基于AD9833的程控DDS信號發(fā)生器設計

摘要設計了頻率合成器，單片機STC89C52為過程控制和任務控制中心，并采用AD8055頻率，誤差在1%以內。還可以實現波形切換和幅值可調的功能。設計表明該DDS信號關鍵詞：DDSAD9833信號發(fā)生器單片機。1.1論文選題背景及研究意義更新。于是終于迎來了第三代的頻率合成技術即直接數字頻率合成技術。自1930年是需要通過相位和尋找正弦函數表。最終，由D/A轉換來輸出模擬波形。當時鐘是使用DDS技術的發(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的定性，而不是組合頻率。它是在20世紀40年代初在線性伺服回路控制理論的基礎上用產生信號。在1970s,這項技術初次出現，頻率合成技術步入第三代的篇章。直接以輸出更多種調制信號、全數字化從而結構簡單等優(yōu)勢。在1971年就出現了DDS的概念，但DDS的迅猛發(fā)展和廣泛運用是在90年代。電子設計電氣工程及其自動化技雜散可以達到-70~-90dBc,相對應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，但是雜散也會隨之加大。所以如何使雜散減小依然是高頻20世紀80年代以來，DDS產品在世界各國得到了廣泛的發(fā)展。隨著電路制作工輸出頻率可調步長為10Hz,系統(tǒng)誤差要控制在1%以內。第2章原理部分設計2.1系統(tǒng)方案設計與論證2.1.1函數信號發(fā)生器的實現方法：方案2:由晶體管和通用器件(如運算IC)組成的發(fā)生器，其中運算IC的使用比2.1.2基于DDS的智能信號發(fā)生器設計方案主要有以下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現本次畢業(yè)設計，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(最高可以達到2N的)可以影響到?？梢愿鶕珠L的大小，在理論上頻率精度就可(2)頻率切換靈敏，速度達到us量級。濾波器的頻率范圍可以決定設置的頻率(3)在頻率切換時，相位可以繼續(xù)輸出。(4)輸出的正交信號頻帶寬。(5)相位準確。(6)生產的波形多樣化。(7)多種數字調制都可以做到。數字信號可以控制信號的幅度與相位，相位累(8)高度集成。DDS幾乎所有組件(除了濾波器)都可以利用數字信號進行處寄存器位數為28,功耗達到20MW;輸出頻帶高達12.5MHz;時鐘頻率輸入為25MHz所有幅度信息，將這個幅度信息進行數模轉換輸出模擬信號。每過228/K個采樣時/波形生成，可以測量氣流體，作為傳感器，AMDDIWoD單物控艱率!園單口屋程捕邏國20)位據都每器板上加5其際M2.3硬件原理與框圖本文提出了以DDS為核心器件的全數控功能信號發(fā)生器的設計方案。根據可調頻率輸出控制范圍和輸出頻率步長的要求，選用美國A/D公司的AD9833。系統(tǒng)模塊的組成由鍵盤顯示模塊，穩(wěn)壓電源模塊，串口下載模塊、單片機控制模塊，AD9833波形生成模塊和AD8055運算放大模塊構成。串口下載模塊用于下載軟件，軟件編程頻率信息轉換并輸出到芯片AD9833等，實現了良好的人機交流功能。鍵盤的輸入的所需的波形和頻率。運輸放大器使用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。輸出信號輸入到運算放大器電路，最后就運算放示波器可以輸出到示波器進行檢測。圖2-3系統(tǒng)框圖利用DDS技術實現滿足本次信號發(fā)生器的設計方案，并且選擇波形發(fā)生芯片AD9833第3章硬件電路設計3.1單片機控制模塊與最小系統(tǒng)組成3.1.1STC89C52單片機為了能使它有著更多的功能作用，于是在51單片機原來的基礎上進行更多的設32個I/0端口，256字節(jié)主存，看門狗定時器，2個數據指針，2個16位定時器/P1端口是一個8位的雙向I/0端口，內部有上拉電阻。其中的P1.2,P1.3和P2端口是內部有上拉電阻的一個8位雙向IP3端口是一個8位雙向I/0ALE/PROG:ALE即允許地址鎖定，它主要用于時鐘的輸出或者計時。當外部程序存儲器或者數據存儲器運行時，那么被鎖定的地址就可以輸出一個低8位脈沖。比EA/VPP:允許外部訪問。EA需要接地也就是需要接低電平，中央處理器才可3.1.2時鐘電路圖3-2時鐘電路3.1.3復位電路位。而利用10K的下拉電阻和開關的結合可以實現按鍵復位。3.1.4單片機最小系統(tǒng)圖3-4單片機最小系統(tǒng)3.2鍵盤控制電路要實現設計要求需要設計鍵盤控制電路。而完成以上的需要只需要3個鍵盤就可以實按鍵S2控制波形變化，接單片機P2.4。按鍵S3控制步長增加10Hz,接單片機P2.3。按鍵S4控制步長減少10Hz,接單片機P2.2。圖3-5鍵盤控制電路雖然單片機本身可以直接與PC機進行串口通信，但是單片機與RS232電平的標準的不同，所以需要進行電平轉換。而本次設計中選用MAX23這個芯片的工作電壓為5V。這個芯片的主要功能是將單片機本身的TTL電平和計算機能運用的RS232電平互相轉換，從而使兩者保持一致，可以是PC機和單片機順利圖3-6串口下載電路LCD1602經常被運用到顯示模塊中，它指的是每行可以顯示兩行16個字符。當輸入的電壓為5.0V才可以開始工作。在位與線的空隙之間存在點間距，而這些間距連地。(2)管腳2VDD接工作電壓。(3)管腳3接電位器，可以調節(jié)LCD對比度。(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先轉換成12V。轉換過程為先經過整流，濾波，并通過以是三端穩(wěn)壓IC,這樣構成的穩(wěn)壓電路外圍設計簡單，用到的元件的少，價格低廉，3.6.1AD9833的引腳功能連接一個0.luF和10uF的非耦合電容。3.6.2AD9833外圍電路設計3.7運算放大模塊電位器的阻值用運算放大器正接入的電阻阻值的比值，電位器的調節(jié)可以影響到幅值，正因為如此就可以對信號的幅值教學調節(jié)。至于選用AD8055運算放大器，而不113.8本章小結本章詳細介紹了第二章中硬件設計的每一個模塊還介紹了詳細的電路圖，首先介紹了單片機控制模，它是由STC89C52單片機、復位電路、時鐘電路構成的，還介紹了鍵盤模塊及其每個按鍵的功能，串口下載電路設計，LCD1602顯示模塊設計，實現220V轉換為5V穩(wěn)壓電源的實現，以AD9833為核心的信號發(fā)生電路，和以AD8055為核心的運算放大電路也為接下來的軟件設計做了鋪墊。第4章軟件設計4.1軟件流程圖要的。單片機與AD9833連接的接口速度可以達到1Mbps,是很快的。因此，在軟件化的方法，可組合性強等特點。在軟件控制中，必須在硬件的基礎上為每個I/0示信號。而軟件設計通過C語言在開發(fā)軟件KEIL上進行編寫和調試程序。主要完成并始并始系物初始化顯蝴盤設置物率私示輸出對AD9833進行初始化復位的程序流程圖如下圖所示。當為了防止初始化過程中數模轉換器會生成虛假輸出，重置端口需要置1,而當頻率寄存器和相位寄存器運行據寫入的方式，并且設置選通信號為有效之后單片機才能有效的對控制AD9833的寄存器、頻率寄存器與相位寄存器的編寫輸入數，通過編寫的數據可以輸出滿足要求的初始化初始化寫控制寄存器的值，使FREQ0和FREQ1都為0寫相位寄存器的值，使PHASE0和PHASE1都為0率和相位寄存器，使圖4-2初始化AD98334.3鍵盤設置頻率按鍵被定義為控制鍵，在計算頻率時，為了可以使得輸出波形頻率能夠和設置的頻率保持一致，需要安裝公式其中為輸入到信號發(fā)生器的頻率；即通過鍵盤設置的頻率；時鐘頻率，也就是25MHz,可以換算成 設置步進值為10hz,設置兩個按鍵為一增一減，還有一個按鍵為波形切換。如圖所鍵盤掃描早頻率增加頻率增加圖4-3鍵盤設置頻率4.4單片機控制AD9833加減頻率的步進值的方式來調節(jié)頻率。AD9833有16位頻率控制字，所以通過串行外設接口對AD9833輸入不同的控制字需要分兩次進行，而且特別的是AD9833的數據輸入格式是高位前，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來面合成的號輸出是否否否改變相位?改變簡率?圖4-19單片機控制AD9833程序4.5本章小結本章先介紹了總軟件流程，然后根據總軟件流程圖中的模塊分別介紹了AD9833初始化，單片機控制AD9833,鍵盤設置頻率。將其與前一章的硬件相結合，將總流程進行模塊化設計使得軟件實現更為簡潔方便，實現良好的人系交互。第5章總結和展望選擇方案遇到了困難，比如在運算方法電路中差一點用了LM324,雖然理論是它是可(1)在這里感謝老師對我的幫助，在老師的幫助下這次設計才能順利進行?？?defineucharunsignedchar//*********************定義顯示能容********************************////*********************延時子程序{)//*********************忙測試子程序)//*********************寫指令到LCD子程序{//*********************設置顯示位置子程序voidIcd_pos(unsignedcharpo//*********************寫入顯示數據到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));//寫入低14位頻率字AD9833_write(0x4000|(unsignedint)(f>>14));//寫入高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{《f}{f{vvf }{})f{}((f)f-1