基于AD9833的程控DDS信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)

摘要設(shè)計(jì)了頻率合成器，單片機(jī)STC89C52為過(guò)程控制和任務(wù)控制中心，并采用AD8055頻率，誤差在1%以?xún)?nèi)。還可以實(shí)現(xiàn)波形切換和幅值可調(diào)的功能。設(shè)計(jì)表明該DDS信號(hào)關(guān)鍵詞：DDSAD9833信號(hào)發(fā)生器單片機(jī)。1.1論文選題背景及研究意義更新。于是終于迎來(lái)了第三代的頻率合成技術(shù)即直接數(shù)字頻率合成技術(shù)。自1930年是需要通過(guò)相位和尋找正弦函數(shù)表。最終，由D/A轉(zhuǎn)換來(lái)輸出模擬波形。當(dāng)時(shí)鐘是使用DDS技術(shù)的發(fā)生器比使用直接(DS)和鎖相環(huán)(PLL)前兩代的頻率合成技術(shù)的定性，而不是組合頻率。它是在20世紀(jì)40年代初在線性伺服回路控制理論的基礎(chǔ)上用產(chǎn)生信號(hào)。在1970s,這項(xiàng)技術(shù)初次出現(xiàn)，頻率合成技術(shù)步入第三代的篇章。直接以輸出更多種調(diào)制信號(hào)、全數(shù)字化從而結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)。在1971年就出現(xiàn)了DDS的概念，但DDS的迅猛發(fā)展和廣泛運(yùn)用是在90年代。電子設(shè)計(jì)電氣工程及其自動(dòng)化技雜散可以達(dá)到-70~-90dBc,相對(duì)應(yīng)的是輸出的頻率降低。而使用倍頻或者是變頻，雖然輸出頻率得以加大，但是雜散也會(huì)隨之加大。所以如何使雜散減小依然是高頻20世紀(jì)80年代以來(lái)，DDS產(chǎn)品在世界各國(guó)得到了廣泛的發(fā)展。隨著電路制作工輸出頻率可調(diào)步長(zhǎng)為10Hz,系統(tǒng)誤差要控制在1%以?xún)?nèi)。第2章原理部分設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與論證2.1.1函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的實(shí)現(xiàn)方法：方案2:由晶體管和通用器件(如運(yùn)算IC)組成的發(fā)生器，其中運(yùn)算IC的使用比2.1.2基于DDS的智能信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)方案主要有以下3種：2.1.3主控芯片的方案論證與選擇方案1:第一中應(yīng)用到的是AT89c51單片方案2:采用STC89C52,它與第一種方案利用的AT功能很相似，但與AT相比2.1.4顯示模塊的方案論證與選擇為了更好地實(shí)現(xiàn)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，選用第二種方案選取1602作為顯示模塊。2.2原理部分K頓率寄存器M正弦查表ROM換器相位寄存器低通濾制字(1)高頻精度高。DDS的頻率分辨率在Fc不變的情況下就只要相位累加器的字長(zhǎng)(最高可以達(dá)到2N的)可以影響到。可以根據(jù)字長(zhǎng)的大小，在理論上頻率精度就可(2)頻率切換靈敏，速度達(dá)到us量級(jí)。濾波器的頻率范圍可以決定設(shè)置的頻率(3)在頻率切換時(shí)，相位可以繼續(xù)輸出。(4)輸出的正交信號(hào)頻帶寬。(5)相位準(zhǔn)確。(6)生產(chǎn)的波形多樣化。(7)多種數(shù)字調(diào)制都可以做到。數(shù)字信號(hào)可以控制信號(hào)的幅度與相位，相位累(8)高度集成。DDS幾乎所有組件(除了濾波器)都可以利用數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處寄存器位數(shù)為28,功耗達(dá)到20MW;輸出頻帶高達(dá)12.5MHz;時(shí)鐘頻率輸入為25MHz所有幅度信息，將這個(gè)幅度信息進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換輸出模擬信號(hào)。每過(guò)228/K個(gè)采樣時(shí)/波形生成，可以測(cè)量氣流體，作為傳感器，AMDDIWoD單物控艱率!園單口屋程捕邏國(guó)20)位據(jù)都每器板上加5其際M2.3硬件原理與框圖本文提出了以DDS為核心器件的全數(shù)控功能信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)方案。根據(jù)可調(diào)頻率輸出控制范圍和輸出頻率步長(zhǎng)的要求，選用美國(guó)A/D公司的AD9833。系統(tǒng)模塊的組成由鍵盤(pán)顯示模塊，穩(wěn)壓電源模塊，串口下載模塊、單片機(jī)控制模塊，AD9833波形生成模塊和AD8055運(yùn)算放大模塊構(gòu)成。串口下載模塊用于下載軟件，軟件編程頻率信息轉(zhuǎn)換并輸出到芯片AD9833等，實(shí)現(xiàn)了良好的人機(jī)交流功能。鍵盤(pán)的輸入的所需的波形和頻率。運(yùn)輸放大器使用AD8055處理AD9833的輸出波形。在該系統(tǒng)中，STC89C52控制AD9833的輸出波形和頻率。輸出信號(hào)輸入到運(yùn)算放大器電路，最后就運(yùn)算放示波器可以輸出到示波器進(jìn)行檢測(cè)。圖2-3系統(tǒng)框圖利用DDS技術(shù)實(shí)現(xiàn)滿足本次信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)方案，并且選擇波形發(fā)生芯片AD9833第3章硬件電路設(shè)計(jì)3.1單片機(jī)控制模塊與最小系統(tǒng)組成3.1.1STC89C52單片機(jī)為了能使它有著更多的功能作用，于是在51單片機(jī)原來(lái)的基礎(chǔ)上進(jìn)行更多的設(shè)32個(gè)I/0端口，256字節(jié)主存，看門(mén)狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，2個(gè)16位定時(shí)器/P1端口是一個(gè)8位的雙向I/0端口，內(nèi)部有上拉電阻。其中的P1.2,P1.3和P2端口是內(nèi)部有上拉電阻的一個(gè)8位雙向IP3端口是一個(gè)8位雙向I/0ALE/PROG:ALE即允許地址鎖定，它主要用于時(shí)鐘的輸出或者計(jì)時(shí)。當(dāng)外部程序存儲(chǔ)器或者數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器運(yùn)行時(shí)，那么被鎖定的地址就可以輸出一個(gè)低8位脈沖。比EA/VPP:允許外部訪問(wèn)。EA需要接地也就是需要接低電平，中央處理器才可3.1.2時(shí)鐘電路圖3-2時(shí)鐘電路3.1.3復(fù)位電路位。而利用10K的下拉電阻和開(kāi)關(guān)的結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)按鍵復(fù)位。3.1.4單片機(jī)最小系統(tǒng)圖3-4單片機(jī)最小系統(tǒng)3.2鍵盤(pán)控制電路要實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求需要設(shè)計(jì)鍵盤(pán)控制電路。而完成以上的需要只需要3個(gè)鍵盤(pán)就可以實(shí)按鍵S2控制波形變化，接單片機(jī)P2.4。按鍵S3控制步長(zhǎng)增加10Hz,接單片機(jī)P2.3。按鍵S4控制步長(zhǎng)減少10Hz,接單片機(jī)P2.2。圖3-5鍵盤(pán)控制電路雖然單片機(jī)本身可以直接與PC機(jī)進(jìn)行串口通信，但是單片機(jī)與RS232電平的標(biāo)準(zhǔn)的不同，所以需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。而本次設(shè)計(jì)中選用MAX23這個(gè)芯片的工作電壓為5V。這個(gè)芯片的主要功能是將單片機(jī)本身的TTL電平和計(jì)算機(jī)能運(yùn)用的RS232電平互相轉(zhuǎn)換，從而使兩者保持一致，可以是PC機(jī)和單片機(jī)順利圖3-6串口下載電路LCD1602經(jīng)常被運(yùn)用到顯示模塊中，它指的是每行可以顯示兩行16個(gè)字符。當(dāng)輸入的電壓為5.0V才可以開(kāi)始工作。在位與線的空隙之間存在點(diǎn)間距，而這些間距連地。(2)管腳2VDD接工作電壓。(3)管腳3接電位器，可以調(diào)節(jié)LCD對(duì)比度。(4)管腳4、5、6即RS、RW、EN引腳連接到端口。(5)管腳7到14即RBO引腳到RB7引腳連接到單3.5電源模塊先需要用家用電220V先轉(zhuǎn)換成12V。轉(zhuǎn)換過(guò)程為先經(jīng)過(guò)整流，濾波，并通過(guò)以是三端穩(wěn)壓IC,這樣構(gòu)成的穩(wěn)壓電路外圍設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，用到的元件的少，價(jià)格低廉，3.6.1AD9833的引腳功能連接一個(gè)0.luF和10uF的非耦合電容。3.6.2AD9833外圍電路設(shè)計(jì)3.7運(yùn)算放大模塊電位器的阻值用運(yùn)算放大器正接入的電阻阻值的比值，電位器的調(diào)節(jié)可以影響到幅值，正因?yàn)槿绱司涂梢詫?duì)信號(hào)的幅值教學(xué)調(diào)節(jié)。至于選用AD8055運(yùn)算放大器，而不113.8本章小結(jié)本章詳細(xì)介紹了第二章中硬件設(shè)計(jì)的每一個(gè)模塊還介紹了詳細(xì)的電路圖，首先介紹了單片機(jī)控制模，它是由STC89C52單片機(jī)、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路構(gòu)成的，還介紹了鍵盤(pán)模塊及其每個(gè)按鍵的功能，串口下載電路設(shè)計(jì)，LCD1602顯示模塊設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)220V轉(zhuǎn)換為5V穩(wěn)壓電源的實(shí)現(xiàn)，以AD9833為核心的信號(hào)發(fā)生電路，和以AD8055為核心的運(yùn)算放大電路也為接下來(lái)的軟件設(shè)計(jì)做了鋪墊。第4章軟件設(shè)計(jì)4.1軟件流程圖要的。單片機(jī)與AD9833連接的接口速度可以達(dá)到1Mbps,是很快的。因此，在軟件化的方法，可組合性強(qiáng)等特點(diǎn)。在軟件控制中，必須在硬件的基礎(chǔ)上為每個(gè)I/0示信號(hào)。而軟件設(shè)計(jì)通過(guò)C語(yǔ)言在開(kāi)發(fā)軟件KEIL上進(jìn)行編寫(xiě)和調(diào)試程序。主要完成并始并始系物初始化顯蝴盤(pán)設(shè)置物率私示輸出對(duì)AD9833進(jìn)行初始化復(fù)位的程序流程圖如下圖所示。當(dāng)為了防止初始化過(guò)程中數(shù)模轉(zhuǎn)換器會(huì)生成虛假輸出，重置端口需要置1,而當(dāng)頻率寄存器和相位寄存器運(yùn)行據(jù)寫(xiě)入的方式，并且設(shè)置選通信號(hào)為有效之后單片機(jī)才能有效的對(duì)控制AD9833的寄存器、頻率寄存器與相位寄存器的編寫(xiě)輸入數(shù)，通過(guò)編寫(xiě)的數(shù)據(jù)可以輸出滿足要求的初始化初始化寫(xiě)控制寄存器的值，使FREQ0和FREQ1都為0寫(xiě)相位寄存器的值，使PHASE0和PHASE1都為0率和相位寄存器，使圖4-2初始化AD98334.3鍵盤(pán)設(shè)置頻率按鍵被定義為控制鍵，在計(jì)算頻率時(shí)，為了可以使得輸出波形頻率能夠和設(shè)置的頻率保持一致，需要安裝公式其中為輸入到信號(hào)發(fā)生器的頻率；即通過(guò)鍵盤(pán)設(shè)置的頻率；時(shí)鐘頻率，也就是25MHz,可以換算成 設(shè)置步進(jìn)值為10hz,設(shè)置兩個(gè)按鍵為一增一減，還有一個(gè)按鍵為波形切換。如圖所鍵盤(pán)掃描早頻率增加頻率增加圖4-3鍵盤(pán)設(shè)置頻率4.4單片機(jī)控制AD9833加減頻率的步進(jìn)值的方式來(lái)調(diào)節(jié)頻率。AD9833有16位頻率控制字，所以通過(guò)串行外設(shè)接口對(duì)AD9833輸入不同的控制字需要分兩次進(jìn)行，而且特別的是AD9833的數(shù)據(jù)輸入格式是高位前，地位后，然后就可以控制輸出的頻率。與頻卓控制字與頻卓控制字選扦飯據(jù)來(lái)面合成的號(hào)輸出是否否否改變相位?改變簡(jiǎn)率?圖4-19單片機(jī)控制AD9833程序4.5本章小結(jié)本章先介紹了總軟件流程，然后根據(jù)總軟件流程圖中的模塊分別介紹了AD9833初始化，單片機(jī)控制AD9833,鍵盤(pán)設(shè)置頻率。將其與前一章的硬件相結(jié)合，將總流程進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)使得軟件實(shí)現(xiàn)更為簡(jiǎn)潔方便，實(shí)現(xiàn)良好的人系交互。第5章總結(jié)和展望選擇方案遇到了困難，比如在運(yùn)算方法電路中差一點(diǎn)用了LM324,雖然理論是它是可(1)在這里感謝老師對(duì)我的幫助，在老師的幫助下這次設(shè)計(jì)才能順利進(jìn)行。總#defineucharunsignedchar//*********************定義顯示能容********************************////*********************延時(shí)子程序{)//*********************忙測(cè)試子程序)//*********************寫(xiě)指令到LCD子程序{//*********************設(shè)置顯示位置子程序voidIcd_pos(unsignedcharpo//*********************寫(xiě)入顯示數(shù)據(jù)到LCD子程序))~_nop_();_nop_(;_nop_();_nop_();//*********************LCD初始化子程序一一{一—)//********************_nop_();_nop_();if(temp&0x8000){})_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();rboxing/*波形選擇*/)_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();/////////Lf=f&0xfffffff;//截取28位AD9833_write(0x4000|(unsignedint)f)&0x3fff));//寫(xiě)入低14位頻率字AD9833_write(0x4000|(unsignedint)(f>>14));//寫(xiě)入高14位頻率字p=p&0xfff;//截取12位t|=(0<<OPBITEN)|(1<<MODE)(0<<DIV2);//felseif(boxing==WAVE_RA{t|=(0<<OPBITEN)(0<<MODE)|(0<<DIV2);//三角波}elseif(boxing==WAVE_SQUARt|=(1<<OPBITEN)|(0<<MODE)|(0<方波(頻率為1/2){t|=(1<<OPBITEN)|(0<<MODE)|(1<<DIV2);//方波}//////A///SUME_nop_(;//***************************************//***************************************FSYNC1AD9833_OutputWave0(//****************************************//*********************MAIN主函數(shù){《f}{f{vvf }{})f{}((f)f-1