【基于DDS的信號(hào)發(fā)生器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)】10000字（論文）

基于DDS的信號(hào)發(fā)生器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)摘要本文論述了DDS信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)的頻率合成器為AD9833芯片，用STC89C52芯片控制進(jìn)程以及作為系統(tǒng)的核心，用它來(lái)掃描鍵盤(pán)讀取相位信息，再把相位信息送到AD9833芯片上輸出，最后在由單片機(jī)STC89C52控制的也就畫(huà)面上顯示出來(lái)。涉及到的關(guān)鍵技術(shù)包括獨(dú)立按鍵檢測(cè)、顯示功能、單片機(jī)主控板、中斷處理函數(shù)、AD9833初始化、波形變換原理等。該信號(hào)發(fā)生器可以輸出方波、三角波及正弦波，默認(rèn)輸出的是輸出頻率為100KHz，輸出幅值為1V的方波，然后可以通過(guò)按鍵切換三角波和正弦波，輸出的輸出頻率范圍為和輸出幅值范圍分別100Hz-1MHz和0.1V-5V。最后經(jīng)過(guò)對(duì)整個(gè)DDS系統(tǒng)的功能進(jìn)行測(cè)試得出這是一款工作狀態(tài)穩(wěn)定、精度高、頻率范圍大的信號(hào)發(fā)生器。關(guān)鍵詞：函數(shù)發(fā)生器，直接數(shù)字綜合，DDS目錄TOC\o"1-2"\h\z\u摘要 頁(yè)第1章緒論1.1選題背景與研究意義現(xiàn)代雷達(dá)、通信、電子及其他對(duì)策的系統(tǒng)中,系統(tǒng)時(shí)鐘和特定波形函數(shù)作用極為重要，具有一個(gè)高精度幅值、精度可變的頻率及理想形式的波形的函數(shù)信號(hào)意義重大，在電子設(shè)備與系統(tǒng)使用和設(shè)計(jì)過(guò)程中，高精度幅值函數(shù)信號(hào)、高精度可調(diào)頻率函數(shù)信號(hào)以及高保真性波形函數(shù)信號(hào)對(duì)電子設(shè)備的性能作用十分明顯。DDS技術(shù)是近20年來(lái)興起的新型函數(shù)數(shù)據(jù)信號(hào)產(chǎn)生專業(yè)技術(shù)，運(yùn)算函數(shù)數(shù)據(jù)信號(hào)產(chǎn)生控制器設(shè)備的振蕩波形保真性好，并且運(yùn)算函數(shù)數(shù)據(jù)信號(hào)產(chǎn)生控制器設(shè)備的振蕩波形頻次精確可以調(diào)控，可以實(shí)現(xiàn)任意頻率波形設(shè)置，函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的幅值具有一定連續(xù)可調(diào)范圍，針對(duì)具體應(yīng)用場(chǎng)景，可以自如設(shè)置所需的函數(shù)信號(hào)頻率、函數(shù)信號(hào)波形、函數(shù)信號(hào)幅值，已達(dá)到最終所需效果。在既定已有的經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)驗(yàn)證切實(shí)可行的DDS運(yùn)算函數(shù)數(shù)據(jù)信號(hào)產(chǎn)生控制器設(shè)備綜合設(shè)計(jì)理念的基礎(chǔ)之上，對(duì)現(xiàn)行的DDS運(yùn)算函數(shù)數(shù)據(jù)信號(hào)產(chǎn)生控制器設(shè)備綜合設(shè)計(jì)規(guī)劃方案展開(kāi)升級(jí)提高，使用新一代的高幀率高計(jì)算速度高運(yùn)行內(nèi)存高存儲(chǔ)單元的新型芯片，替換設(shè)計(jì)方案中原定的核心處理芯片，并對(duì)設(shè)計(jì)方案中的函數(shù)波形整形電路進(jìn)行優(yōu)化，得到新一代的DDS信號(hào)發(fā)生器。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀DDS函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的主要技術(shù)部為DDS核心技術(shù)，DDS首次被提出是于一九七一年被Tierhey等人組成的團(tuán)隊(duì)首次提出。在《DDS手冊(cè)》中，作為數(shù)字電子技術(shù)的核心課程教科書(shū)發(fā)行的手冊(cè)，DDS專業(yè)技術(shù)被確定為：是根據(jù)固定頻次的精密控制時(shí)鐘源，運(yùn)用數(shù)據(jù)全面處理工作電路自動(dòng)生成可修改調(diào)配頻次與振蕩相位的自動(dòng)輸出數(shù)據(jù)信號(hào)的專業(yè)技術(shù)。一九九三年Lawrence].Kushner提出，DDS設(shè)計(jì)可以由一種復(fù)合式DDS結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而成，這是一種新型的DDS設(shè)計(jì)。這款DDS結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由DDS和相位累加器組成，DDS采用低速DDS，但是應(yīng)用的DDS為高辨識(shí)率DDS，應(yīng)用的振蕩相位累加控制器設(shè)備為低辨識(shí)率振蕩相位累加控制器設(shè)備，但是應(yīng)用的振蕩相位累加控制器設(shè)備為快速振蕩相位累加控制器設(shè)備。DDS作為低速DDS展開(kāi)振蕩相位修改調(diào)配，DDS作為快速組成部分展開(kāi)粗修改調(diào)配。這個(gè)DDS結(jié)構(gòu)專業(yè)綜合設(shè)計(jì)的DDS組成結(jié)構(gòu)具備快速、低用電的特征。一九九四年，Tan教授等人為了完善保存專業(yè)技術(shù)，引進(jìn)了正弦振蕩波與余弦波的對(duì)稱性的使用，使得ROM、200MHZ正交輸出DDS方式的容量不會(huì)增加。DDS的設(shè)計(jì)中波形的擾波雜波為DDS技術(shù)的主要障礙，為了克服DDS的技術(shù)障礙，研究者大量投入精力進(jìn)行雜波消除方法的研究，首先提出DDS概念的團(tuán)隊(duì)提出了兩種用于減少雜波的方法，分別為獨(dú)立角區(qū)正弦波保留法和數(shù)據(jù)搜索方法的改進(jìn)。以改進(jìn)算法為基礎(chǔ)，重新進(jìn)行數(shù)據(jù)查找算法的設(shè)計(jì)與構(gòu)建。此外Sunderland團(tuán)隊(duì)提出來(lái)一種新的研究方法，即構(gòu)造了一種新的非常有效的壓縮保留數(shù)據(jù)搜索方法，該方法被稱為Sunderland結(jié)構(gòu)，為今后DDS的應(yīng)用和普及做出來(lái)巨大貢獻(xiàn)及推動(dòng)作用。經(jīng)過(guò)并不長(zhǎng)的時(shí)間，由于大來(lái)弄研究學(xué)者的不懈努力，以及由于精密時(shí)鐘在電子設(shè)備和系統(tǒng)方面的巨大影響，投入商用具有的巨大利用價(jià)值，在商業(yè)利益的驅(qū)使下DDS發(fā)展迅速，已經(jīng)經(jīng)過(guò)短短的時(shí)間便投入市場(chǎng)商業(yè)領(lǐng)域，并被各個(gè)電子設(shè)備廣泛應(yīng)用。1.3主要研究?jī)?nèi)容與章節(jié)結(jié)構(gòu)主要研究?jī)?nèi)容：（1）形成正弦振蕩波的運(yùn)算函數(shù)數(shù)據(jù)信號(hào)產(chǎn)生控制器設(shè)備，形成三角波的運(yùn)算函數(shù)數(shù)據(jù)信號(hào)產(chǎn)生控制器設(shè)備，形成方波的運(yùn)算函數(shù)數(shù)據(jù)信號(hào)產(chǎn)生控制器設(shè)備；（2）綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì)一類根據(jù)DDS的運(yùn)算函數(shù)數(shù)據(jù)信號(hào)產(chǎn)生控制器設(shè)備，自動(dòng)輸出數(shù)據(jù)信號(hào)頻次在100Hz～1.0兆赫茲控制范圍里可以調(diào)控；（3）在1k荷載控制條件里，自動(dòng)輸出正弦振蕩波數(shù)據(jù)信號(hào)的工作電壓峰—最大峰值Vopp在0～5V控制范圍里可以調(diào)控；（4）自動(dòng)輸出數(shù)據(jù)信號(hào)振蕩波形無(wú)非常顯著失實(shí)；在本文中，筆者綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一類根據(jù)DDS的運(yùn)算函數(shù)數(shù)據(jù)信號(hào)產(chǎn)生控制器設(shè)備，本設(shè)計(jì)的主要研究的工作具有以下幾點(diǎn)：第一章介紹了DDS的發(fā)展歷史，及時(shí)代背景，DDS的提出，以及研究者對(duì)DDS雜波消除工作的研究和理論提出，最后給出了DDS函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的主要組成結(jié)構(gòu)與在本文中，筆者的行文組成結(jié)構(gòu)；針對(duì)在本文中，筆者指出的根據(jù)DDS的運(yùn)算函數(shù)數(shù)據(jù)信號(hào)產(chǎn)生控制器設(shè)備綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì)，詳細(xì)論述了DDS運(yùn)算函數(shù)數(shù)據(jù)信號(hào)產(chǎn)生控制器設(shè)備的綜合深化設(shè)計(jì)過(guò)程，包括DDS運(yùn)算函數(shù)數(shù)據(jù)信號(hào)產(chǎn)生控制器設(shè)備的綜合深化設(shè)計(jì)過(guò)程運(yùn)用到的結(jié)構(gòu)與高精尖專業(yè)科技。第3章是針對(duì)根據(jù)DDS的運(yùn)算函數(shù)數(shù)據(jù)信號(hào)產(chǎn)生控制器設(shè)備，運(yùn)算函數(shù)數(shù)據(jù)信號(hào)產(chǎn)生控制器設(shè)備的使用要求綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì)和研究分析，描述表達(dá)綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架示意圖，論述介紹主要功能模塊的作用功能。對(duì)根據(jù)DDS的運(yùn)算函數(shù)數(shù)據(jù)信號(hào)產(chǎn)生控制器設(shè)備展開(kāi)具體的綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì)詳解，對(duì)根據(jù)DDS的運(yùn)算函數(shù)數(shù)據(jù)信號(hào)產(chǎn)生控制器設(shè)備綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì)里運(yùn)用的重要功能模塊展開(kāi)具體論述介紹，根據(jù)DDS的功能模塊種綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì)，根據(jù)DDS的功能模塊模式端口綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì)展開(kāi)描述表達(dá)。根據(jù)DDS的運(yùn)算函數(shù)數(shù)據(jù)信號(hào)產(chǎn)生控制器設(shè)備體系綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并且針對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)產(chǎn)生控制器設(shè)備綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì)展開(kāi)體系測(cè)試，詳細(xì)論述了運(yùn)算函數(shù)數(shù)據(jù)信號(hào)產(chǎn)生控制器設(shè)備的調(diào)試工作流程。

第2章系統(tǒng)總體方案的分析和設(shè)計(jì)2.1DDS技術(shù)的基本原理系統(tǒng)時(shí)鐘和特定波形函數(shù)作用極為重要，具有一個(gè)高精度幅值、精度可變的頻率及理想形式的波形的函數(shù)信號(hào)意義重大，在電子設(shè)備與系統(tǒng)使用和設(shè)計(jì)過(guò)程中控制相位累加器輸出相位編碼,將只讀存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)提取出來(lái),接下來(lái)再通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器設(shè)備與低通自動(dòng)濾波自動(dòng)輸出的正弦振蕩波數(shù)據(jù)信號(hào)，這是DDS的基本工作基本理論是。主要組成部件有振蕩相位積法控制器設(shè)備、振蕩相位加法控制器設(shè)備、振蕩波形保存器、數(shù)字乘法器、D/A轉(zhuǎn)換器。下面就AD9833如何實(shí)現(xiàn)正弦波和方波來(lái)介紹DDS的基木原理，如圖2-1所示。圖2-1AD9833的結(jié)構(gòu)圖2.2DDS的工作特點(diǎn)基于DDS的原理，其有以下優(yōu)秀的工作特性。(1)高頻分辨率如上所述，假如fc是固定的，則DDS的辨識(shí)率決定于振蕩相位累加控制器設(shè)備的位數(shù)N。要是N足夠大，則能夠非常方便獲取在舊有傳統(tǒng)類型的頻次自動(dòng)合成法里沒(méi)有辦法獲取的頻次辨識(shí)率準(zhǔn)確度。(2)頻次改變速率快在DDS里，頻次的成立時(shí)間一般選擇決于濾波控制器設(shè)備的信號(hào)有效帶寬。影響因子主要包含：內(nèi)部之間的數(shù)字自動(dòng)控制振蕩器設(shè)備的全面處理組成結(jié)構(gòu)、隨著從數(shù)據(jù)到模擬仿真的交換的有效時(shí)間延遲作用等可能的數(shù)據(jù)信號(hào)全面處理操作應(yīng)用步驟，數(shù)據(jù)信號(hào)全面處理基本單元的有效時(shí)間延遲作用和控制時(shí)鐘工作周期相關(guān)。這是由于DDS不需要振蕩相位信息反饋操作控制，因此頻次的成立與轉(zhuǎn)換的才速率快，并不是依靠于頻次辨識(shí)率與頻譜純度。(3)多種數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)控制簡(jiǎn)單完成DDS數(shù)據(jù)信號(hào)的頻次、振蕩相位與幅度由數(shù)據(jù)信號(hào)操作控制，因此能夠預(yù)先設(shè)立內(nèi)部振蕩相位累加控制器設(shè)備的初始數(shù)值來(lái)操作控制自動(dòng)輸出數(shù)據(jù)信號(hào)。振幅調(diào)節(jié)控制在ROM表自動(dòng)輸出直接操作控制振幅振蕩相位累加控制器設(shè)備輸出終端及調(diào)節(jié)控制數(shù)據(jù)信號(hào)的振蕩相位調(diào)節(jié)控制，調(diào)節(jié)控制CHIRP的時(shí)候，在操作控制字前追加累計(jì)壓控制器設(shè)備就可以。除此之外，PSK、FSK等高準(zhǔn)確度數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)控制與正交調(diào)節(jié)控制等的順利完成也常常會(huì)。2.3系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理本文提出了一種設(shè)計(jì)方案，它是由DDS為核心器件的信號(hào)發(fā)生器。選擇了美國(guó)A/D公司的AD9833芯片的原因是因?yàn)樽詣?dòng)輸出數(shù)據(jù)信號(hào)振蕩波形類型的設(shè)立、自動(dòng)輸出數(shù)據(jù)信號(hào)幅度與頻次的操作控制、自動(dòng)輸出頻次有效寬度等需求。AD9833控制芯片是以32位微控制操作設(shè)備的應(yīng)用程序操作控制及全面處理頻次操作控制字，擴(kuò)大后經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)電位控制器設(shè)備為中心的數(shù)據(jù)衰減作用互聯(lián)網(wǎng)，追加數(shù)據(jù)信號(hào)振幅、頻次、種類，及自動(dòng)輸出等選項(xiàng)的完全完成數(shù)據(jù)操作控制。本次應(yīng)用系統(tǒng)主要的重要構(gòu)逐漸發(fā)展成為了單片機(jī)設(shè)備、DDS直接頻次數(shù)據(jù)信號(hào)自動(dòng)合成控制器設(shè)備、數(shù)據(jù)衰減作用工作電路、真RMS交換功能模塊、A/D交換功能模塊、數(shù)據(jù)積分選用工作電路等。在這其中，單片機(jī)設(shè)備STC89C52是整套體系的中心，它不僅僅能夠經(jīng)過(guò)自動(dòng)掃描操作鍵盤(pán)獲取振蕩相位數(shù)據(jù)信息，而且能把振蕩相位數(shù)據(jù)信息交換到控制芯片AD9833自動(dòng)輸出。從操作鍵盤(pán)自動(dòng)輸入的數(shù)據(jù)信息自動(dòng)顯示在由STC89C52控制的諾基亞的液晶畫(huà)面上。2.4系統(tǒng)框圖分析和設(shè)計(jì)體系的組成構(gòu)造與配置設(shè)計(jì)如下示意圖2-2所示，它組成為了單片機(jī)設(shè)備操作控制功能模塊、操作鍵盤(pán)與自動(dòng)顯示功能模塊、數(shù)據(jù)自動(dòng)合成功能模塊與自動(dòng)濾波功能模塊。而在這其中，用于形成數(shù)據(jù)信號(hào)的是單片機(jī)設(shè)備操作控制功能模塊與數(shù)據(jù)自動(dòng)合成功能模塊，操作鍵盤(pán)自動(dòng)顯示功能模塊是為了完成人機(jī)的對(duì)話作用功能，濾波控制器設(shè)備功能應(yīng)用模塊及動(dòng)作放大設(shè)備功能模塊就是應(yīng)用在運(yùn)送與全面處理的數(shù)據(jù)信號(hào)。獨(dú)立按鍵獨(dú)立按鍵LCD顯示屏單片機(jī)主控板DDS函數(shù)信號(hào)發(fā)生器方波三角正弦示波器圖2-2信號(hào)發(fā)生器系統(tǒng)框圖本章小結(jié)本章主要列舉了該信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)中涉及到的關(guān)鍵組成技術(shù)，獨(dú)立按鍵檢測(cè)、LCD顯示功能、單片機(jī)主控板、中斷處理函數(shù)、AD9833初始化、波形變換原理。并且介紹了各個(gè)技術(shù)的基本概念、原理以及說(shuō)明了各項(xiàng)技術(shù)起到的作用。

第3章系統(tǒng)的軟件及硬件設(shè)計(jì)3.1單片機(jī)最小系統(tǒng)STC89C52和STC89C52加強(qiáng)型體系運(yùn)用高功能的八位的RISC工作內(nèi)核，運(yùn)行工作頻次為72.0兆赫茲，內(nèi)部設(shè)置快速儲(chǔ)存設(shè)備(最高達(dá)到了128K儲(chǔ)存字節(jié)的控制閃存與20K儲(chǔ)存字節(jié)的SRAM)，非常豐富的加強(qiáng)I/O接口與聯(lián)接到兩條APB總連接線的外設(shè)。每一個(gè)類型的設(shè)備器件均包括：兩個(gè)十二位的ADC、三個(gè)常用十六位定時(shí)設(shè)備與一個(gè)PWM定時(shí)設(shè)備，還主要包括：參考標(biāo)準(zhǔn)與先進(jìn)科學(xué)的通訊端口：多達(dá)兩個(gè)I2C端口與SPI端口、三個(gè)USART端口、一個(gè)USB端口與一個(gè)CAN端口。STC89C51體系中等有效容量加強(qiáng)型體系商品供電工作電壓為2.0V至3.6V，主要包括：-40攝氏度至+85攝氏度溫度作用范圍與-40攝氏度至+105攝氏度的拓展溫度作用范圍。一整套的節(jié)約用電方式保障低能耗使用的多種要求。外界間斷/意外突發(fā)事件控制操作設(shè)備主要包括：十九個(gè)邊沿測(cè)試控制器設(shè)備，應(yīng)用在形成間斷/意外突發(fā)事件提出申請(qǐng)。每一個(gè)間斷線都能夠獨(dú)立地配置設(shè)計(jì)它的激發(fā)意外突發(fā)事件(提高沿或者降低沿或者雙邊沿)，并且可以單獨(dú)地被屏蔽；有一個(gè)掛起寄存器設(shè)備保持每一個(gè)間斷提出申請(qǐng)的分布狀態(tài)。EXTI能夠檢測(cè)得信號(hào)脈沖有效寬度低于內(nèi)部APB2的控制時(shí)鐘工作周期。多達(dá)二十個(gè)常用I/O端口鏈接到十六個(gè)外界間斷線。靈活多樣的7路常用DMA能夠綜合管理儲(chǔ)存設(shè)備到儲(chǔ)存設(shè)備、機(jī)器設(shè)備到儲(chǔ)存設(shè)備與儲(chǔ)存設(shè)備到機(jī)器設(shè)備的數(shù)據(jù)信息自動(dòng)傳輸；DMA控制操作設(shè)備支持環(huán)形緩沖處理區(qū)的綜合管理，規(guī)避了控制操作設(shè)備自動(dòng)傳輸?shù)竭_(dá)緩沖處理區(qū)收尾時(shí)所形成的間斷。每一個(gè)信號(hào)通道都存在專門(mén)特意的硬件設(shè)施DMA提出申請(qǐng)邏輯思維，與此同時(shí)，能夠由操作應(yīng)用軟件激發(fā)每一個(gè)信號(hào)通道；自動(dòng)傳輸?shù)挠行чL(zhǎng)度、自動(dòng)傳輸?shù)脑吹刂放c發(fā)展目標(biāo)儲(chǔ)存地址都能夠經(jīng)過(guò)操作應(yīng)用軟件單獨(dú)設(shè)立。DMA能夠應(yīng)用在重要的外設(shè)：SPI、基本與高級(jí)操作控制定時(shí)設(shè)備TIMx與ADC。該單片機(jī)所需的外接控制時(shí)鐘工作電路如下示意圖，需要外接一個(gè)控制時(shí)鐘工作電路如下示意圖3-1所示，自動(dòng)復(fù)位工作電路如下示意圖3-2所示。3.1.1控制時(shí)鐘工作電路圖3-1時(shí)鐘電路XTAL1是片上振蕩器設(shè)備的反轉(zhuǎn)放大設(shè)備的輸入終端，XTAL2是輸出終端。假如運(yùn)用外界振蕩器設(shè)備，請(qǐng)把外界信號(hào)振蕩數(shù)據(jù)信號(hào)直接增添到XTAL1，并且暫時(shí)停止XTAL2。內(nèi)部方式下形成的信號(hào)振蕩信號(hào)脈沖的二分波頻次，舉例水晶振蕩器設(shè)備為12.0兆赫茲，頻次為6.0兆赫茲。晶體振蕩器設(shè)備的頻次能夠在1.0兆赫茲到24.0兆赫茲的控制范圍里選用。容量約為30PF。STC89C52內(nèi)置高增益反轉(zhuǎn)放大設(shè)備，應(yīng)用在內(nèi)部振蕩器設(shè)備的配置設(shè)計(jì)。管腳XTAL1放大設(shè)備的輸入終端子，XTAL2是輸出終端子。這個(gè)放大設(shè)備和控制芯片外的晶體或者陶瓷諧振控制器設(shè)備作為信息反饋設(shè)備元件產(chǎn)生自激振蕩器設(shè)備控制芯片外的晶體或者陶瓷諧振控制器設(shè)備和電容器設(shè)備c1、c2鏈接到放大設(shè)備的信息反饋環(huán)路，產(chǎn)生并行連接信號(hào)振蕩工作電路。對(duì)電容器設(shè)備c1與c2的外界鏈接即使沒(méi)有很?chē)?yán)格的多種要求，但是信號(hào)振蕩頻次的工作電平，信號(hào)振蕩的穩(wěn)定安全性，信號(hào)振蕩開(kāi)始的發(fā)展過(guò)程的難度，包括實(shí)際溫度的穩(wěn)定安全性還是會(huì)被電容器設(shè)備的額定電容細(xì)微的影響作用。這其中運(yùn)用了22pf電容器設(shè)備與12.0兆赫茲晶體振蕩器設(shè)備。3.1.2復(fù)位電路STC89C52的外部復(fù)位電路，有電源接通自動(dòng)裝置和手動(dòng)按鈕自動(dòng)復(fù)位。經(jīng)過(guò)對(duì)電自動(dòng)復(fù)位額定電容接通充電來(lái)完成。人工手動(dòng)按鈕自動(dòng)復(fù)位有按鈕水平自動(dòng)復(fù)位與按鈕信號(hào)脈沖自動(dòng)復(fù)位。按鈕級(jí)自動(dòng)復(fù)位工作電路把下拉額定電阻10k與上拉額定電容10uf鏈接到普通RC自動(dòng)復(fù)位工作電路的VCC，把工作電源經(jīng)過(guò)控制開(kāi)關(guān)鏈接到自動(dòng)復(fù)位控制端子。上：拉額定電容旁路全面負(fù)責(zé)實(shí)行“接通電源”瞬間自動(dòng)復(fù)位；控制開(kāi)關(guān)經(jīng)過(guò)10k下拉額定電阻分壓控制器設(shè)備，保障按鈕水平自動(dòng)復(fù)位。工作電路示意圖具體如下圖3.2所示：圖3-2復(fù)位電路3.2DDS芯片AD9833以AD9850為基礎(chǔ)，在生成DDS芯片的新功能之后進(jìn)行了一些改進(jìn)，增長(zhǎng)了一個(gè)6倍的基本標(biāo)準(zhǔn)控制時(shí)鐘乘法控制器設(shè)備。在體系控制時(shí)鐘為180.0兆赫茲的時(shí)候，僅30.0兆赫茲參照控制時(shí)鐘就能夠被自動(dòng)輸入到參照控制時(shí)鐘輸入終端子。AD9833的構(gòu)成為了數(shù)據(jù)信息自動(dòng)輸入寄存器設(shè)備、十位模擬仿真/數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器設(shè)備、頻次/振蕩相位寄存器設(shè)備、內(nèi)部設(shè)置快速比較器設(shè)備，而且具備6倍基本標(biāo)準(zhǔn)控制時(shí)鐘乘法控制器設(shè)備的DDS控制芯片。DDS控制芯片具備三十二位振蕩相位累加控制器設(shè)備、正弦振蕩波作用功能查找發(fā)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)表、D/A轉(zhuǎn)換器設(shè)備與低通濾波控制器設(shè)備?？焖貲DS控制芯片的控制時(shí)鐘頻次為180.0兆赫茲，自動(dòng)輸出頻次為70.0兆赫茲，辨識(shí)率為0.04Hz。AD9833應(yīng)用的是28管腳SSOP表層封裝處理，其銷配置設(shè)計(jì)如下示意圖3-3所示。圖3-3STC89C52引腳圖3.2.1AD9833的串、并行通信AD9833的串行通信具有兩種不同的數(shù)據(jù)傳輸模式，通過(guò)設(shè)置控制寄存器1的第8位數(shù)據(jù)信息來(lái)設(shè)立兩大類數(shù)據(jù)信息自動(dòng)傳輸方式，主要包含：從最大位自動(dòng)傳輸與從最小位自動(dòng)傳輸。如果第8位數(shù)據(jù)信息為低壓電平，則最大位先自動(dòng)傳送，如果第8位數(shù)據(jù)信息為高壓電平，則串行連接通訊最小位先自動(dòng)傳送。串行連接操作應(yīng)用的時(shí)鐘序列如下示意圖3-4所示。圖3-4控制字串行輸入時(shí)序圖輸入輸出方式為串行時(shí)，具有二十五個(gè)引腳的第二十五位數(shù)據(jù)，對(duì)W-CLK的上升沿有效，當(dāng)上升沿觸發(fā)時(shí)該數(shù)據(jù)位串行移動(dòng)。串行數(shù)據(jù)移動(dòng)到特定位數(shù)時(shí)，輸出頻率和相位會(huì)發(fā)生變化，F(xiàn)Q_UD迎來(lái)脈沖將其更新。下圖3-5是時(shí)鐘序列操作控制圖。在高壓電平下自動(dòng)復(fù)位數(shù)據(jù)信號(hào)高效，自動(dòng)復(fù)位數(shù)據(jù)信號(hào)的信號(hào)脈沖有效寬度應(yīng)該高于等同于五個(gè)參照控制時(shí)鐘工作周期。通?？刂撇僮髟O(shè)備控制芯片的參照控制時(shí)鐘頻次都遠(yuǎn)超過(guò)單片機(jī)設(shè)備的控制時(shí)鐘頻次，所以CC2530的自動(dòng)復(fù)位(RESET)端可和單片機(jī)設(shè)備的自動(dòng)復(fù)位端直接相互連接。圖3-5控制字并行輸入的時(shí)序圖輸入輸出方式為并行時(shí)，該增強(qiáng)芯片CC2530可經(jīng)由單片機(jī)的8位輸入寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)并行輸入輸出。重復(fù)5次單片機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸之后，該單片機(jī)將加在一定數(shù)量的數(shù)據(jù)經(jīng)由自動(dòng)輸入寄存器設(shè)備，對(duì)操作控制接口工作電平提高沿高效，加載的數(shù)據(jù)信息去往頻次/振蕩相位數(shù)據(jù)信息寄存器設(shè)備，并且把數(shù)據(jù)信息儲(chǔ)存在寄存器設(shè)備里的，而儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)信息的儲(chǔ)存地址指示針自動(dòng)復(fù)位到第1自動(dòng)輸入寄存器設(shè)備。由于控制引腳上升沿有效，所以每次控制引腳迎來(lái)上升沿時(shí)，并行的八位數(shù)據(jù)可得到加載，同樣的數(shù)據(jù)保存在寄存器當(dāng)中，數(shù)據(jù)的地址指針與之前相同，指向下一個(gè)輸入寄存器。3.2.2單片機(jī)與AD9833的接口單片機(jī)和AD9833的接口可以使用并行模式的同時(shí),也可以使用串行模式,但是,為了選擇所需的芯片高速性能，單片機(jī)資源應(yīng)該被允許并行模式是,為了盡量減少接口的使用。與并行接口電路相比，串行接口電路雖然簡(jiǎn)單，但是會(huì)占用更多的單片機(jī)資源。AD9833的數(shù)據(jù)線D0~D7連接到端口P1。FQ_UD和W_CLK分別由P2.5和P2.4連接，通過(guò)軟件控制可以實(shí)現(xiàn)所有的時(shí)序關(guān)系。圖3-6是I/0方式串行接口的電路圖,圖3-6AD9833與單片機(jī)的串行連接3.3無(wú)線模塊NRF24L01為無(wú)線模塊，是頻帶上運(yùn)行工作的全新單片機(jī)設(shè)備自動(dòng)收發(fā)控制器設(shè)備機(jī)器設(shè)備，NRF24L01無(wú)線功能模塊內(nèi)部設(shè)置了頻次自動(dòng)合成控制器設(shè)備，用于精準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)各頻率時(shí)鐘的產(chǎn)生，拓寬DDS產(chǎn)生時(shí)鐘的頻率范圍，滿足DDS供給精準(zhǔn)時(shí)鐘的各項(xiàng)需求。NRF24L01無(wú)線模塊內(nèi)置了功率放大器，可控制DDS函數(shù)數(shù)據(jù)信號(hào)產(chǎn)生控制器設(shè)備的自動(dòng)輸出數(shù)據(jù)信號(hào)的振蕩波形振蕩幅值，拓展了DDS形成運(yùn)算函數(shù)數(shù)據(jù)信號(hào)的振蕩幅值作用范圍，滿足DDS函數(shù)信號(hào)發(fā)生器對(duì)個(gè)電子新設(shè)備供給激勵(lì)的要求。NRF24L01無(wú)線模塊內(nèi)置了產(chǎn)品振蕩器，可自激產(chǎn)生振蕩信號(hào)，以滿足基于DDS的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出特定頻率的激勵(lì)時(shí)鐘信號(hào)以及精準(zhǔn)時(shí)鐘源，供給電子設(shè)備以保證個(gè)電子設(shè)備的功能和性能。RF24L01無(wú)線模塊內(nèi)置了調(diào)制器模塊，使DDS函數(shù)信號(hào)發(fā)生器具有信號(hào)調(diào)制功能，可得載波及信號(hào)波之間的調(diào)制功能以及調(diào)制波的輸出信號(hào)，并用于調(diào)制信號(hào)研究以及特定電子設(shè)備的調(diào)制波激勵(lì)信號(hào)。下圖3-7為無(wú)線模塊的引腳圖，圖3-7無(wú)線模塊的引腳圖3.4程序設(shè)計(jì)流程框圖本課題基于DDS的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，使用的硬件包括TSC89C52核心控制器，51單片機(jī)開(kāi)發(fā)板底板，51按鍵控制，LCD1602液晶顯示屏，操作應(yīng)用軟件綜合系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包含：?jiǎn)纹瑱C(jī)設(shè)備初始處理化、AD9833初始處理化、LCD1602初始處理化、按鈕測(cè)試、振蕩波形形成運(yùn)算函數(shù)、振蕩幅值改變運(yùn)算函數(shù)、頻次轉(zhuǎn)換運(yùn)算函數(shù)等，程序流程圖如圖3-8所示。首先單片機(jī)上電，系統(tǒng)啟動(dòng)開(kāi)始，核心控制板單片機(jī)STC89C52單片機(jī)初始化，單片機(jī)初始化完成后STC89C52初始化結(jié)束，開(kāi)始AD9833初始處理化，AD9833為DDS運(yùn)算函數(shù)數(shù)據(jù)信號(hào)產(chǎn)生控制器設(shè)備的DDS運(yùn)算函數(shù)產(chǎn)生功能模塊組成部分作用功能，供應(yīng)方波、三角波、正弦振蕩波數(shù)據(jù)信號(hào)自動(dòng)輸出及數(shù)據(jù)信號(hào)設(shè)立作用功能。首先默認(rèn)輸出波形為方波，輸出頻率100KHz，輸出幅值1V，通過(guò)按鍵控制可直接將波形切換為三角波或者正弦波，通過(guò)功能選擇按鍵可將調(diào)整對(duì)象切換為自動(dòng)輸出頻次或自動(dòng)輸出振蕩幅值。自動(dòng)輸出頻次作用范圍為100Hz-1.0兆赫茲。自動(dòng)輸出振蕩幅值作用范圍為0.1V-5V。圖3-8總程序流程圖輸出的波形設(shè)置完畢后可直接在示波器顯示屏顯示相應(yīng)的波形，獨(dú)立按鍵可控制單片機(jī)與DDS函數(shù)信號(hào)發(fā)生器之間的數(shù)據(jù)通信，進(jìn)而來(lái)控制DDS運(yùn)算函數(shù)數(shù)據(jù)信號(hào)產(chǎn)生控制器設(shè)備的振蕩波形自動(dòng)輸出，按鈕可操作控制DDS運(yùn)算函數(shù)數(shù)據(jù)信號(hào)產(chǎn)生控制器設(shè)備自動(dòng)輸出合乎需求的方波、三角波、正弦振蕩波，在這其中，方波、三角波、正弦振蕩波的自動(dòng)輸出頻次作用范圍為100Hz-1MHz，輸出幅值范圍0.1V-5V。LCD會(huì)顯示DDS函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出波形的詳細(xì)信息，可直觀看到單片機(jī)對(duì)DDS函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的控制情況，方便及時(shí)調(diào)整。DDS函數(shù)信號(hào)發(fā)生器與示波器相連，示波器可直接看到DDS函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的輸出波形情況，在示波器界面，通過(guò)坐標(biāo)軸來(lái)定位波形的具體情況，并通過(guò)示波器旋鈕來(lái)進(jìn)行進(jìn)一步觀測(cè)研究，觀測(cè)結(jié)果可用于圖片打印并保存電子版。獨(dú)立按鍵獨(dú)立按鍵LCD顯示屏單片機(jī)主控板DDS函數(shù)信號(hào)發(fā)生器方波三角正弦示波器圖3-9函數(shù)發(fā)生功能圖本章小結(jié)本章先是分析了基于DDS信號(hào)發(fā)生器的各功能模塊目標(biāo)，并且說(shuō)明了各功能模塊的目的,說(shuō)明了各模塊的原理后,這個(gè)主題的主要的功能模塊圖和電路圖,分別說(shuō)明了設(shè)計(jì)各功能的理由和根據(jù)模塊,各模塊的需求。記述各模塊的原理，列出主模塊功能圖和該主題的電路圖，并且介紹了各功能的設(shè)計(jì)緣由以及根據(jù)各個(gè)模塊的需求框圖說(shuō)明了在設(shè)計(jì)過(guò)程中的實(shí)際需求。第4章電路的總體電路圖及實(shí)物圖4.1系統(tǒng)原理圖因?yàn)镈DS模塊是用模塊做的，所以原理圖用排針替代。圖4-1系統(tǒng)原理圖4.2DDS功能圖圖4-2功能原理圖模擬仿真與數(shù)據(jù)端口組成部分的工作電源。內(nèi)部設(shè)置的2.5V的參考標(biāo)準(zhǔn)工作電壓同時(shí)也是由VDD自動(dòng)生成的。VDD能夠是2.3V~5.5V的工作電壓數(shù)值。將0.1μF和10μF的去耦電容器連接在VDD和AGND之間。數(shù)據(jù)工作電路的任務(wù)工作電壓是2.5V。這一2.5V工作電壓，經(jīng)過(guò)板上的穩(wěn)壓控制器設(shè)備由VDD自動(dòng)生成。當(dāng)VDD小于2.7V時(shí)，調(diào)節(jié)器在CAP/2.5V和DGND之間需要100uF的耦合電容器。當(dāng)VDD在2.7v以下時(shí)，CAP/2.5V和DGND直接連接。4.3實(shí)物圖圖4-3實(shí)物連接圖圖4-4實(shí)物顯示圖本章小結(jié)本章主要內(nèi)容是針對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)產(chǎn)生控制器設(shè)備展開(kāi)的硬件設(shè)施調(diào)試，而且交代了在調(diào)試過(guò)程里所關(guān)系到的硬件設(shè)施實(shí)際狀況，而后把每一個(gè)模塊的原理圖進(jìn)行匯總。第5章DDS信號(hào)發(fā)生器系統(tǒng)測(cè)試5.1方波測(cè)試的波形圖5-1方波波形顯示5.2三角波測(cè)試的波形圖5-2三角波波形顯示5.3正弦波測(cè)試的波形圖5-31.001KHZ正弦波波形顯示波形變換功能測(cè)試完畢，接下來(lái)以正弦波為例測(cè)試頻率變換功能。圖5-3中顯示為1.001KHz峰峰值為0.6V的正弦波圖5-41.501KHz正弦波波形顯示圖5-4中顯示為1.501KHz峰峰值為0.6V的正弦波圖5-53.402KHz正弦波波形顯示圖5-5中顯示為3.402KHz峰峰值為0.58V的正弦波圖5-69.295KHz正弦波波形顯示圖5-6中顯示為9.295KHz峰峰值為0.6V的正弦波，可知，DDS頻率設(shè)置功能正常。本章小結(jié)本章主要內(nèi)容是針對(duì)整個(gè)DDS體系的作用功能展開(kāi)調(diào)試，表明了在調(diào)試過(guò)程里所關(guān)系到的振蕩波形設(shè)立以及頻次設(shè)立。而且把每一個(gè)的要求波形顯示后，舉了一個(gè)正弦波的例子說(shuō)明了頻率變換功能的實(shí)現(xiàn)情況和操作結(jié)果。記述了各模塊的工作情況，列出主模塊功能圖和該主題的電路圖，并且介紹了各功能的設(shè)計(jì)緣由以及根據(jù)各個(gè)模塊的需求框圖說(shuō)明了在設(shè)計(jì)過(guò)程中的實(shí)際需求?？偨Y(jié)與展望本課題為基于DDS的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，使用的硬件包括TSC89C52核心控制器，51單片機(jī)開(kāi)發(fā)板底板，51按鍵控制，LCD1602液晶顯示屏，軟件設(shè)計(jì)包括單片機(jī)初始化、AD9833初始化、LCD1602初始化、按鍵檢測(cè)、波形產(chǎn)生函數(shù)、幅值變化函數(shù)、頻率變換函數(shù)等，程序流程圖如圖3-8所示。首先單片機(jī)上電，系統(tǒng)啟動(dòng)開(kāi)始，核心控制板單片機(jī)STC89C52單片機(jī)初始化，單片機(jī)初始化完成后STC89C52初始化結(jié)束，開(kāi)始AD9833初始化，AD9833為DDS函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的DDS函數(shù)發(fā)生模塊部分功能，提供方波、三角波、正弦波信號(hào)輸出及信號(hào)設(shè)置功能。首先默認(rèn)輸出波形為方波，輸出頻率100KHz，輸出幅值1V，通過(guò)按鍵控制可直接將波形切換為三角波或者正弦波，通過(guò)功能選擇按鍵可將調(diào)整對(duì)象切換為輸出頻率或者輸出幅值。輸出頻率范圍為100Hz-1MHz。輸出幅值范圍為0.1V-5V。關(guān)于AD9833的程序，我上網(wǎng)找了一些資料，其中驅(qū)動(dòng)程序的難題我參考了一下別人的應(yīng)用程序，對(duì)著時(shí)序示意圖，以后非常迅速的就編寫(xiě)了AD9833的聯(lián)動(dòng)應(yīng)用程序，經(jīng)過(guò)使用里面的子運(yùn)算函數(shù)，達(dá)到輸出對(duì)應(yīng)的頻率。關(guān)于矩陣鍵盤(pán)的程序，按鍵掃描是單片機(jī)的一個(gè)基木的知識(shí)，不過(guò)矩陣鍵盤(pán)掃描比較困難，它是8個(gè)I0口控制16個(gè)鍵盤(pán)，在觀看郭天祥的十天學(xué)會(huì)單片機(jī)后，對(duì)矩陣有了一定了解，最后能運(yùn)用矩陣鍵盤(pán)實(shí)現(xiàn)對(duì)頻率設(shè)置的功能。但是由于使用鍵盤(pán)掃描無(wú)法保證DDS信號(hào)穩(wěn)定輸出，于是不得不將DDS信號(hào)發(fā)生函數(shù)放在中斷處理函數(shù)中，而中斷引腳P3.3與鍵盤(pán)掃描引腳復(fù)用了，于是放棄了鍵盤(pán)矩陣改用獨(dú)立按鍵才完成了最終的設(shè)計(jì)。展望：DDS運(yùn)算函數(shù)數(shù)據(jù)信號(hào)產(chǎn)生控制器設(shè)備，是一類形成固定振蕩波形的數(shù)據(jù)信號(hào)產(chǎn)生控制器設(shè)備，常應(yīng)用在要求指定頻次、振幅、振蕩波形的運(yùn)算函數(shù)產(chǎn)生行業(yè)領(lǐng)域。運(yùn)算函數(shù)數(shù)據(jù)信號(hào)產(chǎn)生控制器設(shè)備形成的振蕩波形固定，運(yùn)算函數(shù)數(shù)據(jù)信號(hào)產(chǎn)生控制器設(shè)備可經(jīng)過(guò)應(yīng)用程序形