒng)的波形發(fā)生器通常由晶體管、運(yùn)放 IC 等分離元件制成。與此相比,基于集成芯片的波形發(fā)生器具有高頻信號輸出、波形穩(wěn)定、控制簡便等特點(diǎn)，且大多能產(chǎn)生正弦波、矩形波（含方波）和三角波（含鋸齒波）等多種波形。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，又基

5、于 DDS 芯片 AD9835 在正弦波產(chǎn)生方面的 優(yōu)良特性，這里提出一種基于 DDS AD9835 的正弦波信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)方案。本次設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)的信號發(fā)生器設(shè)計(jì)就是設(shè)計(jì)一個單片機(jī)控制系統(tǒng)，對信號發(fā)生芯片進(jìn)行的控制。通過這個單片機(jī)對信號發(fā)生芯片進(jìn)行精密控制，實(shí)現(xiàn)對波形的頻率及幅度的控制。這些控制可以通過鍵盤設(shè)定，這就要求對選擇的信號發(fā)生芯片，選用的單片機(jī)有初步的了解，并且對整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有個合理的分配。1.2 方案選擇方案一：直接利用單片機(jī)編程產(chǎn)生正弦波。優(yōu)點(diǎn)：簡化了產(chǎn)生正弦波的硬件和軟件，電路結(jié)構(gòu)簡單。缺點(diǎn)：編程復(fù)雜，波形失真較大，不能達(dá)到要求輸出的高頻率信號。方案二：利用單片機(jī)控制直

6、接數(shù)字頻率合成芯片（DDS）產(chǎn)生的正弦波，通過單片機(jī)，鍵盤，LED 數(shù)碼管顯示實(shí)現(xiàn)波形的數(shù)字控制。優(yōu)點(diǎn)：控制簡單，波形效果好，頻率帶寬。缺點(diǎn)：硬件電路復(fù)雜。為了滿足設(shè)計(jì)要求，取得較好的效果，顯然方案二較為理想。1.3 DDS 的理論分析與參數(shù)計(jì)算1.3.1 DDS 的基本原理DDS 的基本原理是：在高速存儲器中放入正弦函數(shù)相位數(shù)據(jù)表格，經(jīng)過查表操作將讀出的數(shù)據(jù)送到高速 DAC 產(chǎn)生正弦波?？删幊?DDS 系統(tǒng)原理如同所示：河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)3N位相位累加器正弦余弦表數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC低通濾波器LPF頻頻率率控控制制字字KFCWN位位M位S位Fout系統(tǒng)時鐘fclk N：相位,累加器位數(shù)

7、; M：相位累加器實(shí)際對 ROM 尋址的位數(shù); S：ROM 輸出正弦信號(離散化)的位數(shù); 位數(shù)：相位累加器的位數(shù),滿足位數(shù)=N-M圖 1-3-1 DDS 的基本原理圖DDS 系統(tǒng)由頻率控制字，相位累加器，正弦查詢表，數(shù)模轉(zhuǎn)換器和低通濾波器組成，參考時鐘為高穩(wěn)定度餓晶體振蕩器，其輸出用于同步 DDS 各組成部分的工作。DDS 系統(tǒng)的核心是相位累加器，它由 N 為相位寄存器構(gòu)成，類似于一個簡單的計(jì)數(shù)器。每來一個時鐘脈沖，相位寄存器的輸出就增加一個步長的相位增量值，加法器將頻率控制數(shù)據(jù)與累加寄存器輸出的累加相位數(shù)據(jù)相加，把相加結(jié)果送至累加寄存器的數(shù)據(jù)輸入端。相位累加器進(jìn)入線性相位累加，累加至滿量程

8、時產(chǎn)生一次計(jì)數(shù)溢出，這個溢出頻率即為 DDS 的輸出頻率。正弦查詢表是一個可編程只讀存儲器(PROM)，存儲的是以相位為地址的一個周期正弦信號的采樣編碼值，包含一個周期正弦波的數(shù)字幅度信息，每個地址對應(yīng)于正弦波中0360 范圍的一個相位點(diǎn)將相位寄存器的輸出與相位控制字相加得到的數(shù)據(jù)作為一個地址對正弦查詢表進(jìn)行尋址，查詢表把輸入的地址相位信息映射成正弦波幅度信號驅(qū)動 DAC，輸出模擬信號。低通濾波器平滑并濾除不需要的取樣分量，以便輸出頻譜純凈的正弦信號。1.3.2 參數(shù)計(jì)算對于計(jì)數(shù)容量為 2n 的相位累加器和具有 M 個相位取樣點(diǎn)的正弦波形存儲器，若頻率控制字為 K，輸出信號頻率為 f0，參考時

9、鐘頻率為 fc，則 DDS 系統(tǒng)輸出信號的頻率為 f0=(k2n)fc輸出信號的頻率分辨率為 fmin=(12n)fc河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)4由奈奎斯特采樣定理可知，DDS 輸出的最大頻率為 fmax=fc2頻率控制字可由以上公式推出 K=f02nfc當(dāng)外部參考時鐘頻率為 50MHz，輸出頻率需要為 1MHz 時，系統(tǒng)時鐘經(jīng)過 6倍頻，使得 fc變?yōu)?300MHz，這樣就可利用以上公式計(jì)算出 DDS 的需要設(shè)定的控制頻率字 K=12483001.4 信號發(fā)生芯片選擇系統(tǒng)采用數(shù)字波形合成技術(shù)產(chǎn)生任意波形，其基本原理是設(shè)法將任意波形的采樣點(diǎn)的值依次通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬量輸出。具體原理如下

10、：首先自定義一個周期波形函數(shù)，其值按等距采樣個點(diǎn)，然后進(jìn)行離散化取值。采樣后，得到該波形一個周期內(nèi)點(diǎn)的波形數(shù)據(jù)，把它們按 DA 位數(shù)進(jìn)行取整轉(zhuǎn)換，合成偏移碼表存放在單片機(jī)數(shù)據(jù)存儲器(RAM)中，根據(jù)波形時間參數(shù)值，依次取每個點(diǎn)的偏移碼通過 IO 輸出給 DA 轉(zhuǎn)換器。如此循環(huán)取值，便可以得到連續(xù)的波形信號。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基于直接數(shù)字頻率合成技術(shù)，采用單片機(jī)AT89S51 控制 DDS 芯片 AD9835，通過改變 AD9835 內(nèi)部編程控制寄存器所選的操作模式、相位累加器的位數(shù)、頻率控制字和幅度控制字，以產(chǎn)生頻率穩(wěn)定度達(dá)10-6，最小頻率步進(jìn)為 1Hz，多檔可調(diào)的正弦信號，再使用

11、可編程放大器對輸出電壓進(jìn)行精確控制，在頻率范圍內(nèi)能產(chǎn)生二進(jìn)制 PSK、ASK 信號。在 100KHz 固定頻率載波進(jìn)行二進(jìn)制鍵控，二進(jìn)制基帶序列碼速率固定為 10Kbps，二進(jìn)制基帶序列信號自行產(chǎn)生，能夠產(chǎn)生模擬調(diào)制 AM 信號。正弦波發(fā)生器是本設(shè)計(jì)的核心部分，波形發(fā)生器要求能產(chǎn)生模擬 AM、FM調(diào)制信號和二進(jìn)制 PSK、ASK 信號，以及優(yōu)于 10-6 的頻率穩(wěn)定度，且在1KHz10MHz 的大范圍內(nèi)以 1Hz 的步進(jìn)調(diào)整。采用直接數(shù)字頻率合成技術(shù)，用隨機(jī)讀寫存儲器 RAM 存儲所需波形的量化數(shù)據(jù)，按照不同頻率要求，以頻率控制字 K 為步進(jìn)對相位增量進(jìn)行累加，以累加相位值作為地址碼讀取存放在

12、存儲器內(nèi)的波形數(shù)據(jù)，經(jīng) DA 轉(zhuǎn)換和幅度控制，再濾波即可得所需波形。由于 DDS 具有相對帶寬很寬、頻率轉(zhuǎn)換時間極短(可小于 20s)，頻率分辨率高，全數(shù)字化結(jié)構(gòu)便于集成等優(yōu)點(diǎn)以及輸出相位連續(xù)，頻率、相位和幅度均可實(shí)現(xiàn)程控，因此，可以完全滿足。河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)5第第 2 2 章章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)整機(jī)有七大模塊組成，分別是電源產(chǎn)生電路，按鍵電路，單片機(jī)外圍控制電路，正弦波信號發(fā)生電路，濾波電路，DA 轉(zhuǎn)換電路及幅度控制電路，信號放大電路。如圖 2-1 示： 按鍵LED數(shù)碼管顯示單片機(jī)AT89S51DDS AD9835低通濾波器D/A轉(zhuǎn)換器TL

13、C7524運(yùn)算放大器AD829輸出 圖 2-1 總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)原理圖基于 DDS 芯片 AD9835 的正弦波信號發(fā)生器主要由 AT89S51、DDS 芯片AD9835、DA 芯片 TLC7524 和射頻運(yùn)算放大器 AD829 組成，如圖 2-1 所示。單片機(jī) AT89S51 控制 DDS 集成電路 AD9835，輸出所期望的頻率正弦波信號。單片機(jī)還用于控制輸出信號幅值，檢測按鍵，控制 LED 顯示，并與 PC 通訊接收遠(yuǎn)程指令。AD9835 輸出的信號經(jīng)低通濾波器濾除高頻干擾后送至 DA 轉(zhuǎn)換器TLC7524，控制其幅值，TLC7524 輸出后經(jīng)運(yùn)算放大器 AD829 放大，最后輸出滿足要求的

14、正弦波。2.2 單片機(jī)介紹及與 AD9835(DDS)連接電路2.2.1 單片機(jī) AT89S51 介紹單片機(jī)作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心部分，在系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)上起到了決定性的作用。河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)6AT89S51 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含4k bytes 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器(PEROM)和 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM)，器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS-51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器(CPU)和 Flash 存儲單元。AT89S51中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩

15、器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶休或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器。外接石英晶體(或陶瓷諾振器)及電容C1,C2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對外接電容C1,C2雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性，這里選擇使用石英晶休，我們的電容使用30pF。如使用陶瓷諧振器的話，應(yīng)選擇40pF士10pF的容值的電容。也可以采用外部時鐘。采用外部時鐘的電路的情況時，外部時鐘脈沖接到XTAL1端，即內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2則懸空。AT

16、89S51有強(qiáng)大的I/O口分別是P0.0-P0.7，P1.0-P1.7，P2.0-P2.7，P3.0-P3.7，一共有32個引腳，這32個引腳都可以作為輸N輸出用，這32個引腳，就構(gòu)成了AT89S51的4個并行I/O接口，完成數(shù)據(jù)的傳送和控制。本系統(tǒng)控制電路所采用的單片機(jī)AT89S51是40引腳，PDIP封裝的集成電路芯片。隨著半導(dǎo)體工藝的成熟和生產(chǎn)的工業(yè)化，使它的價格越來越低，是經(jīng)濟(jì)型系統(tǒng)首選機(jī)型，AT89S51具有豐富的I/O口內(nèi)置定時計(jì)數(shù)器和中斷系統(tǒng)。單片機(jī)的引腳分布和功能如下：圖 2-2-1 AT89S51的PDIP封裝圖河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)7由于工藝及標(biāo)準(zhǔn)化等原因，芯片的引腳

17、數(shù)目是有限的。MCS-51系列把芯片引腳數(shù)目定為40個，但單片機(jī)為實(shí)現(xiàn)其功能所需要的信號數(shù)目卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過這個數(shù)。那么如何才能解決這個供需矛盾呢?正像有的人為了增加收入，要做一些兼職工作。單片機(jī)也同樣如此，當(dāng)引腳數(shù)量有限時， “兼職”是唯一可行的辦法，即給其中的一些信號引腳賦以雙重功能。對于同一系列中各種型號的單片機(jī)，其此腳的基本功能是相同的，所不同的一是引腳的第二功能。有的引腳的第二功能比它的第一功能還有用，有時可以不利囂用它的基本功能，但是不能沒有它的第二功能。缺少了它的第二功能，單片機(jī)甚至還不能工作。P0-P3口的基本功能都是作為通用的雙向I/O口，它們的第二功能分別如下：P0口：第二功能是

18、在訪問外部存儲器時，用于分時使用的低8位地直輸出和8位數(shù)據(jù)總線的輸入，輸出。Pl口：只有在52子系列中，P1.0和1.1具有第二功能在5l子系列中，Pl口就作為通用的I/O口使用。P2口：第二功能是在訪問外部存儲器時，輸出高8位地址。P3口：在51單片機(jī)中，P3口的8引腳都具有特定的第二功能，而且都是很重要的功能。單片機(jī)各端口的第二功能完全是自動的，不需要用指令來轉(zhuǎn)換。如P3.6、P3.7分別是WR、RD信號，當(dāng)單片機(jī)外接RAM或有外部FO口時，它們被用作第二功能，它們就自動充當(dāng)著傳輸“寫”或“讀”信號的作用，不能作為通用I/0口使用，也就是說，只要CPU執(zhí)行到MOVX指令，就會有相應(yīng)的信號從

19、P3.6或P3.7送出，不需要事先用指令說明。P3口的第二功能信號都是單片機(jī)的重要控制信號。因此在實(shí)際使用時，都是按需要選用其第二功能信號，剩下的才以第一功能的身份做數(shù)據(jù)的I/O使用。在本系統(tǒng)中，我們采用P3口，完成了一系列控制。比如，缺相指示信號，用從P3.0輸出，缺相輸入信號，從P3.2輸入等。本設(shè)計(jì)采用AT89S51的P3口的部分IO口的第二功能P3.3、RXD、TXD分別于AD9835的FSYNC、SDATA、SCLK連接。2.2.2 AD9835 芯片介紹AD9835芯片主要技術(shù)指標(biāo)如下：頻率范圍：0.1Hz10MHz頻率分辨率：0.1Hz河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)8頻率穩(wěn)定度：1

20、10-7輸出幅度：010V可調(diào)。AD9835的相位累加器為32位，取其高12位作為讀取余弦波形存儲器的地址。每一次，時鐘使相位累加器的輸出也即余弦ROM尋址地址遞增頻率設(shè)定數(shù)據(jù)，對應(yīng)的波形相位變化為： P2nK/232 (3) 因此，改變相位累加器設(shè)定值K，就可以改變相位值P，從而改變合成信號頻率f。經(jīng)簡化，合成信號頻率由下式?jīng)Q定： fKfmc/232 (4)式中，fmc50MHz，用高穩(wěn)定度晶體振蕩器獲得。K值在1K231之間。最低頻率為fminfmc/232，根據(jù)Nyquist采樣定律，重建信號頻率最高可達(dá)fmc/2，但通常取最高頻率為fmaxfmc/3。AD9835的封裝圖如下圖所示：A

21、D983515427368910111213141516FS ADJUSTREFINREFOUTDVDDDGNDMCLKSCLKSDSTACOMPAVDDIOUTAGNDPSEL0PSEL1PSELECTPSYNC 圖2-2-2 AD9835封裝圖2.3 信號發(fā)生電路作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心，信號發(fā)生電路是由AD9835和單片機(jī)構(gòu)成。其中，AD9835是一款低功耗、可編程波形發(fā)生器，最高時鐘頻率為50MHz。當(dāng)AD9835的時鐘為25MHz時，其輸出頻率范圍為DC 12.5MHz，分辨率是0.00582Hz。AD9835控制靈活方便，采用串行方式加載數(shù)據(jù)，只需3根單片機(jī)端口線即可控制。圖2.3為信號

22、發(fā)生電路，SCLK、SDATA、FSYNC連接到單片機(jī)，接受控制命令。為了保證性能和抗干擾，最好將數(shù)字電源DVDD和模擬電源AVDD分開供電。電路布局時，電容應(yīng)該盡可能地靠近AD9835放置。AD9835輸出后進(jìn)行低通濾波，濾除干擾波后將信號送至D/A轉(zhuǎn)換器TLC7524。AD9835與AT89S51河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)9接口圖如下所示： AT89S51AD9835P3.3RXDTXDFSYNCSDATASCLK圖2-3-1 AT89S51與AD9835接口圖AD9835與AT89S51通過3個引腳相連：如上圖所示。AT89S51串行口工作在方式0，TXD輸出固定頻率為fosc的時鐘脈

23、沖（fosc為AT89S51外接晶振頻率）來驅(qū)動AD9835的SCLK, 在該時鐘信號的驅(qū)動與P3.3的控制下，AD9835接收從AT89S51串行口的RXD發(fā)出的命令字節(jié)和數(shù)據(jù)字節(jié)。AD9835的FSYNC控制信號由AT89S51可編程控制引腳P3.3提供。在數(shù)據(jù)從AT89S51串行口發(fā)往AD9835時，該引腳程控為低電平。由于AD9835接收的大部分命令和參數(shù)為16位，而AT89S51每次只能發(fā)送1字節(jié)數(shù)據(jù)，因此FSYNC應(yīng)在AT89S51串行口連續(xù)發(fā)送2個字節(jié)的過程中保持低電平。AT89S51從串行口輸出數(shù)據(jù)時低位先發(fā)出，而AD9835首先接收高位。AD9835接收到的16位數(shù)據(jù)中，最高

24、4位是命令碼，接下來的4位是地址碼，低8位是數(shù)據(jù)碼。為了保證AD9835按這個次序接受數(shù)據(jù)，在軟件設(shè)計(jì)中將要傳輸?shù)拿畲a、地址碼和數(shù)據(jù)碼逆序編碼從AT89S51串行口發(fā)出。AD9835FS ADJREF INREFOUTDVDDDGNDMCLKSCLKSDATACOMPAVDDIOUTAGNDPSEL0PSEL1PSEL ECTPSYNC3.9K123456789101112131415160.01F10f0.1f123425MHzNCVCCGNDOUT0.01F0.1F10FOUT360圖2-3-2 信號發(fā)生電路河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)10波形的輸出時間參數(shù)是指輸出波形中每兩點(diǎn)的時間間隔

25、。單片機(jī)程序中設(shè)定寄存器 1、0 是定時器、T1 是計(jì)數(shù)器，1、0 和 T1 串聯(lián)起來使用，滿足定時時間要求。當(dāng)計(jì)算出 C65 536 時，CPU 只使用定時器 TO；當(dāng)計(jì)算出 C65 536 時，CPU 將把定時器 1、0 和計(jì)數(shù)器 T1 兩者結(jié)合起來使用，將 C 開平方后的值給1、0、T1 作為初值。8 位的 DAC0832 單位周期輸出最多含有 256 個點(diǎn)，系統(tǒng)的晶振頻率 fo：25MHz f 0 是 4 位數(shù)字組合成的頻率值；P 為頻率小數(shù)點(diǎn)對應(yīng)的值，兩者相除就是實(shí)際頻率值；K(K=1，2，3，4)是分辨率的調(diào)整，根據(jù)波形頻率值，調(diào)整一個周期內(nèi)輸出波形的點(diǎn)數(shù)。 T0/T1 被調(diào)用后，

26、開始計(jì)數(shù)。當(dāng)定時器 1、0 計(jì)數(shù)溢出時，產(chǎn)生中斷信號，給P3.5 寫一個脈沖信號，T1 用于記數(shù)該脈沖信號，當(dāng) T1 產(chǎn)生中斷后，總定時時間到，輸出一個點(diǎn)。反復(fù)循環(huán)，從而可在一個周期內(nèi)輸出完整波形。 2.4 低通濾波電路低通濾波器是直接數(shù)字頻率合成器的重要組成部分，其性能的優(yōu)劣直接影響整個直接數(shù)字合成器的特性。在整個 DDS 實(shí)現(xiàn)過程中，低通濾波器除了濾掉高頻信號之外，還有除去雜散的作用。DDS 的雜散主要來源以下三個方面： (1)ROM 幅度量化誤差：相位轉(zhuǎn)化為幅度，是通過尋址 ROM 實(shí)現(xiàn)的，然而ROM 地址中存有的波形幅度值字長是有限的，ROM 存儲能力有限而引起的舍位誤差就是幅度量化誤

27、差；(2)相位截?cái)嗾`差：為了提高 DDS 的精度，DDS 的相位累加器位數(shù)都取得非常大，但 ROM 的容量是有限的，因此只利用相位累加器的高 M 位 ROM 尋址，其低(N-M)位被截?cái)?。由此引入的截?cái)嗾`差是 DDS 雜散的主要來源；(3)DAC的轉(zhuǎn)換誤差，即DAC中非線性引起的轉(zhuǎn)換誤差：DAC有限的分辨率、非線性特性以及轉(zhuǎn)換過程中出現(xiàn)的尖峰脈沖均會導(dǎo)致頻譜質(zhì)量變壞。因此，低通濾波器的使用是非常必要的，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到整個DDS的技術(shù)指標(biāo)。 低通濾波器可以分為巴特沃什濾波、切比雪夫?yàn)V波、貝賽爾濾波和橢圓濾波等。巴特沃什低通濾波器通帶和阻帶都是平坦的，但是其過渡帶太過平緩；切比雪夫低通濾波

28、器的通帶是等波紋抖動的，阻帶是平坦的，過渡帶比巴特沃什稍陡；貝賽爾低通濾波器和切比雪夫低通剛好相反，通帶平坦，阻帶是等波紋抖動的；橢圓低通濾波器的通帶和阻帶都是抖動的。但是其過渡帶下降迅速，過渡帶很窄。在該系統(tǒng)中，為了使輸出信號頻率最高10 MHz時能夠最低程度地降低AD9835外部系統(tǒng)時鐘30 MHz的干擾，采用具有較窄過渡帶特性的橢圓濾波器，并采用7階橢圓低通濾波。根據(jù)系統(tǒng)要求，輸出信號的頻率可達(dá)10 MHz，設(shè)定其通帶為10 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)11MHz，且7階濾波具有下降速度更快的過渡帶，可以有效地濾除10 MHz以上的高頻干擾?？紤]到實(shí)際的橢圓濾波器設(shè)計(jì)與理論分析是有所不同

29、的，在此使用Multisim 9經(jīng)過仿真后得出橢圓濾波器的具體參數(shù)。橢圓低通濾波器的電路圖如下圖所示：C25.6pFC422pFC533pFC622pFC722pFL1L2L3470nH300nH300nHLPF INPUTC11pFC34.7pFLPF OUTPUT圖 2-4 低通濾波電路2.5 DA 轉(zhuǎn)換及幅度控制電路本模塊首先介紹 D/A 轉(zhuǎn)換的基本原理，并對選用的 D/A 轉(zhuǎn)換芯片TLC7524，轉(zhuǎn)換電路及幅度控制電路進(jìn)行介紹。D/A 轉(zhuǎn)換器的基本功能是將一個用二進(jìn)制表示的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量。實(shí)現(xiàn)這種操作的基本方法是對應(yīng)于二進(jìn)制的每一位，產(chǎn)生一個相應(yīng)的電壓（電流），而這個電壓（電

30、流）的大小正比于相應(yīng)的位權(quán)。目前，常用的 D/A 轉(zhuǎn)換器是由T 型電阻解碼網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的。T 型電阻解碼網(wǎng)絡(luò) D/A 轉(zhuǎn)換器有電壓相加型和電流相加型兩種。集成 D/A 轉(zhuǎn)換器中廣泛使用的電流相加型的電路結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中只有 R 和 2R 兩種電阻，各節(jié)點(diǎn)電阻都接成 T 型，故稱為 T 型電阻解碼。各位開關(guān)由各位二進(jìn)制代碼控制，當(dāng)代碼 ai為 1 時，開關(guān) Si上合，接運(yùn)算放大器求和點(diǎn)(虛地點(diǎn))；當(dāng)代碼 ai為 0 時，開關(guān) Si下合，接地。因此，不論開關(guān)是上合還是下合，網(wǎng)絡(luò)中各支路的電流是不變的。從電阻網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)向右看和向下看的等效電阻都是 2R, 經(jīng)節(jié)點(diǎn)享有和向下流的電流相等，向下每經(jīng)過一個節(jié)點(diǎn)就進(jìn)行

31、一次對等分流。因此，網(wǎng)絡(luò)實(shí)際上是一個按二進(jìn)制規(guī)律分流的分流器。整個網(wǎng)絡(luò)的等效輸入電阻為 R，基準(zhǔn)電壓 VR供出的總電流為：I=VR/R經(jīng) 2R 電阻流向開關(guān)的各分流為：河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)12I1=I/21I2=I/22In-1=I/2n-1In=I/2n這些電流是流向求和點(diǎn)還是流向地，取決于開關(guān)是上合還是下合，也就是取決于數(shù)字量各位的代碼是 1 還是 0。因此，流向求和點(diǎn)的電流 I 由下式確定：I=a1I1+a2I2+anIn=（a1/21+a2/22+an/2n）I=D/2nI若 Rf=R,則輸出電壓為：Uout=IfRf=IRf=D/2nVR從上式可見，轉(zhuǎn)換器的輸出電壓 Uout

32、 正比于數(shù)字量 D，負(fù)號表示輸出電壓的極性與基準(zhǔn)電壓 VR相反。D/A 轉(zhuǎn)換器的主要性能指標(biāo)：A.分辨率。這個參數(shù)表明 D/A 轉(zhuǎn)換器對模擬值的分辨能力，它是最低有效位（LSB）所對應(yīng)的模擬值。它確定了能由 D/A 轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的最小模擬量的變化。分辨率通常用數(shù)字量的位數(shù)表示，一般為 8 位，10 位，12 位，16 位等。若分辨率為 10 位，則表明它的最小輸出變化量為滿量程的 1/210。B.輸入編碼形式。如二進(jìn)制，BCD 碼等。C.轉(zhuǎn)換線性。通常給出在一定溫度下的最大非線性度，一般為0.010.03。D.轉(zhuǎn)換時間（建立時間） 。轉(zhuǎn)換時間是描述 D/A 轉(zhuǎn)換速度的一個參數(shù)，具體是從輸入數(shù)字量

33、變化到輸出終值誤差1/2LSB（最低有效位）時所需的時間。通常為幾十納秒至幾微妙。E.絕對精度和相對精度。絕對精度（簡稱精度）是指在整個刻度范圍內(nèi)，任意輸入數(shù)碼所對應(yīng)的模擬量實(shí)際輸出值與理論值之間的最大誤差。相對精度是最大誤差相對于滿刻度的百分比。絕對精度應(yīng)小于 1LSB.由于AD9835最后輸出的是數(shù)字量電流，為了實(shí)現(xiàn)對其進(jìn)行的控制，需將其轉(zhuǎn)換成模擬量，由單片機(jī)控制模擬量進(jìn)而控制波形實(shí)現(xiàn)正弦波的頻率和幅度調(diào)節(jié)。這里我們介紹一種D/A轉(zhuǎn)換器TLC7524。AD9835輸出信號經(jīng)濾波放大，送入D/A轉(zhuǎn)換器TLC7524，單片機(jī)控制TLC7524實(shí)現(xiàn)幅值調(diào)節(jié)。其中，TLC7524采用直通方式，8位

34、數(shù)字量一旦達(dá)到D7D0輸入端，便進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)256級幅值調(diào)節(jié)。TLC7524采用電流工作模式，外接一片運(yùn)算放大器AD829將電流電壓變換為模擬電壓輸出。河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)13 DB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7WRCSREFRFBOUT1OUT2VDDTLC7524圖2-5 TLC7524封裝圖2.6 信號放大電路放大器的作用：能把輸入訊號的電壓或功率放大的裝置，由電子管或晶體管、電源變壓器和其他電器元件組成。用在通訊、廣播、雷達(dá)、電視、自動控制等各種裝置中。其原理是高頻功率放大器用于發(fā)射機(jī)的末級，作用是將高頻已調(diào)波信號進(jìn)行功率放大，以滿足發(fā)送功率的要求，然

35、后經(jīng)過天線將其輻射到空間，保證在一定區(qū)域內(nèi)的接收機(jī)可以接收到滿意的信號電平，并且不干擾相鄰信道的通信高頻功率放大器是通信系統(tǒng)中發(fā)送裝置的重要組件。按其工作頻帶的寬窄劃分為窄帶高頻功率放大器和寬帶高頻功率放大器兩種，窄帶高頻功率放大器通常以具有選頻濾波作用的選頻電路作為輸出回路，故又稱為調(diào)諧功率放大器或諧振功率放大器；寬帶高頻功率放大器的輸出電路則是傳輸線變壓器或其他寬帶匹配電路，因此又稱為非調(diào)諧功率放大器。運(yùn)算放大器原理：運(yùn)算放大器（Operational Amplifier,簡稱OP、OPA、OPAMP）是一種直流耦合，差模（差動模式）輸入、通常為單端輸出（Differential-in,

36、single-ended output）的高增益（gain）電壓放大器，因?yàn)閯傞_始主要用于加法，乘法等運(yùn)算電路中，因而得名。一個理想的運(yùn)算放大器必須具備下列特性：無限大的輸入阻抗、等于零的輸出阻抗、無限大的開回路增益、無限大的共模排斥比的部分、無限大的頻寬。最基本的運(yùn)算放大器。一個運(yùn)算放大器模組一般包括一個正輸入端(OP_P)、一個負(fù)輸入端(OP_N)和一個輸出端(OP_O)。河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)14通常使用運(yùn)算放大器時，會將其輸出端與其反相輸入端（inverting input node）連接，形成一負(fù)反饋（negative feedback）組態(tài)。原因是運(yùn)算放大器的電壓增益非常大，

37、范圍從數(shù)百至數(shù)萬倍不等，使用負(fù)反饋方可保證電路的穩(wěn)定運(yùn)作。但是這并不代表運(yùn)算放大器不能連接成正回饋（positive feedback） ，相反地，在很多需要產(chǎn)生震蕩訊號的系統(tǒng)中，正回饋組態(tài)的運(yùn)算放大器是很常見的組成元件。 將運(yùn)算放大器的反向輸入端與輸出端連接起來，放大器電路就處在負(fù)反饋組態(tài)的狀況，此時通?？梢詫㈦娐泛唵蔚胤Q為閉環(huán)放大器。閉環(huán)放大器依據(jù)輸入訊號進(jìn)入放大器的端點(diǎn)，又可分為反相（inverting）放大器與非反相（non-inverting）放大器兩種。 由于 DA 轉(zhuǎn)換器輸出信號幅值小于 5V，需多級放大器，因此選用 AD829 放大器,AD829 是一款低噪、高性能高速運(yùn)算放大

38、器。壓擺率 230Vs,寬帶750MHz。15V 供電，輸出電壓最大幅值可達(dá) 28VP-P 滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要。下圖為電壓放大模塊電路，采用反比例放大，其增益為 R1/R2，手動調(diào)節(jié) R1 調(diào)整電壓輸出幅值，C1 電容有效濾除雜波。R1R2C1-+8123456733015pFCap0.1FCap0.1F47AD829圖 2-6 信號放大電路2.7 顯示電路顯示電路可以有 LED 數(shù)碼管顯示和 LCD 液晶顯示兩種，由于液晶屏價格相對較貴，驅(qū)動程序編寫較復(fù)雜，因此選用廉價而且容易控制的數(shù)碼管作為顯示器件。LED 顯示器顯示方式有兩種：靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示。靜態(tài)顯示就是每一個LED 顯示器都必須接一

39、個帶鎖存的 8 位 I/O 接口，用來鎖存待顯示的字形筆畫段河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)15的代碼。當(dāng)顯示位數(shù)較多時，靜態(tài)顯示方式需要的 I/O 口數(shù)量較多，使用這種方式就不合適。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是占用單片機(jī) CPU 的時間少，顯示穩(wěn)定；缺點(diǎn)是硬件電路比較復(fù)雜，占用 I/O 接口多，成本較高。動態(tài)掃描顯示是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中使用最為廣泛的顯示方式。其接口電路是把所有 LED 顯示器的 8 個筆畫段ah 同名端連在一起，共用一個接口（一般稱作段輸出口） ，而每一個顯示器的公共極各自獨(dú)立地受其他 I/O 線（一般稱作位輸出口）控制。CPU 向段輸出口送出字形碼時，所有顯示器接收到相同的字形碼，但究竟是

40、哪個顯示器亮，則取決于公共端 COM 的狀態(tài)，而這一端是由 I/O 口線控制的，所以就可以決定顯示哪一位了。而所謂動態(tài)掃描就是指采用分時的方法，輪流控制各個顯示器的 COM 端，使各個顯示器輪流點(diǎn)亮。在輪流點(diǎn)亮顯示器的掃描過程中，每位顯示器的點(diǎn)亮?xí)r間是極為短暫的（約12ms） ，但由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位顯示器并非同時點(diǎn)亮，但是只要掃描的頻率足夠高（一般掃描間隔不超過 20ms） ，給人的印象就是多位顯示器在同時穩(wěn)定地顯示字符，感覺不出閃爍。單片機(jī)動態(tài)掃描驅(qū)動 LED 七段數(shù)碼管是根據(jù)顯示數(shù)碼位數(shù)的需要把時間分成若干等分，某一時刻僅驅(qū)動一位或幾位數(shù)碼管，選擇一

41、定的掃描頻率，使得人看起來沒有閃爍的感覺即可。根據(jù)驅(qū)動方法的不同，可以分為七段碼直接輸出掃描驅(qū)動、8421 碼輸出譯碼掃描驅(qū)動、移位輸出驅(qū)動顯示等。 七段碼直接輸出掃描驅(qū)動。單片機(jī)將要顯示的數(shù)據(jù)通過程序譯成七段碼，根據(jù)時間的不同選擇某一位數(shù)據(jù)的七段碼經(jīng)單片機(jī) I/O1:1 直接驅(qū)動 LED 數(shù)碼管。 單片機(jī) 8421 碼輸出譯碼掃描驅(qū)動。單片機(jī)將要顯示的數(shù)據(jù)從 RB0RB3 輸出，七段碼由外部 CD4511 譯碼完成，如果需要點(diǎn)亮小數(shù)點(diǎn)，則小數(shù)點(diǎn)從 RB4 輸出，位選擇信號從 RB5RB7 輸出，經(jīng) CD4028 高電平輸出譯碼器分別驅(qū)動每位數(shù)碼管，用 8 位 I/O 口可以驅(qū)動 8 位帶小數(shù)

42、點(diǎn)的數(shù)碼管，程序流程與七段碼直接輸出掃描驅(qū)動的相似。 移位輸出驅(qū)動。靜態(tài)驅(qū)動的方法所占用的 I/O 口 I:1 都較多，很難驅(qū)動多位數(shù)碼管，前兩種掃描輸出驅(qū)動的方法所占的 I/O 口也很多，且當(dāng)要求顯示的數(shù)碼位數(shù)較多時，亮度很難達(dá)到要求。本人在應(yīng)用中設(shè)計(jì)出一種僅用 2 位 I/O 口驅(qū)動6 組 4 位數(shù)據(jù)(共 24 只數(shù)碼管，如果需要，還可以增)的方法，即移位輸出驅(qū)動的方法，除了顯示十進(jìn)制或十六進(jìn)制數(shù)外，還能顯示一些特定字符，如“H”、 “J”、 “L”、“ n”、 “ o”、 “p”、 “q”及“u”等，在應(yīng)用中如果要做到顯示電路與控制電路分離，顯示電路與控制電路的連接線只要 4 根，即電源

43、線 2 根、控制信號線 2 根。與靜態(tài)顯示方式相比，動態(tài)掃描顯示方式在顯示位數(shù)較多時有明顯的優(yōu)勢，可節(jié)省 I/O 接口，降低硬件成本。河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)16 圖2-7 LED顯示電路如圖 2-7 所示，采用三級管對數(shù)碼管進(jìn)行驅(qū)動，本電路圖采用的是共陰極數(shù)碼顯示，當(dāng)有三極管導(dǎo)通時，數(shù)碼管的一端相當(dāng)于接地，數(shù)碼管就顯示了。RP1為排阻，相當(dāng)于 8 個電阻并排在一起。2.8 鍵盤電路鍵盤中按鍵與接口的連接方式分為獨(dú)立式按鍵和矩陣式按鍵兩種類型。獨(dú)立式按鍵的硬件特點(diǎn)是每個按鍵均獨(dú)立地占用一條 I/O 接口線。單片機(jī)識別 I/O 口線電平的高低就能識別出是否有鍵按下及哪個鍵按下。獨(dú)立式按鍵硬件

44、結(jié)構(gòu)及軟件設(shè)計(jì)均較簡單，但每個按鍵都要占用一條 I/O 口線，一般只用于按鍵數(shù)較少或 I/O 口線資源有空閑的場合。矩陣式鍵盤又稱行列式鍵盤，往往用于按鍵數(shù)量較多的場合。矩陣式按鍵的按鍵設(shè)置在行與列的交點(diǎn)上，行線連接的接口為輸入口，用于輸入按鍵的行位置信息，列線連接的接口為輸出口，用于輸出掃描（一般為低電平） 。行線還連接有上拉電阻，當(dāng)鍵盤中無按鍵按下時，所有的行線和列線之間都被斷開。如果通過列線接口輸出低電平，則當(dāng)有任何一鍵閉合時，該鍵所對應(yīng)的行線和列線被接通，當(dāng)某鍵所對應(yīng)的行線出現(xiàn)低電平時，就可以判斷出該行有按鍵被按下。本設(shè)計(jì)要求所用按鍵數(shù)量并不是很多，考慮選用獨(dú)立式按鍵，不過在鍵盤的軟件

45、設(shè)計(jì)中注意按鍵的去抖動。鍵盤從上往下依次為KEY0KEY3，鍵盤未按下時，I/O端口經(jīng)上拉電阻接+5V電壓，輸入的是高電平；鍵盤按下時，I/O端口由于接地，輸入的是低電平。KEY0鍵功能：接P1.0口，選定信號的頻率控制。河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)17KEY1鍵功能：接P1.1口，選定信號的幅度控制。KEY2鍵功能：接P1.2口，選定的控制對象步進(jìn)量增。KEY3鍵功能：接P1.3口，選定的控制對象步進(jìn)量減。+5P1.0P1.1P1.2P1.3圖 2-8 鍵盤電路2.9 電源電路220V8VLM7805IN OUTGNDT220F0.1F0.1F100F5V圖2-9 電源電路電源電路為輸出電壓

46、+5V、輸出電流1.5A的穩(wěn)壓電源。它由電源變壓器B，橋式整流電路D1D4，濾波電容C1、C3，防止自激電容C2、C3和一只固定式三端穩(wěn)壓器(7805)極為簡捷方便地搭成的。220V交流市電通過電源變壓器變換成交流低壓，再經(jīng)過橋式整流電路D1D4和濾波電容C1的整流和濾波，在固定式三端穩(wěn)壓器LM7805的Vin和GND兩端形成一個并不十分穩(wěn)定的直流電壓(該電壓常常會因?yàn)槭须婋妷旱牟▌踊蜇?fù)載的變化等原因而發(fā)生變化)。此直流電壓經(jīng)過LM7805的穩(wěn)壓和C3的濾波便在穩(wěn)壓電源的輸出端產(chǎn)生了精度高、穩(wěn)定度好的直流輸出電壓。本穩(wěn)壓電源可作為TTL電路或河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)18單片機(jī)電路的電源。三

47、端穩(wěn)壓器是一種標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的通用線性穩(wěn)壓電源集成電路，以其體積小、成本低、性能好、工作可靠性高、使用簡捷方便等特點(diǎn)，成為目前穩(wěn)壓電源中應(yīng)用最為廣泛的一種單片式集成器件。河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)19第第 3 3 章章 系統(tǒng)軟件流程圖系統(tǒng)軟件流程圖3.1 主程序流程圖開始信號發(fā)生器和其它系統(tǒng)參數(shù)初始化調(diào)用鍵盤掃描子程序調(diào)用顯示子程序D/A轉(zhuǎn)換是否有鍵按下？調(diào)各鍵功能子程序NY圖 3-1 主程序流程圖在主程序流程中，系統(tǒng)上電復(fù)位后，開始進(jìn)行各模塊初始化，然后調(diào)顯示子程序顯示數(shù)據(jù)，再調(diào)鍵盤掃描子程序，若有按鍵按下，則調(diào)相應(yīng)的鍵功能程序，若無鍵按下，則循環(huán)調(diào)用顯示程序。河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)

48、203.2 鍵盤處理子程序流程圖 鍵盤掃描程序開始是否有鍵按下？讀取鍵值0鍵1鍵2鍵3鍵頻率幅度步進(jìn)增步進(jìn)減LED顯示程序結(jié)束YN圖 3-2 鍵盤處理子程序流程圖系統(tǒng)調(diào)用鍵盤掃描程序開始后，檢查按鍵是否按下，執(zhí)行延時程序，用來實(shí)現(xiàn)軟件去抖動，消除抖動的影響，并且掃描按鍵，準(zhǔn)確判斷按鍵的鍵值，進(jìn)而轉(zhuǎn)向相應(yīng)的程序處理子程序，實(shí)現(xiàn)各按鍵的功能。具體工作原理如下：按下 K0 鍵則顯示波形頻率，按下 K1 鍵顯示波形幅值，按下 K2 鍵顯示所選頻率或幅值的步進(jìn)加，按下 K3 鍵顯示所選頻率或幅值的步進(jìn)減。河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)213.3 D/A 轉(zhuǎn)換子程序流程圖開始選擇通道 允許DA轉(zhuǎn)換DA轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)

49、換是否結(jié)束？AT89S51接收處理數(shù)據(jù)NY圖 3-3 D/A 轉(zhuǎn)換子程序流程圖D/A 轉(zhuǎn)換程序的設(shè)計(jì)思路是：電路接通時，D/A 轉(zhuǎn)換器開始采集數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，判斷轉(zhuǎn)換是否結(jié)束，結(jié)束的話就把數(shù)據(jù)傳輸給單片機(jī)，再通過單片機(jī)對數(shù)碼管的控制，顯示所需要的數(shù)據(jù)。河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)22展展 望望 在現(xiàn)代社會中，信號的利用已經(jīng)滲透到社會生活的各個領(lǐng)域中。在超聲波測量技術(shù)中,超聲換能器(發(fā)射換能器和接收換能器) 是超聲波檢測技術(shù)的核心部件。高精度、寬頻率范圍、高穩(wěn)定性的激勵源對于發(fā)射換能器及超聲檢測系統(tǒng)性能的改善和提高起著至關(guān)重要的作用。傳統(tǒng)的波形發(fā)生器通常由晶體管、運(yùn)放 IC 等分離元件制成

50、。與此相比,基于集成芯片的波形發(fā)生器具有高頻信號輸出、波形穩(wěn)定、控制簡便等特點(diǎn)。信號發(fā)生器在其他領(lǐng)域中也有廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)代的許多工業(yè)控制中基本都會利用信號來控制設(shè)備的工作。利用信號的產(chǎn)生進(jìn)行儀器的控制已經(jīng)是自動控制中的一個重要的手段，那么一個幅度、頻率、占空比以及波形可調(diào)的信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)和完成更具有使用價值。只要將這個信號發(fā)生器設(shè)計(jì)的基本思路掌握，不但可以融會貫通所學(xué)的專業(yè)知識還可以在以后工作中利用到，作為用來控制其他設(shè)備或設(shè)計(jì)的一個參考。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我收獲很多，首先讓我重新溫習(xí)了以前所學(xué)的課程，把以前很模糊的地方重新進(jìn)行了整理；在設(shè)計(jì)的過程中，有很多以前沒接觸到的地方，這次也學(xué)習(xí)了一遍

51、。其次，在畢業(yè)設(shè)計(jì)涉及到對整體把握這一塊的時候讓我也收獲頗多，讓我學(xué)會了系統(tǒng)的看待問題，分析問題，解決問題，這在很多時候是學(xué)不到的，讓我在邁向社會這個新的大舞臺的時候更有自信。河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)23致致謝謝感謝電氣工程系的所有老師，他們嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我生活、學(xué)習(xí)中的榜樣，他們循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。感謝我的論文指導(dǎo)老師仝老師，他從我做畢業(yè)設(shè)計(jì)開始就給予我很大幫助，通過校園網(wǎng)的數(shù)據(jù)庫給我提供一些參考資料和數(shù)據(jù)，在設(shè)計(jì)過程中對于我的疑惑給予詳細(xì)的講解，時刻關(guān)注著我的設(shè)計(jì)進(jìn)度并且對設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的彎路和錯誤之處，給予恰當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)，最終完成了本次設(shè)計(jì)。最

52、后,再次感謝在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中幫助我的老師，同學(xué)和朋友，你們的熱情,你們的專注，你們的無私令我鼓舞，這必將是我以后工作和學(xué)習(xí)的不竭動力。河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)24參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)(第四版)M.北京:高等教育出版社.19982張友德等.單片微型機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)M.上海:復(fù)旦大學(xué)出版社.19933陳權(quán)昌,李興富等.單片機(jī)原理及應(yīng)用.華南理工大學(xué)出版社.2007.84楊志忠.數(shù)字電子技術(shù).高等教育出版社.2000.85高鋒.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)用技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社.2004.46王幸之.AT89系列單片機(jī)原理與接口技術(shù)M.北京：航空航天大學(xué)出版社.20047于曉東等.

53、80c51單片機(jī)原理開發(fā)與應(yīng)用實(shí)例.中國電力出版社.20088戴佳等.51單片機(jī)c語言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)實(shí)例精講(第二版).電子工業(yè)出版社.2008.129解月珍.信號產(chǎn)生電路M.北京：電子工業(yè)出版社.1994.610江太輝.高頻波形發(fā)生器的特性J.信息技術(shù)報(bào).1999.9河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)25附錄附錄一一系統(tǒng)硬件電路圖河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)26附錄二附錄二程序清單define.h/#include AT89S51.h/#include #include #define WRITE 0 x00 / WRITE direction bit#define READ 0 x01 / REA

54、D direction bit/Global VARIABLESunsigned char COMMAND; unsigned char OP_CODE; /Holds an op code to be sent or one that has just been received.unsigned int DATA16; unsigned char data_MSB,data_LSB;char BYTE_Number; /判斷發(fā)送的是地址、控制命令還是數(shù)據(jù) bit SM_BUSY;/float Vin;/AD9835sbit AD9835_SCLK =P31;sbit AD9835_SDAT

55、A =P30;sbit FSYNC=P33;/初始化函數(shù)定義void SYS_init(void);/單片機(jī)系統(tǒng)初始化void SYSCLK_init(void); /系統(tǒng)時鐘初始化void PORT_init(void); /端口初始化void AD9835_Init (void);/AD9835 初始化/功能函數(shù)定義void byte_shift (unsigned int data_16);/向 AD9835 寫入 16bit 數(shù)據(jù)void Freq_Process1 (unsigned char FREQ1_LSBs_L, unsigned char FREQ1_LSBs_H, 河南機(jī)

56、電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)27unsigned char FREQ1_MSBs_L, unsigned char FREQ1_MSBs_H); /計(jì)算頻率寄存器參數(shù)void Freq_Process0 (unsigned char FREQ0_LSBs_L, unsigned char FREQ0_LSBs_H, unsigned char FREQ0_MSBs_L, unsigned char FREQ0_MSBs_H);void Freq_Adjust1(float value_Freq1); /產(chǎn)生任意指定頻率的正弦波void Freq_Adjust0(float value_Freq0);

57、void Delay_N_MCLK(unsigned char N);/延遲 N 個 MCLKvoid square_wave (unsigned char a);/產(chǎn)生頻率為 a 的調(diào)制波并輸出到 I/Ovoid PCA_AD9835_MCLK(void);/從 I/O 輸出 1M 到 AD9835#include #include void main (void) unsigned char idata *p; for (p=255;p0;p-) *p=0; SYS_init(); PCA_AD9835_MCLK(); /PCA 的 CEX0 輸出 1M 到 AD9835_MCLK Fre

58、q_Adjust1(600); Freq_Adjust0(400); square_wave(15); /調(diào)制波頻率 Delay_N_MCLK(80); /延遲 8 個 AD9835_MCLK 即 80 個系統(tǒng)時鐘 while(1);void SYS_init(void) WDTCN = 0 xDE;/禁止看門狗 WDTCN = 0 xAD; SYSCLK_init ();/系統(tǒng)時鐘初始化 PORT_init ();/系統(tǒng)端口初始化河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)28/*系統(tǒng)時鐘初始化*/void SYSCLK_init(void) int i; / delay counter char SFRP

59、AGE_SAVE = SFRPAGE; / Save Current SFR page SFRPAGE = CONFIG_PAGE; / Set SFR Page OSCXCN = 0 x66; / start external oscillator with 10MHz crystal (XFCN = 6) for (i=0; i 1ms) while (!(OSCXCN & 0 x80); / Wait for crystal osc. to settle SFRPAGE = LEGACY_PAGE; RSTSRC = 0 x04; / enable missing clock d

60、etector SFRPAGE = CONFIG_PAGE; CLKSEL = 0 x01; / select external oscillator as SYSCLK source OSCICN = 0 x00; / disable internal oscillator SFRPAGE = SFRPAGE_SAVE; / Restore SFR page/*端口初始化*/void PORT_init(void) SFRPAGE = CONFIG_PAGE; XBR0 =0 x09;/SDA=P0.0,SCL=P0.1,CEX0=P0.2 XBR1 =0 x20;/T2 配置到 P0.3 XBR2 =0 xC0;/弱上拉禁止，功能選擇開關(guān)允許 P0MDOUT = 0 x0C;