基于單片機(jī)的任意波形發(fā)生器的設(shè)計(jì).doc

本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文） 第 39 頁(yè) 共 39 頁(yè)1 緒論在當(dāng)今這個(gè)時(shí)代人們的生活水平不斷提高，而產(chǎn)生方波、正弦波、三角波等波形的發(fā)生器存在一定的缺陷，現(xiàn)在我們應(yīng)該需要一種能產(chǎn)生任意波形的發(fā)生器，它不單能產(chǎn)生傳統(tǒng)的波形，還能輸出它的頻率、周期等功能，并且它的分辨率要求也是比較高的，還能清晰的看出波形圖的幅值跟頻率。因此，本設(shè)計(jì)中的信號(hào)發(fā)生模塊選擇AD9833,主控制器選擇STC89C52單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這些芯片就能完成了任意信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)了。1.1 課題背景及意義在最近幾年出現(xiàn)了一個(gè)能產(chǎn)生任意波形信號(hào)源的發(fā)生器，這就是任意波形發(fā)生器。任意波形發(fā)生器比之前的波形發(fā)生器還利用了數(shù)模轉(zhuǎn)化和微處理器等功能。任意波形發(fā)生器能夠根據(jù)人們的要求顯示出不同的波形，其中波形的周期也是可以變化的。它也可以產(chǎn)生一般發(fā)生器顯示的波形，比如方波，三角波，正弦波等穩(wěn)定周期的波形。伴隨著人類(lèi)的進(jìn)步，在工業(yè)上、電子上的發(fā)展不斷加快，使人們對(duì)信號(hào)需要更深透的理解。通信的發(fā)展都需要不同的信號(hào)來(lái)測(cè)試，在研究生物學(xué)領(lǐng)域的時(shí)候，也要接觸腦波信號(hào)跟神經(jīng)信號(hào)等電信號(hào)。所以，任意信號(hào)發(fā)生器部分的信號(hào)源是由自動(dòng)化部分的系統(tǒng)跟較少的測(cè)試方案一起組成的。這種發(fā)生器的發(fā)展越來(lái)越快，在電學(xué)跟非電學(xué)領(lǐng)域中發(fā)展也很快。目前，大多數(shù)儀器設(shè)備開(kāi)始朝著低功耗、便攜式、智能化和多功能方向發(fā)展。大多數(shù)新型的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器都不再采用分立元件的方法，主要是因?yàn)椴捎梅至⒃谱鞯男盘?hào)發(fā)生器的功耗較大，并且最終實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的體積也非常的大，此外這些信號(hào)發(fā)生器輸出頻率穩(wěn)定度和精度都較差。DDS技術(shù)的出現(xiàn)為智能化、高精度和高穩(wěn)定度的信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。DDS技術(shù)是一種全數(shù)字頻率合成技術(shù)。它是利用一段數(shù)據(jù)鏈來(lái)通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生之前所確定的一個(gè)模擬信號(hào)，原因是它沒(méi)有鎖相環(huán)跟震蕩元件的環(huán)節(jié)。為了能使顯示出來(lái)的信號(hào)頻率與它的轉(zhuǎn)換速度為準(zhǔn)確的，這就得需要將它的方法跟理論結(jié)合起來(lái)，才能確保它的功能正常工作。由上面的介紹讓我們知道DDS技術(shù)具有許多優(yōu)點(diǎn)：頻率度較為穩(wěn)定、產(chǎn)生出來(lái)的噪聲相對(duì)低、提供的分辨率較高、轉(zhuǎn)速也是比較快的。由于DDS技術(shù)所存在的諸多優(yōu)點(diǎn)，使得各種專(zhuān)用和通信的DDS芯片制作出來(lái)，應(yīng)用到實(shí)際的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器之中，并在當(dāng)前函數(shù)信號(hào)發(fā)生器領(lǐng)域占據(jù)著重要地位。任意波形發(fā)生器可以任意的在計(jì)數(shù)機(jī)上輸出波形的情況，這都是由于它一些特別的功能而產(chǎn)生的。為了能完成本設(shè)計(jì)，我們將采用專(zhuān)門(mén)產(chǎn)生波形的工具產(chǎn)生波形，這樣會(huì)使波形更加的穩(wěn)定。每次用編輯器產(chǎn)生的波形都有一定的區(qū)別，那這樣對(duì)有些任意波形發(fā)生器的產(chǎn)生的波形會(huì)耗費(fèi)相當(dāng)長(zhǎng)的人力跟時(shí)間。為了使波形在計(jì)算機(jī)上能夠穩(wěn)定的輸出，并且能認(rèn)真的分析思考，因此采用了隨機(jī)存取的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)任意波形，這樣能更準(zhǔn)確的計(jì)算跟思考波形的一些特征，而且能更有效的與一般的波形發(fā)生器進(jìn)行對(duì)比。1.2 課題設(shè)計(jì)要求本課題首先研究的是任意波形發(fā)生器的基本原理與設(shè)計(jì)原理，熟練掌握單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用。研究各種類(lèi)型信號(hào)發(fā)生的原理及算法，研究DDS信號(hào)產(chǎn)生的特點(diǎn)及功能。并寫(xiě)出任意波形發(fā)生器的總體方案設(shè)計(jì)與論證。對(duì)DDS芯片及信號(hào)發(fā)生器系統(tǒng)組成的各部器件及芯片選擇要很?chē)?yán)格。輸入模塊、控制模塊、頻率合成模塊及輸出模塊的設(shè)計(jì)，可選擇單片機(jī)系統(tǒng)與DDS系統(tǒng)組合設(shè)計(jì)，借助相應(yīng)的EDA設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行完成。作總體系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)及電路調(diào)試，提高波形發(fā)生器的精度和穩(wěn)定性并使其具有實(shí)用價(jià)值。2 DDS技術(shù)的介紹2.1 任意波形發(fā)生器的設(shè)計(jì)原理本設(shè)計(jì)采用數(shù)字控制信號(hào)的相位增量的新型DDS技術(shù)，它具有好多優(yōu)點(diǎn)，例如有較高的分辨率、良好的穩(wěn)定性、可方便的產(chǎn)生較多的波形等。改變它之后輸出的頻率而采用的DDS技術(shù)提供每個(gè)周期的度數(shù)來(lái)完成的任意波形發(fā)生器。通過(guò)查表的方法來(lái)找出對(duì)應(yīng)的相位點(diǎn)。用較多的點(diǎn)來(lái)替換產(chǎn)生的波形，這也就是一種插值描點(diǎn)的方法，然后按順序的顯示出來(lái)，再通過(guò)找多對(duì)應(yīng)的相位點(diǎn)用數(shù)模轉(zhuǎn)化器把波形顯示出來(lái)。想要顯示你要的那個(gè)波形就必須通過(guò)低通濾波濾掉剛剛用數(shù)模轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化出的那個(gè)波形，這個(gè)過(guò)程也就是模數(shù)轉(zhuǎn)換的一個(gè)逆過(guò)程，其方法也比較簡(jiǎn)單。我們可以改變數(shù)模轉(zhuǎn)換器中的參考電壓跟兩個(gè)插值點(diǎn)之間的相位而去改變波形的幅值跟頻率了。本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)并運(yùn)用了DDS芯片而一起完成的一個(gè)設(shè)計(jì)方法。想要獲得你想要的任意的波形或者幅值，頻率等，這就要用到單片機(jī)與之間的配合了。數(shù)模轉(zhuǎn)換器的參考電壓是DDS芯片產(chǎn)生合適的電壓為基準(zhǔn)，然后再由查表的方法，找出對(duì)應(yīng)的相位點(diǎn)送到數(shù)模轉(zhuǎn)換器中，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的數(shù)值。通過(guò)查表的方法依次找出其一個(gè)周期后，再重頭再來(lái)，然后輸出下一個(gè)周期的波形。再由低通濾波處理經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換的信號(hào)，把一些干擾的波跟錯(cuò)誤的插值頻率處理掉，就能產(chǎn)生你所需要的任意波形了。根據(jù)本設(shè)計(jì)的任務(wù)要求跟指導(dǎo)老師的要求，我就選擇了下面的一些器件跟電腦軟件來(lái)完成本設(shè)計(jì)。在硬件系統(tǒng)上我采用了主控制芯片是STC89C52的單片機(jī)跟AD9833的模塊，以及DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，在軟件上我就選擇了Protel99sE來(lái)設(shè)計(jì)本任務(wù)的電路的原理圖跟PCB圖。接下來(lái)我就根據(jù)要求畫(huà)出電路圖跟PCB圖，然后向?qū)W校申請(qǐng)一個(gè)實(shí)驗(yàn)室，之后進(jìn)行手工焊制電路板。2.2 DDS技術(shù)內(nèi)部的簡(jiǎn)介2.2.1 頻率合成技術(shù)頻率合成就是在以小段頻率之中，它能產(chǎn)生多個(gè)頻率輸出點(diǎn)的工作，并且有一個(gè)相對(duì)準(zhǔn)確的參考頻率。根據(jù)頻率合成的原理發(fā)明了頻綜，頻率合成技術(shù)在現(xiàn)在這個(gè)時(shí)代發(fā)展是非?？斓?，它也代表了現(xiàn)代技術(shù)與以前技術(shù)的一個(gè)很大的飛躍，它已經(jīng)成為電子信息技術(shù)之中的一個(gè)重要組成部分。許多電子產(chǎn)品都需要研究其內(nèi)在的頻率性能，在二十一世紀(jì)中它的發(fā)展也是尤為的重要。2.2.2 頻率合成技術(shù)的發(fā)展及分類(lèi)在二十世紀(jì)三十年代的時(shí)候頻率合成技術(shù)開(kāi)始被發(fā)掘出來(lái)，之前的頻率合成技術(shù)是由許多晶體來(lái)產(chǎn)生的，它的振蕩器產(chǎn)生許多的頻率點(diǎn)，然后輸出出來(lái)。頻率在實(shí)際中是與電路沒(méi)有任何關(guān)系的，它一般是由人來(lái)完成切換的，而晶體是來(lái)決定它是否穩(wěn)定跟準(zhǔn)確的。之后為了降低花費(fèi)的成本就產(chǎn)生了一個(gè)非相干合成法，這個(gè)方法還是相對(duì)的穩(wěn)定的，它是利用少量的晶體卻產(chǎn)生較多的頻率，從而使它的發(fā)展很快。但發(fā)展到一個(gè)新的階段，就會(huì)淘汰一些跟不上的技術(shù)，于是新的方法就脫穎而出了，它也延續(xù)了非相干合成法的一些優(yōu)點(diǎn)，比如它的穩(wěn)定性，花費(fèi)的成本較少等，這就是專(zhuān)家們剛提出的相干合成法，并且它只要一個(gè)頻率源，而且節(jié)約的成本會(huì)更少。直接頻率合成就是第一種被人們稱(chēng)的相干合成法。直接頻率的種類(lèi)有分頻、倍頻、混頻等?？梢酝ㄟ^(guò)把參考的頻率進(jìn)行數(shù)學(xué)化的處理而得出你所需要的頻率，這種方法就叫做直接頻率合成的方法。不光只需要一個(gè)基準(zhǔn)源，如果有很多的基準(zhǔn)源也可以通過(guò)數(shù)學(xué)化的方法直接合成你所要的頻率。雖然這個(gè)方法有許多的優(yōu)點(diǎn)，可以完成我們所需的要求，但它也產(chǎn)生一些不必要的麻煩，它的缺點(diǎn)也是非常的多的，考慮到其的弊大于利，這種方法我們基本不會(huì)進(jìn)行運(yùn)用的。既然有直接頻率合成，那么從實(shí)物的客觀(guān)性上知道，一定會(huì)出現(xiàn)一個(gè)間接頻率合成的方法，間接頻率合成其中也有好多的小分類(lèi)，比如最重要的就是它的模擬間接頻率合成。人類(lèi)將鎖相技術(shù)結(jié)合著相位反饋理論一同運(yùn)用到了模擬間接頻率合成技術(shù)中，并且取得了成功，開(kāi)創(chuàng)了新一代的頻率合成技術(shù)，它的重要部分是鎖相環(huán)頻率合成。數(shù)?；旌系逆i相環(huán)就代表著目前運(yùn)用最多的合成方法，它的各部分是數(shù)字鑒相器、模擬環(huán)路濾波和壓控振蕩器以及分頻器，由于組成方式多，也就造就了它具有的優(yōu)點(diǎn)能高頻率的輸出，能抵制內(nèi)部的排斥，產(chǎn)生較低的噪聲等，因此在頻率合成技術(shù)復(fù)雜的今天，它能繼續(xù)占主導(dǎo)優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)在的市場(chǎng)上性?xún)r(jià)比較高的頻率合成器還是很多的，比如一些好公司，Motorola公司和Qualcomn公司等，產(chǎn)品有MC145191、Qualcomn、Q3236、LMX2325、LMX2326、LMX2330等。這些公司的生產(chǎn)，讓我們有了更多的選擇。七十年代的時(shí)，我們已經(jīng)步入了頻率合成的第三個(gè)時(shí)代，那是因?yàn)橹苯訑?shù)字合成DDS技術(shù)的誕生，它的誕生是來(lái)源于超大規(guī)模集成電路結(jié)合數(shù)字信號(hào)處理理論而形成的偉大的技術(shù)。也就在七十年代，DDS的概念被J.Tiemey和CM.Tader等人開(kāi)始提出假象來(lái):首先是利用數(shù)字方式累加相位來(lái)完成的相加和作為一個(gè)地址，然后再用剛剛那個(gè)地址通過(guò)正弦函數(shù)表的查詢(xún)而得到正弦波幅度的離散數(shù)字的序列，之后通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器跟顯示器輸出來(lái)正弦波。DDS具有眾多優(yōu)點(diǎn)，突出的優(yōu)點(diǎn)有變頻的速度快，頻率連續(xù)性強(qiáng)等，也就因?yàn)檫@些優(yōu)點(diǎn)使它在這短短幾十年的時(shí)間里發(fā)展如此的迅速，我們現(xiàn)在還在運(yùn)用它來(lái)作為一些電子產(chǎn)品的芯片。2.2.3 頻率合成技術(shù)的技術(shù)指標(biāo)頻率合成技術(shù)其中包含了許多的指標(biāo)，其中有的很重要，有的不重要，但由于其中的復(fù)雜性，因此它的這些指標(biāo)功能方面中就突顯出一些優(yōu)點(diǎn)或者，接下來(lái)就向大家介紹下頻率合成技術(shù)的一些指標(biāo)以及指標(biāo)的功能等。頻率范圍:頻率的波動(dòng)范圍是由頻率合成而產(chǎn)生的，最小的合成頻率與最大的合成頻率來(lái)決定它的大小，合成之后的頻率應(yīng)該就在最大跟最小合成頻率之間。也常用相對(duì)帶寬來(lái)衡量頻率范圍。 式(2.1）分辨率：完成頻率合成后產(chǎn)生兩個(gè)相位點(diǎn)，其兩點(diǎn)間的距離就是分辨率，分辨率與頻率的合成還有很大的關(guān)系。切換時(shí)間：從頻率切換最先到結(jié)束之間能通過(guò)容許錯(cuò)誤范疇的時(shí)間。它與頻率合成的關(guān)系也非常的密切。諧波抑制與雜散抑制：諧波抑制是指載波整數(shù)倍頻率處單根譜線(xiàn)的功率與載波功率之比，而雜散抑制指與載波頻率成非諧波關(guān)系的離散譜功率與載波功率之比，它們表征了頻率輸出譜的純度。頻率源中的諧波和雜散主要由頻率源中的非線(xiàn)性元件產(chǎn)生，也有頻率源內(nèi)外干擾的影響，還與頻率合成的方式有關(guān)。長(zhǎng)期頻率穩(wěn)定度：在一個(gè)規(guī)定的時(shí)間下頻率源在規(guī)定的外界條件下，在一定的時(shí)間(年、月、日)內(nèi)工作頻率的相對(duì)變化，它與所選用的參考源的長(zhǎng)期頻率穩(wěn)定度相同。短期頻率穩(wěn)定度：主要指各種隨機(jī)噪聲造成的瞬時(shí)頻率或相位起伏，即相位噪聲。2.3 DDS技術(shù)理論用數(shù)字來(lái)控制信號(hào)的相位量的增加，使其轉(zhuǎn)速變快，分辨率變高，穩(wěn)定性好等特點(diǎn)而形成了DDS直接數(shù)字合成技術(shù)，由它的形成結(jié)構(gòu)可知道其的一些特點(diǎn)就是形成后DDS直接數(shù)字合成技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。它的方法就是使用一些點(diǎn)來(lái)描述這個(gè)波形，比如正弦波，先在規(guī)定時(shí)間間隔內(nèi)取出一些點(diǎn)的坐標(biāo)，然后通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換，顯示出大致波形，然后再通過(guò)濾波器修改波形，最后通過(guò)示波器顯示出波形。其實(shí)這個(gè)過(guò)程就是模數(shù)轉(zhuǎn)換的一個(gè)反向過(guò)程。大概掌握兩個(gè)取值點(diǎn)之間的時(shí)間間隔，就可以控制此波形的頻率跟周期了。2.3.1 DDS設(shè)計(jì)原理和結(jié)構(gòu)用DAC轉(zhuǎn)換器把一些數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的技術(shù)叫做DDS技術(shù)。從實(shí)際情況來(lái)看，DDS就是一個(gè)計(jì)數(shù)器，只是它的運(yùn)行頻率比較高。在計(jì)數(shù)進(jìn)位時(shí)，我們也會(huì)再利用一位來(lái)記錄進(jìn)位的數(shù)字，并且設(shè)計(jì)一個(gè)清零跟復(fù)位。這個(gè)計(jì)數(shù)器要用來(lái)保存波形的一個(gè)周期存儲(chǔ)設(shè)備，并用高階位來(lái)尋址。隨著高頻時(shí)鐘每轉(zhuǎn)一格單位，之后計(jì)數(shù)器也會(huì)跟著轉(zhuǎn)動(dòng)一下，就會(huì)有個(gè)新的地址字出現(xiàn)在存儲(chǔ)器里，顯示出一個(gè)新的波形跟數(shù)據(jù)，DAC就會(huì)接受到這個(gè)波形的一些數(shù)據(jù)。最后DAC輸出一個(gè)大體的波形，再由濾波器修改產(chǎn)生一個(gè)比較好的波形輸出來(lái)。如圖2.1所示是DDS的一般構(gòu)造。這個(gè)非線(xiàn)性函數(shù)可以表示為正弦信號(hào)的函數(shù)。開(kāi)始應(yīng)該選擇一個(gè)函數(shù)，然后再將這個(gè)函數(shù)進(jìn)行數(shù)字量化，接著以x、y為地址跟數(shù)據(jù)，最后按循序的輸入到波形存儲(chǔ)器中合成一個(gè)正弦波。波形存儲(chǔ)器中的地址是被DDS運(yùn)用相位累加技術(shù)來(lái)控制的，在一個(gè)周期中，它最后的結(jié)果都是通過(guò)相位累加器把前一個(gè)相位的增量相加的。為了改變DDS最終的輸出值就應(yīng)該改變相位的增量，在輸出頻率周期中的穩(wěn)定性就決定最終輸出頻率的穩(wěn)定性。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中的波形是通過(guò)周期內(nèi)取連續(xù)的點(diǎn)而完成的，所以它顯示的波形是呈現(xiàn)星星點(diǎn)點(diǎn)的，而且不是一個(gè)連續(xù)的波形，這是必須通過(guò)波形濾波器來(lái)過(guò)濾掉一些不需要的錯(cuò)誤波形，最后就能在示波器呈現(xiàn)出相對(duì)比較穩(wěn)定的，不失真的正弦波。頻率輸出相位寄存器相位幅度轉(zhuǎn)換D/A轉(zhuǎn)換參考頻率頻率鎖定相位控制寄存器 圖2.1 DDS基本結(jié)構(gòu)圖如果累加器開(kāi)始自動(dòng)的進(jìn)行進(jìn)位時(shí)，說(shuō)明DDS中的相位累加器計(jì)數(shù)應(yīng)該大于，并且把2上面的N保存到累加器中。通過(guò)上面的框圖跟介紹讓我們知道周期時(shí)間和頻率所控制的字對(duì)DDS的輸出信號(hào)頻率有著密切的關(guān)系。它們的關(guān)系是：DDS最小頻率分辨率是：2.3.2 DDS技術(shù)的特點(diǎn)DDS與傳統(tǒng)的頻率合成方式還是有很大的區(qū)別，雖然直接模擬頻率合成和間接頻率合成都同為DDS技術(shù)，它們之間還是有區(qū)別的，但有很多共同的特點(diǎn):（1）頻率分辨率極高。（2）頻率捷變很快。（3）具有較寬的輸出相位帶寬。（4）變頻相位連續(xù)。（5）操作簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)容易、便于控制，還能很好的實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)展。顯示出想要的任意波形，可以變化存儲(chǔ)中表格的數(shù)據(jù)。這個(gè)設(shè)計(jì)可以任意調(diào)節(jié)控制主要由于它的周期跟頻率可以自由的調(diào)節(jié)。如果再發(fā)展下去，我相信DDS芯片的作用會(huì)更加的大，可調(diào)節(jié)的東西更加的多，實(shí)現(xiàn)的功能也能越來(lái)越大。（6）雜波抑制差。DDS全數(shù)字結(jié)構(gòu)帶來(lái)了很多優(yōu)點(diǎn)，DAC的位數(shù)與DDS的雜波抑制有著密切的關(guān)系。（7） 能較窄的輸出帶寬。DDS的缺點(diǎn)是對(duì)器件速度的限制有反向的關(guān)系，受它的影響較大。2.4 EDA技術(shù)EDA技術(shù)研究在各個(gè)方面都有涉及。無(wú)論從低頻、高頻還是微波，從線(xiàn)性到非線(xiàn)性，從模擬到數(shù)字，還是從通用集成電路到專(zhuān)用集成電路構(gòu)造的電子系統(tǒng)，因此EDA技術(shù)研究在市場(chǎng)上發(fā)展是如此的大。在電子設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域中，PLD的靈活性應(yīng)用到生活與生產(chǎn)中，對(duì)生活與生產(chǎn)都有很大的幫助。PLD是具有雙重重構(gòu)的，無(wú)論是軟件編程還是硬件設(shè)計(jì)都可以進(jìn)行完成工作，這也幫助了硬件設(shè)計(jì)更加的方便，就像軟件一樣操作方便，便于人們的生活，節(jié)省了一些工作。它改變了人們傳統(tǒng)眼中的觀(guān)念，認(rèn)為軟件會(huì)比硬件更容易，也改變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)觀(guān)念與方案?？v觀(guān)可編程器件的發(fā)展史，EDA都為現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。EDA與現(xiàn)代的眾多電子技術(shù)有密切的聯(lián)系，它也是許多科學(xué)研究的一種基礎(chǔ)，可以這么說(shuō)，如果沒(méi)有它好多科研是研究不起來(lái)的。它的發(fā)展是從上世紀(jì)九十年代開(kāi)始出現(xiàn)的，如圖2.2所示。EDA CAE CAT CAM CAD 圖2.2 EDA發(fā)展框圖 設(shè)計(jì)的人可以利用EDA了解到PLD的一些工作器件，然后通過(guò)軟件來(lái)修飾硬件設(shè)備，最后得出結(jié)果。因?yàn)镋DA的優(yōu)點(diǎn)就是硬件可以當(dāng)作跟軟件一樣，使用很方便?，F(xiàn)在電子技術(shù)發(fā)展勢(shì)頭正猛，EDA控制數(shù)字系統(tǒng)的技術(shù)也已經(jīng)相當(dāng)?shù)氖炀毩?，由于信息化發(fā)展過(guò)快，EDA的技術(shù)在市場(chǎng)上正爭(zhēng)相恐后競(jìng)爭(zhēng)中，這也是把雙刃劍，優(yōu)點(diǎn)是它的技術(shù)會(huì)變得越來(lái)越嫻熟，對(duì)生活與生產(chǎn)都提供很大的幫助，缺點(diǎn)就是發(fā)展快，淘汰率變快，讓人們不滿(mǎn)足現(xiàn)狀，總期待最新的產(chǎn)品，浪費(fèi)了我們的錢(qián)財(cái)。由于PLD的發(fā)展速度過(guò)快，也帶動(dòng)了EDA的發(fā)展，之使兩者的關(guān)系更加的貼近。上世紀(jì)八十年代PLD器件產(chǎn)生，并且具有可編程的優(yōu)點(diǎn)。PLD器件也為之后科學(xué)家提出新的構(gòu)思奠定基礎(chǔ)，從而科學(xué)家發(fā)明出了專(zhuān)用的IC，此產(chǎn)品的問(wèn)世加快了市場(chǎng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的時(shí)間，也降低了成本。3 總體方案論證通電對(duì)你所要信號(hào)進(jìn)行測(cè)試的儀器就是信號(hào)發(fā)生器。按輸出信號(hào)波形分成四類(lèi)：正弦信號(hào)發(fā)生器、波形信號(hào)發(fā)生器、脈沖信號(hào)發(fā)生器、隨機(jī)信號(hào)發(fā)生器。本系統(tǒng)使用專(zhuān)用的信號(hào)產(chǎn)生芯片AD9833來(lái)作為信號(hào)產(chǎn)生源，只需要使用單片機(jī)控制AD9833，本系統(tǒng)就可以產(chǎn)生所需要的信號(hào)波形和頻率值。此外通過(guò)使用運(yùn)放LM358，使得本系統(tǒng)的輸出幅度可以進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)。3.1 系統(tǒng)方案方案一：利用數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換由單片機(jī)函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的波形，如正弦波、脈沖波等，操作簡(jiǎn)單，還能改變它的參考電壓與頻率，輸出的頻率也很穩(wěn)定，能滿(mǎn)足一般的需求。方案二：運(yùn)用了電子大賽上的方法，先用鎖相環(huán)中的壓控振蕩器鎖定到要輸出的頻率上，然后采用鎖相式頻率合成的方法來(lái)調(diào)節(jié)所需方案，但此方法有一些弊端，對(duì)所畫(huà)的電路要求過(guò)于復(fù)雜，對(duì)較低頻率信號(hào)產(chǎn)生較弱。方案三：利用ADI公司下的AD9833芯片來(lái)完成這個(gè)電路要求的輸出波形，它產(chǎn)生的波形都具有頻率，周期及占空比等可調(diào)操作。它也能產(chǎn)生一些一般的波形，如三角波、方波、正弦波等。這個(gè)芯片產(chǎn)生的波形失真較小，實(shí)現(xiàn)波形相對(duì)穩(wěn)定，便于實(shí)驗(yàn)室操作，能有效的通過(guò)調(diào)節(jié)電流、電壓及電阻來(lái)控制它的頻率與輸出頻率的寬度等優(yōu)點(diǎn)。 方案四：為了能控制顯示波形的頻率與幅度就只能采用編程的方法了，而性?xún)r(jià)比最高的就是STC公司的STC89C52單片機(jī)。這個(gè)單片機(jī)可以忽略硬件上的一些確定，能通過(guò)軟件編程的方法實(shí)現(xiàn)頻率與波形形狀的選擇需求，最后能通過(guò)示波器顯示出一個(gè)比較完美的波形。由于方案一設(shè)計(jì)方案比較傳統(tǒng)，現(xiàn)在這個(gè)社會(huì)的技術(shù)要求過(guò)高，所以方案一不適合。方案二由于它不能良好的處理低頻率的信號(hào)，并且電路的要求也相當(dāng)?shù)膹?fù)雜，因此也不能采用。剩下的方案三與方案四就可以結(jié)合起來(lái)，利用AD9833芯片完成我們想要的波形，再通過(guò)STC89C52單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)軟件與硬件上的結(jié)合，能完成一個(gè)頻率等操作可調(diào)，硬件上能完美顯示出波形，并于調(diào)節(jié)能同步操作，所以選擇方案三與方案四，也只有這兩個(gè)原器件的結(jié)合才能良好做出這個(gè)設(shè)計(jì)。而且這兩個(gè)芯片性?xún)r(jià)比較高，在花費(fèi)上還能減少一些開(kāi)支，適合我們這些學(xué)生。3.2 設(shè)計(jì)方案論證在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，相位累加器以的速率一步一步的累加，當(dāng)它所加的部分超過(guò)了累加器進(jìn)位的速度，那么輸出的頻率就是DDS。之后用輸出的頻率在已經(jīng)更新好的DAC數(shù)據(jù)中進(jìn)行查找，對(duì)應(yīng)出表中的數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)應(yīng)點(diǎn)的數(shù)據(jù)再有數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換那些數(shù)據(jù)，顯示出波形再通過(guò)濾波器輸出頻率的波形了。要求輸出任意波形就得通過(guò)更新查表中的數(shù)據(jù)，把逐點(diǎn)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)再通過(guò)上面的方法顯示出來(lái)，就可以在顯示器上看到任意波形了。由于是通過(guò)累加器的溢出來(lái)進(jìn)位的，因此位數(shù)N在累加器中要滿(mǎn)足，這也是重點(diǎn)注意的項(xiàng)目，相位累加器進(jìn)位后它剩下的位數(shù)還要再次進(jìn)行累加計(jì)算，只有這樣才能使程序不錯(cuò)誤。DDS原理的框架圖如3.1所示。 輸出相位累加器N波形查找表DACLPF采樣點(diǎn)數(shù)控制字S參考時(shí)鐘源fC頻率控制字fcwfO 圖3.1 DDS原理框架4 硬件電路設(shè)計(jì)4.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖在硬件設(shè)計(jì)要求上，要像軟件一樣盡可能的容易操作和它的部分結(jié)構(gòu)要非常簡(jiǎn)單，這樣才能便于我們更好的分析硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。如果這個(gè)設(shè)計(jì)的硬件過(guò)于復(fù)雜，也會(huì)導(dǎo)致實(shí)物過(guò)于笨重，還花費(fèi)了我們更多的精力跟成本，也更不上這個(gè)時(shí)代的淘汰率。所以盡量的簡(jiǎn)便本設(shè)計(jì)的硬件設(shè)施，才能讓我們的實(shí)物更加的簡(jiǎn)單，軟件操作也能更好的與硬件系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)。最后的設(shè)計(jì)才能分成很多個(gè)清晰地模塊。如圖4.1是系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖。按鍵輸入晶振、復(fù)位輸入 單片機(jī)液晶顯示電路 DDS模塊（AD9833)波形放大電路波形輸出圖4.1 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)各個(gè)硬件模塊的功能：(1)STC89C52單片機(jī)。作為系統(tǒng)的主控制芯片，讀取按鍵，并根據(jù)按下的不同鍵采取相應(yīng)的措施。其次，單片機(jī)控制AD98333輸出指定的波形和頻率。最后單片機(jī)控制液晶顯示當(dāng)前輸出的波形和頻率值的大小。(2)AD9833電路。AD9833是我們的DDS模塊，主要接收單片機(jī)的配置指令， 并產(chǎn)生特定的波形和頻率的信號(hào)。(3)晶振、復(fù)位電路。使單片機(jī)能夠正常工作。(4)液晶顯示電路。顯示輸出信號(hào)的波形、頻率等。(5)信號(hào)調(diào)理電路。信號(hào)調(diào)理電路是對(duì)DDS模塊產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行處理，比如進(jìn)行放大、波形變換等。4.2 核心器件介紹4.2.1 單片機(jī)STC89C52介紹STC89C52是可編程的Flash存儲(chǔ)器，并且是在8K中的系統(tǒng)存儲(chǔ)器，它是STC公司生產(chǎn)的性?xún)r(jià)比比較高的單片機(jī)，它也是一種低功耗、高性能的微控制器。STC89C52是對(duì)傳統(tǒng)的51單片機(jī)一個(gè)改進(jìn)，但它也沿用了特別經(jīng)典的MCS-51的內(nèi)核。由于STC89C52的靈活性與可編程性，所以在好多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中都運(yùn)用了這種單片機(jī)。具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線(xiàn)，看門(mén)狗定時(shí)器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，3個(gè)16 位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，4個(gè)外部中斷，一個(gè)7向量4級(jí)中斷結(jié)構(gòu)（兼容傳統(tǒng)51的5向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)），全雙工串行口。另外STC89C52可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率35MHz，6T/12T可選。單片機(jī)的引腳圖如圖4.2所示。 圖4.2 STC89C52引腳圖4.2.2 AD9833模塊介紹AD9833是ADI公司生產(chǎn)出來(lái)一種新型芯片。它具有低能耗,可編程等優(yōu)點(diǎn),就是看中它的這個(gè)優(yōu)點(diǎn)我們?cè)O(shè)計(jì)波形發(fā)生器。AD9833芯片在現(xiàn)在生活運(yùn)用很常見(jiàn)，它不需要其他的原件，只要通過(guò)與軟件相連通就能運(yùn)用到各類(lèi)設(shè)備跟測(cè)試中，而且它的精確度是非常高，還能在微弱頻率出顯示出波形，這也是我們?cè)O(shè)計(jì)中選擇這個(gè)芯片的原因。AD9833的模塊外形圖如圖4.3所示。AD9833的內(nèi)部電路組成結(jié)構(gòu)如圖4.4所示。 圖4.3 AD9833模塊外形圖 AD9833數(shù)控振蕩器頻率、相位調(diào)節(jié)器Sine ROM數(shù)模轉(zhuǎn)換器電壓調(diào)整器 圖4.4 AD9833的內(nèi)部電路組成結(jié)構(gòu)AD9833為了能更好的與現(xiàn)代主流的控制系統(tǒng)相兼容的話(huà)，它的最高頻率至少必須要達(dá)到40MHz，AD9833還可以通過(guò)3個(gè)串行接口傳它的數(shù)據(jù)。一般在2V到5V左右的電壓AD9833還是可以接受的。AD9833具有10個(gè)MSOP型表面貼片封裝的引腳,由于它們的體積非常的小，所以使AD9833具有一個(gè)新的功能，它能讓數(shù)模轉(zhuǎn)換器進(jìn)行待機(jī)也就是休眠狀態(tài)，這樣能減少能耗，能讓芯片工作時(shí)間大大的變長(zhǎng)。4.2.3 ICL7660電源轉(zhuǎn)換芯片為了能夠使輸出端可以產(chǎn)生雙極性型號(hào)，必須給運(yùn)放電路提供雙極性電源。為了找一種小功率極性反轉(zhuǎn)電源轉(zhuǎn)換器，所以我們看中了Maxim公司生產(chǎn)的ICL7660雙極性電源芯片。（1）特性。ICL7660能接受小功率的頻率。（2）應(yīng)用電路。ICL7660應(yīng)用到許多領(lǐng)域。不論從個(gè)人還是到國(guó)家，還是從電話(huà)到航天事業(yè)上運(yùn)用不少它的技術(shù)。 ICL7660雖然有轉(zhuǎn)換器、分壓器兩種模式，但兩者的區(qū)別還是很明顯的。4.2.4 LM358運(yùn)算放大器雖然說(shuō)我們顯示波形最后一步就是數(shù)模轉(zhuǎn)換器了，但它也只是把數(shù)轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)，最終輸出的信號(hào)是要電壓信號(hào)輸出的，因此我們需要一個(gè)把電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)的芯片，于是就找到了LM358。還有個(gè)好處就是LM358也能對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行放大的一個(gè)芯片。LM358內(nèi)部結(jié)構(gòu)其實(shí)是個(gè)雙運(yùn)算放大器，它有兩個(gè)獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)。LM358可以運(yùn)用到電源電壓范圍很寬的單電源中使用，也能在雙電源工作模式中使用，電源電流與電源電壓無(wú)關(guān)。它運(yùn)用的范圍還是很廣泛的，無(wú)論在放大器，還是增益直流設(shè)計(jì)上都有這種芯片。4.3 硬件設(shè)計(jì)單元4.3.1 主控制器電路用AT89S52單片機(jī)作為核心的主控器電路，再加上復(fù)位電路、晶振電路、電源的指示燈電路組成了單片機(jī)的最小系統(tǒng)。如圖4.5是主控制器電路的原理圖，它是這個(gè)設(shè)計(jì)的主要控制系統(tǒng)。以它為核心的單片機(jī)控制這個(gè)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，它的操作是很簡(jiǎn)單的，而且能很好的與軟件進(jìn)行兼容來(lái)完成本次設(shè)計(jì)。 圖4.5 主控制器電路4.3.2 電源轉(zhuǎn)換電路了解了ICL7660這個(gè)電源轉(zhuǎn)換芯片的優(yōu)點(diǎn)，因此本設(shè)計(jì)選用它作為電源轉(zhuǎn)換芯片，如圖4.6所示是它的工作時(shí)候的電路圖。 圖4.6 電源芯片轉(zhuǎn)換電路4.3.3 AD9833電路本系統(tǒng)DDS部分，我們選用的是AD9833模塊，AD9833模塊的電路圖如圖4.7所示。 圖4.7 AD9833模塊電路圖4.3.4 信號(hào)調(diào)理電路信號(hào)調(diào)理電路如圖4.8所示。該部分電路實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)的放大或者對(duì)進(jìn)行進(jìn)行變換等。 圖4.8 信號(hào)調(diào)理電路4.3.5 液晶顯示電路液晶顯示是最能展示這個(gè)設(shè)計(jì)的成功或失敗，因?yàn)樗钦麄€(gè)設(shè)計(jì)的顯示部分，目前市場(chǎng)上有許多型號(hào)的液晶顯示器，但是大多數(shù)的還是使用的集成電路的顯示器。為了找到一種最大量滿(mǎn)足我的要求的情況下，我選用了LCD1602液晶顯示器，就是因?yàn)樗緷M(mǎn)足要求，而且它的價(jià)格還是很便宜的，對(duì)學(xué)生還是蠻可以的。本設(shè)計(jì)的液晶顯示器要求顯示出頻率等，它的原理圖如圖4.9所示。 圖4.9 液晶顯示電路4.3.6 按鍵電路本設(shè)計(jì)的鍵盤(pán)采用的是外接鍵盤(pán)，因?yàn)檫@個(gè)設(shè)計(jì)需要切換波形、電壓及頻率等按鍵。鍵盤(pán)需要通過(guò)軟件編程，確定它工作的方式。按鍵很簡(jiǎn)單，只需輕輕的按下就可改變顯示器上的數(shù)據(jù)跟波形，操作是如此的方便，也事實(shí)物更加的美觀(guān)。按鍵的工作原理圖電路如圖4.10所示。 圖4.10 按鍵工作電路5 控制部分軟件設(shè)計(jì)5.1 控制軟件總體設(shè)計(jì)流程一個(gè)好的軟件控制系統(tǒng)必須需要一個(gè)較好的硬件系統(tǒng)，不然軟件的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮不出來(lái)。應(yīng)該調(diào)試出比較好的軟件程序，這樣才能確保與好的硬件系統(tǒng)相結(jié)合來(lái)完成本次設(shè)計(jì)。目前，基于單片機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，較常用的編程語(yǔ)言有兩種。即匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言。匯編語(yǔ)言結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，可執(zhí)行性好，執(zhí)行效率高。由于匯編語(yǔ)言編程很復(fù)雜，并且它有較差的可移植性。知道了匯編語(yǔ)言編程的缺點(diǎn)，就看出C語(yǔ)言有著更好地可移植性。此外，C語(yǔ)言的可讀性好，且使用C語(yǔ)言可以非常容易的編寫(xiě)復(fù)雜的程序，這一點(diǎn)匯編語(yǔ)言是不能夠勝任的。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中考慮到系統(tǒng)的可移植性，以及以后的可擴(kuò)展性等因素，最終選用C語(yǔ)言編程。編程采用自上而下的模塊化編程方法，將所需的各個(gè)功能封裝成模塊，這樣增加了程序的可讀性，也是系統(tǒng)的穩(wěn)定性大為提高。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的多種應(yīng)用狀態(tài)、應(yīng)用模式，相應(yīng)會(huì)有多種多樣的系統(tǒng)程序結(jié)構(gòu)。軟件編程的程序最終體現(xiàn)在按鍵操作上，本系統(tǒng)的程序結(jié)構(gòu)屬于以鍵盤(pán)為中心的鍵操作結(jié)構(gòu)，軟件部分采用模塊化程序設(shè)計(jì)方法。主要流程圖如圖5.1所示。系統(tǒng)上電之后，首先進(jìn)行液晶初始化，已經(jīng)液晶字符初始化。然后開(kāi)始1Hz的正弦信號(hào)。程序開(kāi)始是進(jìn)過(guò)液晶初始化與液晶字符初始化，然后向程序中輸入1Hz的正弦信號(hào)，先記錄下沒(méi)有按按鍵的情況，輸出它的波形跟頻率值。再進(jìn)行下按鍵操作，根據(jù)按下的按鍵，修改輸出波形和頻率值記錄下來(lái)，再按下一個(gè)按鍵，依次下去記錄各次輸出的波形跟頻率。 這個(gè)設(shè)計(jì)最后輸出的波形跟頻率可以通過(guò)按鍵來(lái)修改得到。所以在主函數(shù)中需要反復(fù)跳動(dòng)鍵盤(pán)掃描函數(shù)，來(lái)檢測(cè)是否有按鍵按下，一旦有按鍵按下，系統(tǒng)立刻根據(jù)按下的按鍵進(jìn)行輸出波形的相應(yīng)修改。就拿開(kāi)始輸入1Hz的正弦波舉個(gè)例子，如果輸入之后什么按鍵都沒(méi)按，那么輸出的就是一個(gè)正弦波，如果輸入后按了波形切換按鍵，那么顯示器上的波形就變?yōu)榉讲ɑ蛘呷遣ǎ念l率還是1Hz，如果輸入后沒(méi)有按波形切換按鍵，只是按的頻率增加或減少的按鍵，那么顯示器輸出的就還是正弦波，但它的頻率就有變化了，根據(jù)你所調(diào)的情況，可能變大可能變小，如果輸入后即按了波形切換按鍵又按了頻率增加或減少的按鍵，那么顯示器上不光會(huì)有波形變化，而且波形的頻率也會(huì)隨著變化，最后總結(jié)下幾個(gè)一般的波形情況寫(xiě)在論證中。液晶字符初始化液晶初始化輸入1Hz的正弦信號(hào)根據(jù)按下的按鍵，修改輸出波形和頻率值輸出設(shè)定的波形和頻率值有按鍵按下？NY 開(kāi)始 結(jié)束 圖5.1 主要流程圖5.2 DDS模塊的設(shè)計(jì)過(guò)程每來(lái)一個(gè)時(shí)鐘脈沖Fclk，N位加法器將頻率控制數(shù)據(jù)X與累加寄存器輸出進(jìn)行累加，然后把相加的結(jié)果Y送到累加寄存器的輸入端。累加寄存器一方面將在上一時(shí)鐘周期作用后所產(chǎn)生的新的相位數(shù)據(jù)反饋到加法器的輸入端，以使加法器在下一時(shí)鐘的作用下繼續(xù)與頻率控制數(shù)據(jù)X相加；另一方面將這個(gè)值作為取樣地址值送入幅度/相位轉(zhuǎn)換電路，幅度/相位轉(zhuǎn)換電路根據(jù)這個(gè)地址輸出相應(yīng)的波形數(shù)據(jù)。最后經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器和低通濾波器將波形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成所需要的模擬波形。相位累加器在基準(zhǔn)時(shí)鐘的作用下，進(jìn)行線(xiàn)性相位累加，當(dāng)相位累加器加滿(mǎn)量時(shí)就會(huì)產(chǎn)生一次溢出，這樣就完成了一個(gè)周期，這個(gè)周期也就是DDS信號(hào)的一頻率周期。DDS模塊流程圖如圖5.2所示。 開(kāi)始輸入數(shù)據(jù)X 全加器數(shù)據(jù)為Y累加寄存器再通過(guò)查表對(duì)應(yīng)出輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換輸出LPF 結(jié)束 如圖5.2 DDS模塊流程圖5.3 鍵盤(pán)掃描程序設(shè)計(jì)鍵盤(pán)掃描程序的流程圖如圖5.3所示。首先，讀取按鍵判斷是不是波形切換鍵按下了，如果波形切換鍵按下，則修改輸出信號(hào)的波形，其次，判斷波形頻率值按鍵是否按下。如果按下后，則根據(jù)按下的是增大頻率值還是減小頻率值來(lái)改變輸出信號(hào)的頻率。 程序的開(kāi)始如果沒(méi)有按下波形的切換鍵和頻率值按鍵就不會(huì)產(chǎn)生結(jié)果，如果下按下波形切換按鍵再按下頻率值按鍵就會(huì)得到波形，依次的按下去就會(huì)得到各個(gè)波形在不同頻率值下面的變化的波形，最后一一的記錄下來(lái)。 開(kāi)始波形切換鍵按下？修改輸出信號(hào)的波形波形輸出頻率值按鍵按下？修改輸出信號(hào)的頻率 結(jié)束NYNY 圖5.3 鍵盤(pán)掃描的流程圖5.4 液晶顯示的流程圖 液晶顯示的流程圖跟鍵盤(pán)掃描的流程圖差不多。首先，程序先確定下這個(gè)波形切換按鍵有沒(méi)有按下，如果按鍵按下的話(huà)，就會(huì)在液晶上顯示對(duì)應(yīng)的輸出波形名稱(chēng)。之后再確定下這個(gè)修改頻率值的按鍵有沒(méi)有按下。如果頻率的按鍵按下的話(huà)，就會(huì)在液晶上顯示出對(duì)應(yīng)的頻率值。也依次的按下去，把得到的波形一一記錄下來(lái)。 6 系統(tǒng)調(diào)試本系統(tǒng)調(diào)試的方法如下：首先，我們先繪制電路板原理圖，確定各個(gè)模塊的功能。在確定原理圖無(wú)誤的情況下，我們開(kāi)始焊接電路板。最后在進(jìn)行實(shí)際的測(cè)試。6.1 系統(tǒng)硬件實(shí)物圖本系統(tǒng)硬件實(shí)物圖如圖6.1所示， 圖6.1 硬件實(shí)物圖6.2 液晶顯示界面本系統(tǒng)液晶顯示界面如圖6.2所示。由下面的圖可以看到，液晶顯示器上的第一行是波形名稱(chēng)，比如現(xiàn)在就是正弦波，第二行顯示是輸出信號(hào)的頻率值的大小。圖6.2 液晶顯示界面6.3 示波器顯示輸出波形6.3.1 輸出正弦波信號(hào)連續(xù)按下實(shí)物的波形切換鍵，直到示波器上的波形為正弦波，再通過(guò)頻率減小按鍵調(diào)節(jié)頻率，使得到的波形相對(duì)穩(wěn)定，最終得到一個(gè)頻率為100Hz的正弦波。波形如圖6.3所示。從下圖中可以看到，數(shù)字示波器上的頻率值為99.8Hz，而我們輸出的頻率是100Hz,可以看出輸出頻率的誤差很小。 圖6.3 輸出波形6.3.2 輸出三角波信號(hào)同樣是按下波形切換鍵得到三角波，再調(diào)節(jié)頻率增減按鍵使輸出的頻率為100Hz如圖6.4所示是輸出頻率是100Hz的三角波。 圖6.4 輸出三角波信號(hào)6.3.3 輸出方波信號(hào)波形跟上面顯示正弦波、方波的操作一樣，最后輸出方波信號(hào)波形如圖6.5所示。此時(shí)輸出方波信號(hào)的頻率是50Hz。 圖6.5 輸出方波信號(hào)6.3.4 輸出其他頻率的信號(hào)輸出234Hz三角波信號(hào)，則下面液晶顯示的波形名字跟頻率如圖6.6所示，輸出信號(hào)的波形在示波器顯示圖形如圖6.7所示。 圖6.6 液晶顯示界面圖6.7 示波器顯示234Hz的三角波6.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析本設(shè)計(jì)的結(jié)果是很容易的從示波器跟顯示器上看到的，波形對(duì)應(yīng)不同的頻率會(huì)使其周期不一樣，我們可以清楚的讀出各個(gè)波形在不同頻率上的周期等數(shù)據(jù)，也可以通過(guò)看圖自己計(jì)算出波形的周期，再對(duì)應(yīng)下顯示器上的數(shù)據(jù)，對(duì)比下看看有何差異。通過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)二者的大小基本一樣。結(jié)束語(yǔ)通過(guò)這幾個(gè)月的設(shè)計(jì)實(shí)踐中，最終完成了這個(gè)任意波形發(fā)生器的設(shè)計(jì)，自己確實(shí)付出了許多汗水，但最終收獲許多。本次設(shè)計(jì)主要基于單片機(jī)STC89C52，再加上DDS技術(shù)，最后通過(guò)自己的焊接來(lái)完成這個(gè)發(fā)生器的設(shè)計(jì)。首先根據(jù)課題的任務(wù)書(shū)構(gòu)思出設(shè)計(jì)的基本方向，再畫(huà)出這個(gè)設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)框圖，把它分成各個(gè)不同的功能模塊，然后根據(jù)不同功能模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的功能。本設(shè)計(jì)主要是利用的STC89C52單片機(jī)和AD9833芯片來(lái)完成這個(gè)電路要求的輸出波形。產(chǎn)生的波形都具有頻率，周期及占空比等可調(diào)操作。為了能控制顯示波形的頻率與幅度就只能采用編程的方法了，開(kāi)始我對(duì)編程一竅不通，但為了這個(gè)設(shè)計(jì)，我詢(xún)問(wèn)了好多老師和翻閱了好多書(shū)籍，最終完成了這個(gè)設(shè)計(jì)編程的部分。我認(rèn)為只要自己花費(fèi)了時(shí)間，就一定會(huì)得到眷顧的。之后再根據(jù)框圖一步步的完成開(kāi)始構(gòu)想的要求，最后完成了老師安排的任務(wù)，但是其中也有一起錯(cuò)誤，比如實(shí)現(xiàn)的波形不是那么完美，不能顯示老師提出的遞增的正弦信號(hào)，雖然這次沒(méi)有完成的很好，在以后我會(huì)更加的充實(shí)自己的知識(shí)。這個(gè)設(shè)計(jì)能更好的讓同學(xué)們分析各個(gè)波形的特性跟產(chǎn)生，可它由于頻率值有誤差，會(huì)使波形有點(diǎn)失真。由于本人的能力有限，在芯片的選擇上過(guò)于簡(jiǎn)單跟廉價(jià)，以至于有好多改進(jìn)措施，比如能產(chǎn)生一些不周期的波形，一次顯示多種波形等，我會(huì)在接下來(lái)的時(shí)間慢慢修改的。最后感謝老師讓我來(lái)做這個(gè)設(shè)計(jì)，我也會(huì)盡力完成的。 致 謝一個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成，見(jiàn)證的是一個(gè)人的成長(zhǎng)過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中有對(duì)我們給予直接幫助老師和同學(xué)，還有一些默默的在我們身后一直支持我的家人們。在這個(gè)將要離開(kāi)學(xué)校踏上社會(huì)的我們，必須要學(xué)會(huì)去感恩，在以后的日子里也要做個(gè)能幫助別人的人?，F(xiàn)在，我要對(duì)曾經(jīng)給過(guò)我很大幫助的的人說(shuō)聲謝謝，因?yàn)槟銈兊拇嬖诓艜?huì)讓我懂得什么是感恩。在這個(gè)時(shí)候我會(huì)把我所做出的成果獻(xiàn)給養(yǎng)育我多年的父母，是他們的辛苦勞作才會(huì)給予我學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。我知道今天我所有成功的喜悅都離不開(kāi)他們揮灑的每滴汗水和提供給我的血汗錢(qián)。也要特別感謝傳道授業(yè)的老師們及指導(dǎo)我的鄒老師，他們?cè)谖覍W(xué)習(xí)的過(guò)程中給予了我很大的幫助和啟迪，從他們的身上我學(xué)到了許多書(shū)本以外的知識(shí)，他們也不斷地告訴我生活中的一些閱歷。同樣感謝那些在大學(xué)學(xué)習(xí)生活中幫助過(guò)我鼓勵(lì)過(guò)我的同學(xué)們和朋友們。感謝他們陪伴我這么多年，我眼前不停的顯現(xiàn)那些我們一起瘋狂的場(chǎng)景，真的很感謝你們！參 考 文 獻(xiàn)1 趙文博. 新型常用集成電路速查手冊(cè)M. 北京：人民郵電出版社，2006.2 童詩(shī)白模擬電子技術(shù)( 第三版) M北京： 高等教育出版社2001 3 季曉衡單片機(jī)C程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例M北京：人民郵電出版社，2003-7.4 張肅問(wèn) 陸兆熊高頻電子線(xiàn)路M北京：高等教育出版社，1996. 5 郭書(shū)軍，王玉花基于SOPC的DDS信號(hào)源的實(shí)現(xiàn)J電視技術(shù)，2005.6 潘松,黃繼業(yè)EDA技術(shù)實(shí)用教程( 第一版) M北京：科學(xué)出版， 2002 7 程佩清數(shù)字信號(hào)處理M.北京：清華大學(xué)出版社，2001-8. 8 任光亮，呂顯哉頻率捷變引信研究J探測(cè)與控制學(xué)報(bào)，1996-3.9 詹衛(wèi)前，耿德根Atemga8原理及應(yīng)用手冊(cè)M北京：清華大學(xué)出版社，2003 10 王玉珍，李袁柳直接數(shù)字式合成技術(shù)之研究J宇航計(jì)測(cè)技術(shù)，2004. 11 陳尚松，雷加，郭慶電子測(cè)量與儀器M北京：電子工業(yè)出版社，2005 12 湯漢屏，直接數(shù)字頻率合成雜散抑制方法的研究J電訊技術(shù)2000 13 王曉音，聶裕平，龐偉正DDS輸出頻譜雜散的抑制J電子對(duì)抗技術(shù)200314 康華光電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分M北京：高等教育出版社，1999. 15 楊波，胡建平一種BIN碼與BCD碼轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)z200附錄A 整體電路圖原理圖：實(shí)物圖：附錄B 程序清單部分程序/-/功能：循環(huán)輸出1KHz方波，正弦波。三角波等/接口：DAT - P1.0/ CLK - P1.1/ FNC - P1.2/-/定義頭文件# include # include # include # include LCD.Hunsigned long set=0;double set_n=0;unsigned char label_n=0;unsigned long f_value=100;/-/sbit ad9833_sdata =P35;sbit ad9833_sclk =P36;sbit ad9833_fsync =P37;sbit wave=P10;sbit labe