基于STM32的信號發(fā)生器設(shè)計論文

ABSTRACT摘要PAGE52PAGE51摘要信號發(fā)生器是一種能產(chǎn)生多個函數(shù)信號的的儀器，常見的有正弦波、方波、三角波等。在電子技術(shù)飛速發(fā)展的今天，信號發(fā)生器作為各種信號源無論在實驗室還是在設(shè)備檢測中已經(jīng)具有十分廣泛的用途。傳統(tǒng)的信號發(fā)生器大多是基于模擬電子技術(shù)設(shè)計制作的，這種信號源制作簡單，成本低廉，但是它的缺點也很多，比如不便于存儲，頻率穩(wěn)定度差，失真度高等。DDS是以全數(shù)字技術(shù)，從相位概念出發(fā)直接合成所需波形的一種新的合成原理。本設(shè)計采用DDS和單片機技術(shù)相結(jié)合，以STM32F103RBT6芯片及AD9834為核心設(shè)計了一種幅度、相位、頻率都可調(diào)節(jié)的信號發(fā)生器，它不僅能克服傳統(tǒng)的正弦波信號發(fā)生器的缺點，而且由模擬乘法器產(chǎn)生調(diào)幅電路、采用數(shù)字鍵控的方法實現(xiàn)二進制PSK、ASK信號，且頻帶較寬、頻率穩(wěn)定度高，波形良好。該信號發(fā)生器具有更強的市場競爭力，在跳頻技術(shù)、無線電通信技術(shù)方面具有比較廣闊的發(fā)展前景。關(guān)鍵字：信號發(fā)生器，STM32F103RBT6，DDS，AD9834AbstractABSTRACTSignalgeneratorcangeneratemultiplefunctionsisasignaloftheinstrument,commonhaveasinewave,squarewave,trianglewave,etc.Intoday'srapiddevelopmentofelectronictechnology,signalgeneratorasavarietyofsignalsourceinthelaboratoryorintheequipmenttestinghasaverywiderangeofUSES.Most

of

the

traditional

sine

wave

signal

generator

is

designed

based

on

analog

electronic

technology,

this

is

simple

and

low

cost

production

source,

but

it

has

many

shortcomings,

such

as

it

is

not

easy

to

store,its

frequency

stability

is

poor,

high

distortion

and

so

on.

DDS

is

a

new

synthetic

principle

which

based

on

the

all-digital

technology,

starting

from

the

concept

of

phase

direct

synthesis

of

waveforms

required.This

design

uses

DDS

and

microcontroller

technology,

the

AD9850

DDS

chip

to

the

core

,design

a

sine

wave

signal

generator,whose

magnitude,

phase,

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can

be

regulated.It’s

not

only

can

overcome

the

traditional

shortcomings

of

the

sine

wave

signal

generator,

and

the

amplitude

circuit

is

produced

by

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analog

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,

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digital

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is

used

to

achieve

binary

PSK,

ASK

signal,

and

it

has

wide

band,

high

frequency

stability,

wave

good.

The

signal

generator

has

a

stronger

market

competitiveness,

in

the

frequency

hopping,

radio

communication

technology

has

relatively

broad

prospects

for

development.Keywords:signalgenerator,STM32F103RBT6,DDS,AD9834 目錄目錄目錄第1章 引言 11.1選題背景 11.2研究目標(biāo)和意義 21.3研究思路 2第2章 方案論證 32.1主控制器 32.2信號發(fā)生源 42.3系統(tǒng)穩(wěn)壓模塊 52.4DDS穩(wěn)壓模塊 52.5頻率控制模塊 52.6串口模塊 62.7顯示模塊 6第3章 硬件模塊詳解 83.1STM32F103RBT6簡介 83.1.1綜述 83.1.2結(jié)構(gòu)概覽 83.1.3特性 93.1.4芯片引腳排列說明 103.2信號發(fā)生模塊 123.2.1綜述 123.2.2特點和優(yōu)勢 123.2.3芯片引腳排列及功能 133.3正弦調(diào)制信號的產(chǎn)生 153.4三角波調(diào)制信號的產(chǎn)生 163.5LCD顯示器 173.5.1綜述 173.5.2基本特征 173.5.3控制器接口信號說明 18第4章 硬件電路設(shè)計 204.1STM32主控電路及液晶顯示電路 204.2AD9834信號源模塊 224.3系統(tǒng)電源模塊及DDS電源 234.4控制模塊 244.5串口模塊 24第5章 系統(tǒng)軟件設(shè)計及調(diào)試 265.1Keil軟件的介紹 265.2系統(tǒng)軟件設(shè)計 275.2.1軟件流程圖 285.2.2系統(tǒng)軟件設(shè)計原理 285.3信號產(chǎn)生的程序 295.4測試儀器 315.4.1技術(shù)性能 345.5指標(biāo)測試 345.5.1正弦波指標(biāo)測試 345.5.2三角波指標(biāo)測試 345.5.3方波指標(biāo)測試 345.6測試結(jié)果 35參考文獻 38致謝 39附錄 40附錄一：原理圖及PCB圖 40外文資料原文 41譯文 47電子科技大學(xué)成都學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計論文第1章引言引言選題背景信號源作為一種信號產(chǎn)生的裝置已經(jīng)越來越受到人們的重視，它可以根據(jù)用戶的要求，產(chǎn)生自己需要的波形，具有重復(fù)性好，實時性強等優(yōu)點，已經(jīng)逐步取代了傳統(tǒng)的函數(shù)發(fā)生器。當(dāng)今高性能的信號源均通過頻率合成技術(shù)來實現(xiàn)，隨著計算機、數(shù)字集成電路和微電子技術(shù)的發(fā)展，頻率合成技術(shù)有了新的突破—直接數(shù)字頻率合成技術(shù)DDS(DirectDigitalSynthesis)，他是將先進的數(shù)字信號處理理論與方法導(dǎo)入到信號合成領(lǐng)域的一項新技術(shù)，它的出現(xiàn)為進一步提高信號的頻率穩(wěn)定度提供了新的解決方法。同時，隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，尤其是單片機技術(shù)的發(fā)展，智能儀器也有了新的進展，功能更加完善，性能也更加可靠，智能程度也不斷提高。本課題的目的就是依據(jù)DDS原理設(shè)計開發(fā)出一個能產(chǎn)生正弦波，且能產(chǎn)生幅度調(diào)制（AM）信號電路，產(chǎn)生模擬調(diào)制（FM）信號電路，產(chǎn)生二進制PSK，ASK信號電路[1]。近幾年超高速數(shù)字電路的發(fā)展以及對DDS的深入研究，DDS的最高工作頻率以及噪聲性能已接近并達到鎖相頻率合成器相當(dāng)?shù)乃?。隨著這種頻率合成技術(shù)的發(fā)展，其已廣泛應(yīng)用于通訊、導(dǎo)航、雷達、遙控遙測、電子對抗以及現(xiàn)代化的儀器儀表工業(yè)等領(lǐng)域。隨著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，目前高超性能優(yōu)良的DDS產(chǎn)品不斷推出，主要有Qualcomm、AD、Sciteg和Stanford等公司單片電路（monolithic）。Qualcomm公司推出了DDS系列Q2220、Q2230、Q2334、Q2240、Q2368，其中Q2368的時鐘頻率為130MHz，分辨率為0.03Hz，雜散控制為-76dB，變頻時間為0.1μs;美國AD公司也相繼推出了他們的DDS系列：AD9850、AD9851、可以實現(xiàn)線性調(diào)頻的AD9852、兩路正交輸出的AD9854以及以DDS為核心的QPSK調(diào)制器AD9853、數(shù)字上變頻器AD9856和AD9857。AD公司的DDS系列產(chǎn)品以其較高的性能價格比，目前取得了極為廣泛的應(yīng)用。研究目標(biāo)和意義該畢業(yè)設(shè)計的研究和制作全面說明了對低頻信號發(fā)生器系統(tǒng)要有一個全面的了解，對低頻信號的發(fā)生原理要理解掌握，以及低頻信號發(fā)生器工作流程：博興的設(shè)定、DAC應(yīng)用、新型微處理器系統(tǒng)控制、低噪聲LDO電源、顯示模塊、鍵盤、低噪聲放大器等各模塊之間通信，各部分要熟練連接調(diào)試。能夠正確了解常規(guī)芯片的使用方法，掌握簡單的信號發(fā)生器應(yīng)用系統(tǒng)軟硬件的設(shè)計方法。進一步鍛煉我們在信號處理方面的實際動手能力和工作能力。研究思路（1）掌握相關(guān)電子電路，微處理器基礎(chǔ)理論知識和設(shè)計方法；（2）熟悉信號產(chǎn)生的原理；（3）利用相應(yīng)微處理器完成信號發(fā)生系統(tǒng)的設(shè)計，使信號頻率可調(diào)以及相關(guān)信息顯示。第2章方案論證方案論證根據(jù)題目要求，本系統(tǒng)主要由主控制器模塊、DDS模塊、系統(tǒng)穩(wěn)壓模塊、DDS穩(wěn)壓模塊、頻率控制模塊、串口模塊和顯示模塊構(gòu)成。如圖2-1：主控制器模塊主控制器模塊DDS模塊系統(tǒng)穩(wěn)壓模塊DDS穩(wěn)壓模塊串口模塊顯示模塊頻率控制模塊系統(tǒng)原理圖主控制器方案一：采用通用的51單片機AT89S52作為主控制器，完成數(shù)據(jù)處理，DDS的頻率輸出控制，鍵盤的掃描及液晶顯示器的顯示控制等。由于51單片機內(nèi)部的RAM和ROM都比較小，考慮到實現(xiàn)本系統(tǒng)需要大量的數(shù)據(jù)處理及液晶顯示需占用大量的ROM資源等，用51單片機實現(xiàn)本系統(tǒng)就需外擴RAM和ROM，實現(xiàn)起來比較麻煩。而且本系統(tǒng)需要用A/D轉(zhuǎn)換器采樣調(diào)制信號實現(xiàn)調(diào)頻信號的輸出，使用51單片機就需外擴一片A/D轉(zhuǎn)換芯片，實現(xiàn)也比較麻煩。而且基于整個系統(tǒng)的速度要求，51單片機也不能滿足要求。方案二：采用意法半導(dǎo)體公司的32位微處理器STM32F103RBT6作為主控制器。由于STM32F103RBT6內(nèi)置有20K的SRAM和128K字的內(nèi)存FLASH，能滿足本系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理及液晶顯示所需數(shù)據(jù)的存儲要求CPU時鐘頻率高達72MHz，能滿足速度要求；集成有12位電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC，可以滿足系統(tǒng)采樣調(diào)制信號的要求；一片STM32F103RBT6就可以完成整個系統(tǒng)的主要功能，基本不需要擴展其他器件，不僅體積小而且可靠性高。采用C語言編程，簡單方便，使開發(fā)更加容易，整個系統(tǒng)更加簡單。方案二：采用凌陽公司的16位單片機SPCE061A作為主控制器。由于SPCE061A內(nèi)置有2K字的SRAM和32K字的內(nèi)存FLASH，能滿足本系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理及液晶顯示所需數(shù)據(jù)的存儲要求CPU時鐘頻率高達49.152MHz，不能能滿足速度要求；集成有7通道10位電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC，可以滿足系統(tǒng)采樣調(diào)制信號的要求；一片凌陽SPCE061A單片機就可以完成整個系統(tǒng)的主要功能，基本不需要擴展其他器件，不僅體積小而且可靠性高。而且凌陽單片機具有C語言風(fēng)格的匯編語言，有與標(biāo)準(zhǔn)C兼容的C語言，C語言函數(shù)可以與匯編函數(shù)互相調(diào)用，使其開發(fā)更加容易，但是由于處理速度不高，因此不能滿足要求綜上所述，本系統(tǒng)采用方案二，利用STM32F103RBT6作為主控芯片。信號發(fā)生源方案一：采用反饋型LC振蕩原理，選擇合適的電容、電感就能產(chǎn)生相應(yīng)的正弦信號。此方案器件比較簡單，但是難以達到高精度的程控調(diào)節(jié)，而且穩(wěn)定度不高，故不采用。方案二：采用DDS技術(shù)的基本原理。DDS技術(shù)是基于Nyquist采樣定理，將模擬信號進行采集，經(jīng)量化后存入存儲器中（查找表），通過CPLD或者FPGA進行尋址查表輸出波形的數(shù)據(jù)，再經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換濾波即可恢復(fù)原波形。根據(jù)Nyquist采樣定理知，要使信號能夠恢復(fù)，必須滿足采樣頻率大于被采樣信號最高頻率的2倍，否則將產(chǎn)生混疊，經(jīng)D/A不能恢復(fù)原信號。此方案產(chǎn)生的波形比較穩(wěn)定，在高頻輸出時會產(chǎn)生失真，而且電路比較復(fù)雜，故不采用。方案三：直接采用DDS集成芯片。AD9834是AD公司生產(chǎn)的DDS芯片，帶并行和串行加載方式，AD9834內(nèi)含可編程DDS系統(tǒng)和高速比較器,能實現(xiàn)全數(shù)字編程控制的頻率合成。由于DDS集成芯片能達到要求，而且節(jié)省硬件電路，程控調(diào)節(jié)能夠方便實現(xiàn)，本設(shè)計采用方案三，作為1K～35MHz信號發(fā)生源。系統(tǒng)穩(wěn)壓模塊該MIC5219是具有高的高效線性電壓調(diào)節(jié)器峰值輸出電流能力，非常低的壓差電壓，不到1％的輸出電壓精度更好。差一般為10mV，在輕載和小于500mV的滿負荷。該MIC5219的目的是提供一個峰值輸出電流為啟動條件，其中高浪涌電流要求。它具有一個500mA峰值輸出評級。連續(xù)輸出電流只由封裝和布局的限制。該MIC5219可以啟用或由CMOS或關(guān)閉TTL兼容的信號。禁用時，功耗降至近于零。差的接地電流被最小化，以有助于延長電池壽命。其他主要功能包括的反相電池保護，電流限制，過溫關(guān)斷，并用一個超低噪聲的選擇的低噪聲性能。由于STM32F103是一款低功耗芯片，并且只具有少量外設(shè)，故采用體積十分小巧的MIC5219穩(wěn)壓芯片。DDS穩(wěn)壓模塊采用AM1117線性穩(wěn)壓芯片，AMS1117的片上微調(diào)把基準(zhǔn)電壓調(diào)整到1%的誤差以內(nèi)，而且電流限制也得到了調(diào)整，以盡量減少因穩(wěn)壓器和電源電路超載而造成的壓力使DDS芯片工作電壓平穩(wěn)，減少對信號源造成的雜波干擾。頻率控制模塊方案一：使用變?nèi)荻O管直接調(diào)頻。變?nèi)荻O管是根據(jù)PN結(jié)的結(jié)電容隨反向電壓改變而變化的原理設(shè)計的一種二極管。加反向偏壓時，變?nèi)荻O管呈現(xiàn)一個較大的結(jié)電容。變?nèi)荻O管要并接在產(chǎn)生中心頻率振蕩的選頻網(wǎng)絡(luò)的兩端，并加上調(diào)制信號，使中心頻率隨調(diào)制信號的幅值的改變而改變，從而達到調(diào)頻作用。但是本方案會使電路產(chǎn)生的頻偏不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生中心頻率偏移。方案二：采用鎖相環(huán)進行調(diào)制，采用鎖相環(huán)路調(diào)頻，能夠達到中心頻率高度穩(wěn)定的調(diào)頻信號。由于鎖相環(huán)能跟蹤并鎖定中心頻率。從而使中心頻率有足夠高的穩(wěn)定度。而調(diào)制信號就加在VCO（壓控振蕩器）的輸入端，從而使中心頻率隨調(diào)制信號的幅值的改變而改變。本方案比較直觀，而且中心頻率和頻偏都比較準(zhǔn)確，但是電路復(fù)雜，故不采用。方案三：STM32F103RBT6內(nèi)部集成有12位ADC?？上葘⒄{(diào)制信號離散化，當(dāng)采集完一個周期（1ms）的數(shù)據(jù)后，計算出每相鄰兩個抽樣點的偏移量，這樣就可以根據(jù)偏移量控制改變DDS的輸出頻率，從而達到調(diào)頻效果，而且硬件只需要使用彈性按鍵。綜上所述，本次設(shè)計采用方案三。串口模塊方案一：使用CH340串口芯片。CH340是一個USB總線的轉(zhuǎn)接芯片，實現(xiàn)USB轉(zhuǎn)串口、USB轉(zhuǎn)IrDA紅外或者USB轉(zhuǎn)打印口。

在串口方式下，CH340提供常用的MODEM聯(lián)絡(luò)信號，用于為計算機擴展異步串口，或者將普通的串口設(shè)備直接升級到USB總線。CH340是一款十分優(yōu)秀的TTL電平轉(zhuǎn)換芯片，可以將USB直接轉(zhuǎn)換為TTL電平與主控制器UART進行通信。但是因為電路較為復(fù)雜，顧不采用。方案二：使用CP2102串口芯片。CP2102其集成度高，內(nèi)置USB2.0全速功能控制器、USB收發(fā)器、晶體振蕩器、EEPROM及異步串行數(shù)據(jù)總線（UART），支持調(diào)制解調(diào)器全功能信號，無需任何外部的USB器件。CP2102與其他USB-UART轉(zhuǎn)接電路的工作原理類似，通過驅(qū)動程序?qū)C的USB口虛擬成COM口以達到擴展的目的。CP2102是一款高度集成的電平轉(zhuǎn)換芯片，性能十分優(yōu)秀，整體電路十分簡單、整潔。綜上所述，采用方案二CP2102作為串口模塊芯片。顯示模塊 方案一：采用LCD1602顯示屏。工業(yè)字符型液晶，能夠同時顯示16x02即32個字符。1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊。它由若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此所以它不能很好地顯示圖形（用自定義CGRAM，顯示效果也不好）。1602LCD是指顯示的內(nèi)容為16X2,即可以顯示兩行，每行16個字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。市面上字符液晶大多數(shù)是基于HD44780液晶芯片的，控制原理是完全相同的，因此基于HD44780寫的控制程序可以很方便地應(yīng)用于市面上大部分的字符型液晶。但不能顯示中文，因此不能直觀的表現(xiàn)顯示數(shù)據(jù)。方案二：采用LCD12864顯示屏。帶中文字庫的LCD12864是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128×64,內(nèi)置8192個16*16點漢字，和128個16*8點ASCII字符集.利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機交互圖形界面。可以顯示8×4行16×16點陣的漢字，也可完成圖形顯示，低電壓低功耗是其又一顯著特點。底層驅(qū)動代碼簡單易操作。十分符合系統(tǒng)要求。方案三：采用LED數(shù)碼管顯示。led數(shù)碼管（LEDSegmentDisplays）由多個發(fā)光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個筆劃，公共電極。數(shù)碼管實際上是由七個發(fā)光管組成8字形構(gòu)成的，加上小數(shù)點就是8個。這些段分別由字母a,b,c,d,e,f,g,dp來表示。可放在PCB電路板上按紅綠藍順序呈直線排列，以專用驅(qū)動芯片控制，構(gòu)成變化無窮的色彩和圖形。外殼采用阻燃PC塑料制作，強度高，抗沖擊，抗老化，防紫外線，防塵，防潮。LED護欄管具有功耗小，無熱量，耐沖擊，長壽命等優(yōu)點，配合控制器，即可實現(xiàn)流水，漸變，跳變，追逐等效果。但因為顯示內(nèi)容不多，顧不采用。綜上所述，采用方案二采用LCD12864作為顯示模塊。第3章硬件模塊詳解硬件模塊詳解STM32F103RBT6簡介綜述STM32F103RBT6是ST公司基于ARM最新Cortex-M3架構(gòu)內(nèi)核的32位處理其產(chǎn)品，內(nèi)置128KB的FLASH、20K的RAM、12位AD、4個16位定時器和3路UART通信口等多種資源，時鐘頻率最高可達72MHz。結(jié)構(gòu)概覽內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖特性◆STM32F103RBT6封裝：LQFP64◆內(nèi)核：ARM32位Cortex-M3CPU,72MHz，90DMIPS1.25DMIPSMH,單周期乘法和硬件除法,通用增強型,內(nèi)嵌中斷控制器有43個可屏蔽中斷通道,采用尾鏈(tailchaining)技術(shù)的中斷處理（降至6個CPU周期）?！鬝TM32F103RBT6內(nèi)置128KB的Flash，最多內(nèi)嵌20KB的SRAM，以CPU時鐘速度訪問（讀/寫），0等待狀態(tài)◆時鐘，復(fù)位(RESET)，電源管理：-2.0~3.6伏供電和I/O-POR,PDR,可編程電壓監(jiān)測器（PVD）–-4~16MHz石英振蕩器-內(nèi)置8MHz廠家校準(zhǔn)RC-內(nèi)置32kHzRC-為RTC專用的32kHz振蕩器及校準(zhǔn)◆STM32F103RBT6具有低功耗：-睡眠，終止，待機三種模式-VBAT為RTC和備份寄存器供電◆2x12-bit,1μs數(shù)模轉(zhuǎn)換器(16通道)-轉(zhuǎn)換范圍2.0至3.6伏-雙采樣保持功能-與先進的控制定時器同步-溫度傳感器◆DMA:-7通道DMA控制器-支持的外設(shè)，定時器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器，SPI接口，i2c接口，USART接口◆DEBUG模式-串行線debug（SWD）和JTAG接口◆STM32F103RBT6有80個快速I/O端口-32/49/805V-tolerantI/Os-不可中斷的讀/修改/寫操作-16個外部中斷向量全可映射◆7個定時器-三個16位定時器，每個有4個IC/OC/PWM或脈沖計數(shù)器-6通道16位先進控制定時器：多達6個PWM輸出死區(qū)時間生成和急停-2個16位監(jiān)視定時器(IndependentandWindow)-SysTick定時器：24位遞減計數(shù)器◆STM32F103RBT6多達9個通信接口-多達2個IC接口（支持SMBus/PMBus）-多達3個USART（ISO7816接口，LIN，紅外線功能，調(diào)制解調(diào)器控制）-2個SPI接口（18Mbit/s）芯片引腳排列說明STM32F103RBT6有64個引腳，采用LQFP64封裝形式；排列如下圖3-2、圖3-3：芯片原理圖芯片封裝圖信號發(fā)生模塊信號發(fā)生模塊主要部分是AD9834。綜述AD9834是一款75MHz、低功耗DDS器件，能夠產(chǎn)生高性能正弦波和三角波輸出。其片內(nèi)還集成一個比較器，支持產(chǎn)生方波以用于時鐘發(fā)生。當(dāng)供電電壓為3V時，其功耗僅為20mW，非常適合對功耗敏感的應(yīng)用。AD9834提供相位調(diào)制和頻率調(diào)制功能。頻率寄存器為28位；時鐘速率為75MHz，可以實現(xiàn)0.28Hz的分辨率。同樣，時鐘速率為1MHz時，AD9834可以實現(xiàn)0.004Hz的分辨率。影響頻率和相位調(diào)制的方法是通過串行接口加載寄存器，然后通過軟件或FSELECT/PSELECT引腳切換寄存器。AD9834通過一個三線式串行接口寫入數(shù)據(jù)。該串行接口能夠以最高40MHz的時鐘速率工作，并且與DSP和微控制器標(biāo)準(zhǔn)兼容。該器件采用2.3V至5.5V電源供電。模擬和數(shù)字部分彼此獨立，可以采用不同的電源供電；例如，AVDD可以是5V，而DVDD可以是3V。AD9834具有掉電引腳(SLEEP)，支持從外部控制掉電模式。器件中不用的部分可以掉電，以將功耗降至最低。例如，在產(chǎn)生時鐘輸出時，可以關(guān)斷DAC。特點和優(yōu)勢窄帶SFDR>72dB電源電壓范圍：2.3V至5.5V電源供電輸出頻率最高達37.5MHz正弦波輸出/三角波輸出片上集成比較器式SPI接口擴展溫度范圍：?40°C至+105°C掉電選項功耗：20mW（3V時）20引腳TSSOP芯片引腳排列及功能FSADJUST（1腳）：全面調(diào)控。在此腳與AGND有個電阻RSET。這決定整個DA轉(zhuǎn)換的電流的幅度。電流和RSET的關(guān)系IOUTFULLSCALE=18*FSADJUST/RSET。FSADJUST=1.15V(額定),REST=6.8Ω(典型值)。REFOUT（2腳）：輸出參考電壓。芯片內(nèi)已有一個1.2V的電壓參考值。COMP（3腳）：DA轉(zhuǎn)換偏壓。用來耦合偏置電壓。AVDD（4腳）：模擬部分正極電源。范圍2.3V~5.5V，在AVDD和AGND之間應(yīng)加一個0.1uF的去耦電容。DVDD（5腳）：數(shù)字部分正極電源。CAP/2.5V（6腳）：數(shù)字電路運行在2.5V下。此電源產(chǎn)生于DVDD，用的是板上調(diào)節(jié)器。這個調(diào)節(jié)器需要一個100nF的去耦電容，接在此腳和DGND間，如果DVDD<=2.7V，那么此引腳應(yīng)與DVDD短接。DGND（7腳）：數(shù)字的接地。MCLK（8腳）：數(shù)字時鐘輸入端。DDS輸出地頻率表述為主時鐘頻率的二進制小數(shù)形式。此輸出地頻率精確度和相位噪聲由這個時鐘決定。FSELECT（9腳）：頻率選擇輸入端。FSELECT控制頻率寄存器，F(xiàn)REQ0、FREQ1，這用在相位累加器。要用的頻率寄存器可以由FSELECT或FSEL位來選擇。當(dāng)FSEL位選擇頻率寄存器時，則FSELECT接于COMS的高或低。PSELECT（10腳）：相位選擇輸入端，PSELECT控制相位寄存器,PHASE0/PHASE1,增加到相位累加器的輸出，要用相位寄存器時可由FSELECT腳或PSEL位來選擇，當(dāng)由FSEL位控制時，F(xiàn)SELECT腳應(yīng)接在CMOS的高或低。RESET（11腳）：激活高數(shù)字輸入端。此引腳復(fù)位相應(yīng)的內(nèi)部寄存器置0，這相當(dāng)于部分模擬輸出。RESET不會影響地址存儲器。SLEEP（12腳）：激活高位數(shù)字輸入端，當(dāng)此引腳置高，DA轉(zhuǎn)換關(guān)閉。此引腳一樣有控制SLEEP12位的功能。SDATA（13腳）：數(shù)據(jù)串口輸入端。16位數(shù)據(jù)由此輸入。SCLK（14腳）：串行時鐘輸入。SCLK的每個下降沿就將一位輸入AD9834。FSYNC（15腳）：激活地位控制輸入端。此為輸入數(shù)據(jù)的幀同步信號。當(dāng)FSYNC拉低，內(nèi)部邏輯電路就會告知芯片一位新的字節(jié)進入了。SIGNBITOUT（16腳）：邏輯輸出。此引腳可以輸出比較器的輸出，也可輸出來自NCO的MSB，在寄存器置位POPBITEN可以使能此腳，DIGN/PIB為決定是比較器輸出還是來自NCO的MSB輸出。VIN（17腳）：比較器輸入端。比較器能夠由正弦波DA轉(zhuǎn)換的輸出產(chǎn)生方波。在接入比較器之前DA的輸出應(yīng)適當(dāng)濾波以減小抖動。當(dāng)置位OPBITEN和SIGN/PIB寄存器以置1，比較器輸入接VINAGND（18腳）：模擬的接地。IOUT（19腳），IOUTB（20腳）：電流輸出。這是一個高阻抗電流源。像200Ω電阻接于IOUT和AGND之間。IOUTB應(yīng)該在AGND之間接200的外部電阻，也可直接接AGND，建議在AGND間接一個20pF電容防止時鐘饋通AD9834采用TSSOP-20封裝，引腳分布如下圖3-4：芯片引腳分布圖正弦調(diào)制信號的產(chǎn)生1K正弦調(diào)制信號的產(chǎn)生采用DDS技術(shù)。DDS技術(shù)采用全數(shù)字技術(shù)實現(xiàn)頻率合成，和其它一般的頻率合成技術(shù)相比，有一些突出的優(yōu)點和獨特的性能：DDS在相對帶寬、頻率轉(zhuǎn)換時間、頻率分辨率、相位連續(xù)性、正交輸出以及集成化等一系列性能指標(biāo)方面遠遠超過了傳統(tǒng)頻率合成技術(shù)所能達到的水平。DDS的實現(xiàn)原理如下圖3-5：DDS實現(xiàn)原理DDS技術(shù)的實現(xiàn)依賴于高速、高性能的數(shù)字器件。可編程邏輯器件以其速度高、規(guī)模大、可編程，以及有強大EDA軟件支持等特性，十分適合實現(xiàn)頻率的合成。由于本系統(tǒng)要求產(chǎn)生1KHz的正弦調(diào)制信號,失真度要求要小,而且穩(wěn)定性要好,DDS的失真度除受D/A轉(zhuǎn)換器本身的噪聲影響外，還與存儲深度M和D/A字長有密切關(guān)系，設(shè)q為均勻量化間隔，其失真度近似數(shù)學(xué)關(guān)系為：=*100%（3-1）本系統(tǒng)的量化級為256（8位DAC），經(jīng)計算其失真度約為5.676%，可以滿足設(shè)計要求。DDS設(shè)計電路產(chǎn)生的波形存在高次諧波，須進行低通濾波使波形平滑，為使通帶內(nèi)的起伏最小，我們采用了巴特沃斯二階低通濾波器，如圖3-6。巴特沃思二階低通濾波器的截止頻率為fc=1/2πRC。由于只需產(chǎn)生1KHz的正弦信號，本系統(tǒng)設(shè)計的濾波器的截至頻率為2KHz，選取C=1uf，經(jīng)計算取R=80Ω。二階巴特沃思濾波器三角波調(diào)制信號的產(chǎn)生它首先對需要產(chǎn)生的信號波形進行采樣和量化，然后存入存儲器作為待產(chǎn)生信號波形的數(shù)據(jù)表。輸出信號波形時，電路在一個高穩(wěn)定時鐘控制下從數(shù)據(jù)表中依次讀出信號波形的數(shù)據(jù)，產(chǎn)生過數(shù)字化的信號，這個信號再通過DAC轉(zhuǎn)換成所需的模擬信號波形。它的核心是相位累加器，由N位加法器與N位相位寄存器構(gòu)成，類似一個簡單的計數(shù)器。加法器將頻率控制字與累加寄存器輸出的累加相位數(shù)據(jù)相加，把相加后的結(jié)果送至累加寄存器的數(shù)據(jù)輸入端。這樣，相位累加器在時鐘作用下，不斷對頻率控制字進行線性相位累加。由此可以看出，相位累加器輸出的數(shù)據(jù)就是合成信號的相位，相位累加器的溢出頻率就是DDS輸出的信號頻率。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，通過D/A變換器把數(shù)字量變成模擬量，再經(jīng)過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波信號。在參考頻率為s的情況下，DDS系統(tǒng)輸出信號的頻率f0為：（3-2）輸出信號的頻率分辨率Δf0為:（3-3）LCD顯示器本設(shè)計中采用了LCD12864液晶顯示器，該顯示器是128×64點陣式液晶，其結(jié)構(gòu)框圖見下圖3-7。液晶結(jié)構(gòu)圖綜述帶中文字庫的128X64是一種具有4位/8位并行、2線或3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標(biāo)一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為128×64,內(nèi)置8192個16*16點漢字，和128個16*8點ASCII字符集.利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機交互圖形界面。可以顯示8×4行16×16點陣的漢字，也可完成圖形顯示，低電壓低功耗是其又一顯著特點。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊?；咎卣鳎?）低電源電壓（VDD:+3.0--+5.5V）（2）顯示分辨率:128×64點（3）內(nèi)置漢字字庫，提供8192個16×16點陣漢字(簡繁體可選)（4）內(nèi)置128個16×8點陣字符（5）2MHZ時鐘頻率（6）顯示方式：STN、半透、正顯（7）驅(qū)動方式：1/32DUTY，1/5BIAS（8）視角方向：6點（9）背光方式：側(cè)部高亮白色LED，功耗僅為普通LED的1/5—1/10（10）通訊方式：串行、并選可選（11）內(nèi)置DC-DC轉(zhuǎn)換電路，無需外加負壓（12）無需片選信號，簡化軟件設(shè)計（13）工作溫度:0℃-+55℃,存儲溫度:-20℃-+60℃控制器接口信號說明RS，R/W的配合選擇決定控制界面的4種模式：功能管腳表RSR/W功能說明LLMPU寫指令到指令暫存器（IR）LH讀出忙標(biāo)志（BF）及地址計數(shù)器（AC）的狀態(tài)HLMPU寫入數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)暫存器（DR）HHMPU從數(shù)據(jù)暫存器（DR）中讀出數(shù)據(jù)E信號E狀態(tài)執(zhí)行動作結(jié)果高低I/O緩沖DR配合/W進行寫數(shù)據(jù)或指令高DRI/O緩沖配合R進行讀數(shù)據(jù)或指令低/低高無動作● 忙標(biāo)志:BFBF標(biāo)志提供內(nèi)部工作情況.BF=1表示模塊在進行內(nèi)部操作,此時模塊不接受外部指令和數(shù)據(jù).BF=0時,模塊為準(zhǔn)備狀態(tài),隨時可接受外部指令和數(shù)據(jù).利用STATUSRD指令,可以將BF讀到DB7總線,從而檢驗?zāi)K之工作狀態(tài)?！?字型產(chǎn)生ROM（CGROM）字型產(chǎn)生ROM（CGROM）提供8192個此觸發(fā)器是用于模塊屏幕顯示開和關(guān)的控制。DFF=1為開顯示（DISPLAYON),DDRAM的內(nèi)容就顯示在屏幕上，DFF=0為關(guān)顯示（DISPLAYOFF)。DFF的狀態(tài)是指令DISPLAYON/OFF和RST信號控制的?！耧@示數(shù)據(jù)RAM（DDRAM）模塊內(nèi)部顯示數(shù)據(jù)RAM提供64×2個位元組的空間，最多可控制4行16字（64個字）的中文字型顯示，當(dāng)寫入顯示數(shù)據(jù)RAM時，可分別顯示CGROM與CGRAM的字型；此模塊可顯示三種字型，分別是半角英數(shù)字型(16*8)、CGRAM字型及CGROM的中文字型，三種字型的選擇，由在DDRAM中寫入的編碼選擇，在0000H—0006H的編碼中（其代碼分別是0000、0002、0004、0006共4個）將選擇CGRAM的自定義字型，02H—7FH的編碼中將選擇半角英數(shù)字的字型，至于A1以上的編碼將自動的結(jié)合下一個位元組，組成兩個位元組的編碼形成中文字型的編碼BIG5（A140—D75F），GB（A1A0-F7FFH）。● 字型產(chǎn)生RAM(CGRAM)字型產(chǎn)生RAM提供圖象定義(造字)功能,可以提供四組16×16點的自定義圖象空間，使用者可以將內(nèi)部字型沒有提供的圖象字型自行定義到CGRAM中，便可和CGROM中的定義一樣地通過DDRAM顯示在屏幕中?！?地址計數(shù)器AC地址計數(shù)器是用來貯存DDRAM/CGRAM之一的地址,它可由設(shè)定指令暫存器來改變，之后只要讀取或是寫入DDRAM/CGRAM的值時，地址計數(shù)器的值就會自動加一，當(dāng)RS為“0”時而R/W為“1”時，地址計數(shù)器的值會被讀取到DB6——DB0中?！?光標(biāo)/閃爍控制電路此模塊提供硬體光標(biāo)及閃爍控制電路，由地址計數(shù)器的值來指定DDRAM中的光標(biāo)或閃爍位置。第4章硬件電路設(shè)計硬件電路設(shè)計硬件電路使用AltiumDesigner15設(shè)計完成。主要包括STM32主控電路，AD9834電路，穩(wěn)壓電路，按鍵電路，串口電路，顯示電路。電路設(shè)計自動化EDA（ElectronicDesignAutomation）指的就是將電路設(shè)計中各種工作交由計算機來協(xié)助完成。如電路原理圖（Schematic）的繪制、印刷電路板（PCB）文件的制作、執(zhí)行電路仿真（Simulation）等設(shè)計工作。隨著電子科技的蓬勃發(fā)展，新型元器件層出不窮，電子線路變得越來越復(fù)雜，電路的設(shè)計工作已經(jīng)無法單純依靠手工來完成，電子線路計算機輔助設(shè)計已經(jīng)成為必然趨勢，越來越多的設(shè)計人員使用快捷、高效的CAD設(shè)計軟件來進行輔助電路原理圖、印制電路板圖的設(shè)計，打印各種報表。AltiumDesigner除了全面繼承包括Protel99SE、ProtelDXP在內(nèi)的先前一系列版本的功能和優(yōu)點外，還增加了許多改進和很多高端功能。該平臺拓寬了板級設(shè)計的傳統(tǒng)界面，全面集成了FPGA設(shè)計功能和SOPC設(shè)計實現(xiàn)功能，從而允許工程設(shè)計人員能將系統(tǒng)設(shè)計中的FPGA與PCB設(shè)計及嵌入式設(shè)計集成在一起。由于AltiumDesigner在繼承先前Protel軟件功能的基礎(chǔ)上，綜合了FPGA設(shè)計和嵌入式系統(tǒng)軟件設(shè)計功能，AltiumDesigner對計算機的系統(tǒng)需求比先前的版本要高一些。AltiumDesigner是原Protel軟件開發(fā)商Altium公司推出的一體化的電子產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)，主要運行在Windows操作系統(tǒng)。這套軟件通過把原理圖設(shè)計、電路仿真、PCB繪制編輯、拓撲邏輯自動布線、信號完整性分析和設(shè)計輸出等技術(shù)的完美融合，為設(shè)計者提供了全新的設(shè)計解決方案，使設(shè)計者可以輕松進行設(shè)計，熟練使用這一軟件必將使電路設(shè)計的質(zhì)量和效率大大提高。目前最高版本為：AltiumDesigner15.0.7Build36915STM32主控電路及液晶顯示電路用STM32的PB口作為數(shù)據(jù)線。PD2作為液晶背光控制端口。具體電路如下圖4-1：主控復(fù)位電路及晶振電路，如圖4-2：復(fù)位及晶振LCD12864電路如圖4-3：液晶AD9834信號源模塊信號輸出端共有三路，分別輸出正弦波、三角波、方波。輸出端接口采用SMA接頭，配合N頭轉(zhuǎn)接屏蔽線最終連接示波器如圖4-4：AD9834信號源系統(tǒng)電源模塊及DDS電源系統(tǒng)采用MIC5219作為穩(wěn)壓芯片如圖4-5：系統(tǒng)穩(wěn)壓源DDS采用AM1117線性穩(wěn)壓芯片如圖4-6：DDS穩(wěn)壓電源控制模塊采用5個獨立的按鍵作為選擇控制模塊，調(diào)節(jié)信號的頻率及功能，如圖4-7：按鍵串口模塊采用CP2102作為TTL電平轉(zhuǎn)換芯片，用于串口調(diào)試，如圖4-8：CP2102電路系統(tǒng)供電采用USB供電方式，如圖4-9：USB接口及開關(guān)第5章系統(tǒng)軟件設(shè)計及調(diào)試系統(tǒng)軟件設(shè)計及調(diào)試Keil軟件的介紹KeilMDK，也稱MDK-ARM，RealviewMDK、I-MDK、uVision4

等。目前KeilMDK由三家國內(nèi)代理商提供技術(shù)支持和相關(guān)服務(wù)。MDK-ARM軟件為基于Cortex-M、Cortex-R4、ARM7、ARM9處理器設(shè)備提供了一個完整的開發(fā)環(huán)境。MDK-ARM專為微控制器應(yīng)用而設(shè)計，不僅易學(xué)易用，而且功能強大，能夠滿足大多數(shù)苛刻的嵌入式應(yīng)用。MDK-ARM有四個可用版本，分別是MDK-Lite、MDK-Basic、MDK-Standard、MDK-Professional。所有版本均提供一個完善的C/C++開發(fā)環(huán)境，其中MDK-Professional還包含大量的中間庫。完美支持Cortex-M、Cortex-R4、ARM7和ARM9系列器件。行業(yè)領(lǐng)先的ARMC/C++編譯工具鏈確定的KeilRTX，小封裝實時操作系統(tǒng)（帶源碼）μVision4IDE集成開發(fā)環(huán)境，調(diào)試器和仿真環(huán)境TCP/IP網(wǎng)絡(luò)套件提供多種的協(xié)議和各種應(yīng)用提供帶標(biāo)準(zhǔn)驅(qū)動類的USB設(shè)備和USB主機棧為帶圖形用戶接口的嵌入式系統(tǒng)提供了完善的GUI庫支持ULINKpro可實時分析運行中的應(yīng)用程序，且能記錄Cortex-M指令的每一次執(zhí)行關(guān)于程序運行的完整代碼覆蓋率信息執(zhí)行分析工具和性能分析器可使程序得到最優(yōu)化大量的項目例程幫助你快速熟悉MDK-ARM強大的內(nèi)置特征符合CMSIS(Cortex微控制器軟件接口標(biāo)準(zhǔn))KeilMDK是美國Keil

Software公司出品的ARM系列嵌入式芯片C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。運行Keil軟件需要WINXP、WIN7、WIN8、WIN10等操作系統(tǒng)。如果使用C語言編程，那么Keil幾乎就是不二之選了，即使不使用C語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強大的軟件仿真調(diào)試工具也會令你事半功倍。KeilMDK軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的代碼，就能體會到Keil

MDK生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。系統(tǒng)軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件部分主要包括了具有友好界面的操作菜單，各種信號的設(shè)置和控制。正弦波產(chǎn)生過程為：頻率設(shè)置，數(shù)據(jù)處理，然后控制DDS芯片完成各種頻率的正弦波產(chǎn)生；調(diào)頻信號產(chǎn)生過程：通過A/D轉(zhuǎn)換器采集調(diào)制信號，然后根據(jù)調(diào)制信號的幅度計算出頻偏，把頻偏數(shù)據(jù)下載到DDS即可實現(xiàn)調(diào)頻信號的產(chǎn)生。軟件流程圖系統(tǒng)軟件流程圖系統(tǒng)軟件設(shè)計原理軟件任務(wù)分析和硬件電路設(shè)計結(jié)合進行，哪些功能由硬件完成，哪些任務(wù)由軟件完成，在硬件電路設(shè)計基本定型后，也就基本上決定下來了。

軟件任務(wù)分析環(huán)節(jié)是為軟件設(shè)計做一個總體的規(guī)劃。從軟件的功能來看可分為兩大類：一類是執(zhí)行軟件，它能完成各種實質(zhì)性的功能，如測量、顯示、計算、打印、通信和輸出控制等，另一類是監(jiān)控軟件，它是專門用來協(xié)調(diào)各執(zhí)行模塊與操作者之間的關(guān)系的，在系統(tǒng)軟件中充當(dāng)組織調(diào)度角色。這兩類軟件的設(shè)計方法各有特色，執(zhí)行軟件的設(shè)計偏重算法效率，與硬件關(guān)系密切，千變?nèi)f化。

軟件任務(wù)分析時，應(yīng)先將各執(zhí)行模塊一一列出，并為每一個執(zhí)行模塊進行功能定義和接口定義（輸入輸出定義）。在各執(zhí)行模塊進行定義時，將要牽扯到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)類型問題也一并規(guī)劃好。各執(zhí)行模塊規(guī)劃好后，就可以監(jiān)控程序了。首先根據(jù)系統(tǒng)功能和鍵盤設(shè)置選擇一種最適合的監(jiān)控程序結(jié)構(gòu)。相對來講，執(zhí)行模塊任務(wù)明確單純，比較容易編程，而監(jiān)控程序較易出問題。這如同當(dāng)一名操作工人比較容易，而當(dāng)一個廠長就比較難了。

軟件任務(wù)分析的另一個內(nèi)容是如何安排各個執(zhí)行模塊和監(jiān)控軟件。整個系統(tǒng)軟件可分為前臺程序和后臺程序（背景程序）。前臺程序安排一些實時性要求較高的內(nèi)容，如定時系統(tǒng)和外部中斷（如掉電中斷）；而后臺程序指主程序及其調(diào)用的子程序，這類程序?qū)崟r性要求不是太高，延誤幾十ms甚至幾百ms也沒關(guān)系，所以通常將監(jiān)控程序（鍵盤解釋程序），打印程序和顯示程序等，與操作者打交道的程序放在后臺程序中執(zhí)行。不過也可以將全部程序均安排在前臺，后臺程序為“使系統(tǒng)進入睡眠狀態(tài)”，以利于系統(tǒng)節(jié)電和抗干擾。信號產(chǎn)生的程序AD9834通過不同的時序控制產(chǎn)生信號，三角波和正弦波采用同一輸出端，方波采用單獨的輸出端，產(chǎn)生波形的程序如下：voidAD9834_Select_Wave(unsignedintinitdata){AD9834_FSYNC_SET;AD9834_SCLK_SET;AD9834_RESET_SET;AD9834_RESET_SET;AD9834_RESET_CLR;AD9834_Write_16Bits(initdata);}功能：軟件控制IOUT正弦波，SIGNBITOUT方波，寫FREQREG0，寫PHASE0ad99834_write_16bit(0x2002)一次性寫FREQREG0ad99834_write_16bit(0x0038)單獨改寫寫FREQREG0的LSBad99834_write_16bit(0x1038)單獨改寫寫FREQREG0的MSBIOUT三角波，寫PHASE0ad99834_write_16bit(0x2002)一次性寫FREQREG0ad99834_write_16bit(0x0002)單獨改寫寫FREQREG0的LSBad99834_write_16bit(0x1008)單獨改寫寫FREQREG0的MSB參數(shù)：initdata–要輸入的命令A(yù)D9834通過更改freq更改頻率，其代碼如下：voidAD9834_Set_Freq(unsignedcharfreq_number,unsignedlongfreq){UnsignedlongFREQREG=(unsignedlong)(268435456.0/AD9834_SYSTEM_COLCK*freq);unsignedintFREQREG_LSB_14BIT=(unsignedint)FREQREG;unsignedintFREQREG_MSB_14BIT=(unsignedint)(FREQREG>>14);if(freq_number==FREQ_0){FREQREG_LSB_14BIT&=~(1U<<15);FREQREG_LSB_14BIT|=1<<14;FREQREG_MSB_14BIT&=~(1U<<15);FREQREG_MSB_14BIT|=1<<14;}else{FREQREG_LSB_14BIT&=~(1<<14);FREQREG_LSB_14BIT|=1U<<15;FREQREG_MSB_14BIT&=~(1<<14);FREQREG_MSB_14BIT|=1U<<15;}AD9834_Write_16Bits(FREQREG_LSB_14BIT);AD9834_Write_16Bits(FREQREG_MSB_14BIT);}測試儀器采用RIGOLDS1052E型50M雙通道數(shù)字示波器。DS1052E型示波器以優(yōu)異的技術(shù)指標(biāo)及眾多功能特性的完美結(jié)合，向用戶提供了簡單而功能明晰的前面板，以進行所有的基本操作。各通道的標(biāo)度和位置旋鈕提供了直觀的操作，完全符合傳統(tǒng)儀器的使用習(xí)慣，用戶不必花大量的時間去學(xué)習(xí)和熟悉示波器的操作，即可熟練使用。為加速調(diào)整，便于測量，用戶可直接按AUTO鍵，立即獲得適合的波形顯現(xiàn)和檔位設(shè)置。

除易于使用之外，示波器還具有更快完成測量任務(wù)所需要的高性能指標(biāo)和強大功能。通過1GSa/s的實時采樣和25GSa/s的等效采樣，可在示波器上觀察更快的信號。強大的觸發(fā)和分析能力使其易于捕獲和分析波形。清晰的液晶顯示和數(shù)學(xué)運算功能，便于用戶更快更清晰地觀察和分析信號問題。DS1052E示波器向用戶提供簡單而功能明晰的前面板，以進行基本的操作。面板上包括旋鈕和功能按鍵。顯示屏右側(cè)的一列5個灰色按鍵為菜單操作鍵（自上而下定義為1號至5號）。通過它們，可以設(shè)置當(dāng)前菜單的不同選項；其它按鍵為功能鍵，通過它們，可以進入不同的功能菜單或直接獲得特定的功能應(yīng)用。如圖5-2：前面板控制及功能值得注意的是，MENU功能鍵的標(biāo)識用一方框包圍的文字表示，如，代表前面板上的標(biāo)注Measuee文字的透明功能鍵。標(biāo)識為的多功能旋鈕，用表示。兩個標(biāo)識為POSITION的旋鈕，用表示。兩個標(biāo)識為SCALE的旋鈕，用表示。標(biāo)識為LEVEL的旋鈕，用表示。菜單操作鍵的標(biāo)識用帶陰影的文字表示，如波形存儲，表示存儲菜單中的存儲波形選項。顯示界面說明（僅模擬通道打開）顯示界面說明（模擬和數(shù)字通道同時打開）技術(shù)性能雙模擬通道，每通道帶寬：50MHz。高清晰彩色液晶顯示系統(tǒng)：320×234分辨率。支持即插即用閃存式USB存儲設(shè)備以及USB接口打印機，并可通過USB存儲設(shè)備進行軟件升級。模擬通道的波形亮度可調(diào)。自動波形、狀態(tài)設(shè)置（AUTO）。波形、設(shè)置、CSV和位圖文件存儲以及波形和設(shè)置再現(xiàn)。精細的延遲掃描功能，輕易兼顧波形細節(jié)與概貌。自動測量20種波形參數(shù)。自動光標(biāo)跟蹤測量功能。獨特的波形錄制和回放功能。內(nèi)嵌FFT。實用的數(shù)字濾波器，包含LPF，HPF，BPF，BRF。Pass/Fail檢測功能，光電隔離的Pass/Fail輸出端口。多重波形數(shù)學(xué)運算功能。獨一無二的可變觸發(fā)靈敏度，適應(yīng)不同場合下特殊測量要求。多國語言菜單顯示。彈出式菜單顯示，用戶操作更方便、直觀。中英文幫助信息顯示及支持中英文輸入。指標(biāo)測試正弦波指標(biāo)測試把正弦波輸出端接入數(shù)字頻率計，以1K，10K，100K，1M，5M，10M作為測試點，得到頻率及峰峰值數(shù)據(jù)。三角波指標(biāo)測試把三角波輸出端接入數(shù)字頻率計，以1K，10K，100K，1M，5M，10M作為測試點，得到頻率及峰峰值數(shù)據(jù)。方波指標(biāo)測試把方波輸出端接入數(shù)字頻率計，以1K，10K，100K，1M，5M，10M作為測試點，得到頻率及峰峰值數(shù)據(jù)。測試結(jié)果頻率為10Hz時的方波波形如下圖5-5：10Hz方波頻率為10Hz時的三角波形如下圖5-6：10Hz三角波頻率為10Hz時的正弦波形如下圖5-7：10Hz正弦波頻率為1KHz時的方波形如下圖5-8：1KHz方波頻率為1KHz時的三角波形如下圖5-9：1KHz三角波頻率為1KHz時的正弦波形如下圖5-10：1KHz正弦波 參考文獻參考文獻[1]張有正，陳尚勤.頻率合成技術(shù)[M].人民郵電出版社.1984.[2]黃愛蓉.高性能DDS信號產(chǎn)生器的設(shè)計研究[J].傳感器與儀器儀表，2005，21(8):153-156.[3]陳小忠.單片機接口技術(shù)實用子程序[M].北京:人民郵電出版社,2005.[4]CoulessesL.Direet.Digitalsynthesis:atoolforPeriodiewavegeneration[J].IEEESignalProcessing，2004，9(21):110一112[5]求是科技.單片機典型外圍器件及應(yīng)用實例[M].北京:人民郵電出版社,2006.[6]高衛(wèi)東.AD9850DDS芯片信號源的研制[J].實驗室研究與探索,2000(5):43-48.[7]石雄.DDS芯片AD9850的工作原理及其與單片機的接口[J].國外電子元器件,2001(5):33-35.[8]肖漢波.一種基于DDS芯片AD9850的信號源[J].電訊技術(shù),2003(2):26-29.[9]張慶玲，王凡.基于直接數(shù)字頻率合成芯片的正弦信號發(fā)生器[J].電子測量技術(shù)，2008(9).[10]HenyrT.Niehol，Ⅲ，andHenrySamueli，Proc.4lstAnnualFrequencycontrol[M].SymP.，1987.495一502.[11]ArthueTorosyan.Direetdigitalfrequencysynthesizers:ComPleteanalysisanddesignguidelines[M].LosAngeles:UniversityofCalifornia，2003.1一9.[12]王曉音,龐偉正.DDS輸出頻譜雜散的抑制[J].電子對抗技術(shù)，2003年11月第6期.[13]杜丁丁，馬坤茹.數(shù)字信號發(fā)生器的設(shè)計[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2009(1).[14]王秉鈞，田寶玉.通信原理[M].清華大學(xué)出版社，2006.[15]刑增平.Protel99SE設(shè)計專家指導(dǎo)[M].北京:中國鐵道出版社,2004.致謝附錄附錄附錄一：原理圖及PCB圖圖F-1原理圖圖F-2PCB圖外文資料原文外文資料原文外文資料原文DesignofAnarbitrarywaveformsignalgeneratorXiaoChenandJianxiangChenSchoolofElectronicandInformationEngineering,NanjingUniversityofInformationScienceandTechnology,Nanjing210044,ChinaAbstractSignalgeneratorplaysaveryimportantroleincommunication,electronicmeasuringinstruments,electroniccircuits,automaticcontrol,radarandotherelectronicsystems.DirectDigitalSynthesis(DDS)technologycaneasilycontrolthefrequencyofthesignalfordirectsynthesisofwaveforms.ThispaperdesignedasignalgeneratorwiththeamplitudeandfrequencymodulationbyusingAD9850asfrequencysynthesizerandAT89S52singlechipmicrocomputer(SCM)asthecore.Detaileddesignprincipleandideaarediscussed.AD9850oftheDDSchipisusedtogeneratethewaveform.Thefrequencydataofexternalinputcanbetransformedtofrequencyphasecontrolwordsofchipbysimpleparallelorserialcommunicationinterfacewiththesinglechipmicrocomputer.AmplitudemodulationisrealizedbytheAD7520chip.Thesystemisnotonlysimpleinstructure,easytoimplement,butalsoconvenientandcheap.Ithasatheoreticalandpracticalvalue.1.IntroductionSignalgeneratorcanbeusedasasignalsource,whichprovidesaknowntestsignaltothecircuit.Itcanbeusedtomeasureparametersofinterest.Inavarietyofexperimentaltestapplicationsandprocessing,thesignalsourceastheexcitationsourcecansimulateavarietyoftestsignals,providingthepracticalneedstothecircuit[1].Signalgeneratorplayaveryimportantroleincommunications,electronicmeasuringinstruments,electroniccircuits,automaticcontrol,radarandotherelectronicsystems.Withtherapiddevelopmentofdigitaltechnology,therehasbeenhigh-precisiondigital-analogconverter,digitalcontrolmethodbyusingastandardreferencefrequencygeneratedbymultiplefrequencytechnology,whichistheDDStechnology[2].Arbitrarywaveformsignalgeneratorcanmeetthecomplexfields,user-definedsignal,andthecombinationofcomputertechnologyandmakeitmoreaccurateandstable.Withthecurrentdevelopmentofelectronictechnology,thesignalgeneratorhasagreatapplication.2.SystemWedesignedasignalgenerator,whichcanproduceseveralarbitrarywaveforms.Wecancontrolthesizeofamplitudeandfrequency,providingavarietyofsignalstothetestcircuit.UsingAT89S52microcontroller,AD9850(DDS)anddigital-analogconversiontechnology,wecompletehardwareandsoftwaredesign.Throughthekeyboardinputmodule,wecanadjusttheamplitudeandfrequencyofthewaveform.Waveformgenerationprocessisachievedbythemicrocontroller.Sotheoreticallywecanwriteaprogramtogenerateanydesiredwaveform.SCMgeneratesdigitalsignal.Inordertoobtainthedesiredwaveform,weshouldhaveasinglechipchangingdigitalsignalsintoanalogsignals.AD9850oftheDDSchipisusedtogeneratethewaveform.Thefrequencydataofexternalinputcanbetransformedtofrequencyphasecontrolwordsofchipbysimpleparallelorserialcommunicationinterfacewiththesinglechipmicrocomputer.AmplitudemodulationisrealizedbytheAD7520chip.ThesystemdesignisshowninFig.1.ThesystemusesSCMtocontrolDDSchipAD9850whichproducetherequiredsignalfortestinstrument.SCMcontrolsthemultiplexer.ThesquarewaveorsineisDAconverterAD7520'svoltagereferencesignal.AD7520'soutputsignal,afterconditioningandamplification,isa15Vpeakfrequencysignal.Aftercomplementarypush-pullamplifiercircuit,wefinallygetthenecessaryfrequencysignals.Toensurethesignalstabilitypeakandfrequencywhentheloadchanges,theamplifiercircuitintheamplifieroutputsareaddedwiththeappropriatenegativefeedback.3.HardwareThecircuitdesignismainlytwoasp