【正文】 調(diào)制功能，可以產(chǎn)生 AM、 FM、FSK、猝發(fā)、掃頻等信號。 HP 公司的 HP33250 可以產(chǎn)生 1uHz～ 80MHz 的正弦波和方波，產(chǎn)生 1uHz 到 25MHz 的任意波形。 BK PRECISION 公司的 4070A 型函數(shù)級任意波形發(fā)生器產(chǎn)生的正弦波和方波輸出頻率 DC21． 5MHz，頻率分辨率 10mHZ。同時還具有 AM、 FM、 PM、 SSB、 BPSK、 FSK、猝發(fā)、 DTMFGeneration和 DTMFDetection的功能。并且具有了和 PC機良好的接口，可以通過 WINDOWS界面的程序進行任意波形的編輯 [2]。 除了在儀器中的應(yīng)用外， DDS 在通信系統(tǒng)和雷達系統(tǒng)中也有很重要的用途。通過 DDS 可以比較容易的產(chǎn)生一些通信中常用的調(diào)制信號如：頻移鍵控 (FSK)、二進制相移鍵控 (BPSK)和正交相移鍵控 (QPSK)等。 DDS 可以產(chǎn)生兩路相位嚴(yán)格正交的信號，在正交調(diào)制和解調(diào)中的到廣泛 應(yīng)用，是一種很好的本振源。 為了進一步提高 DDS 的輸出頻率，產(chǎn)生了很多 DDS 與其他技術(shù)結(jié)合的頻率合成方法。如當(dāng)輸出信號是高頻窄帶信號的時候可以用混頻濾波的方法擴展DDS 的輸出，也可以利用 DDS 的頻譜特性來產(chǎn)生高頻信號，如利用較高的鏡像頻率輸出。 DDS 和 PLL 相結(jié)合的方法也是一種有效的方法。這種方法兼顧了兩者的優(yōu)點，既有較高的頻率分辨率，又有較高的頻譜純度。 DDS 和 PLL 相結(jié)合一般有兩種實現(xiàn)方法： DDS 激勵 PLL 的鎖相倍頻方式和 PLL 內(nèi)插 DDS 方式。在雷達中通過 DDS 和 PLL 相結(jié)合可以產(chǎn)生毫米波線性調(diào)頻信號 ， DDS 移相精度高、頻率捷變快和發(fā)射波形可捷變等優(yōu)點在雷達系統(tǒng)中也可以得到很好的發(fā)揮 [4]。 可見， 基于 DDS 技術(shù)的任意波形發(fā)生器 的是 能實現(xiàn)高穩(wěn)定度、高精度、高分辨率的要求 ，頻率切換速度快 ,體積小、價格便宜的特點 ,是一種很有發(fā)展前途的信號源。 所以本設(shè)計采用此方案。 近些年來，隨著可編程邏輯器件（ FPGA、 CPLD 等）的廣泛應(yīng)用，功能的不斷強大，以及快速算法的不斷出現(xiàn)。任意波形發(fā)生器也向自動化、數(shù)字化、高精度化方向發(fā)展。 早期的 DDS 系統(tǒng)使用分離的 數(shù)字器件搭接 ,隨著整個電路系統(tǒng)運行頻率的升高 ,采 用分離器件構(gòu)建的 DDS 電路 有其自身無法克服的缺 點 ,主要 7 表現(xiàn)在電磁兼容和系統(tǒng)工作頻率上。 后來出現(xiàn)的 專用 DDS 芯片 極大的推動了DDS 技術(shù)的發(fā)展，但 專用 DDS 芯片 價格昂貴，且無法實現(xiàn)任意波形輸出， 近來 ,CPLD 及 FPGA 的 發(fā)展為實現(xiàn) DDS 提供了更好的技術(shù)手段。 FPGA(Field Programmable Gate Array) 是目前廣泛采用的一種可編程器件 ,它的應(yīng)用不僅使得數(shù)字電路系統(tǒng)的設(shè)計非常方便 ,并且還大大縮短了系統(tǒng)研制的周期 ,縮小了數(shù)字電路系統(tǒng)的體積和所用芯片的品種。而且它的時鐘頻率可達到幾百兆赫茲 ,加上它的靈活性和 高可靠性 ,非常適合用于實現(xiàn)波形發(fā)生器的數(shù)字電路部分。 任意波形發(fā)生器是信號源的一種，它是具有信號源所具有的特點，更因它高的性能優(yōu)勢而倍受人們青睞。信號源主要給被測電路提供所需要的己知信號 (各種波形 )，然后用其它儀表測量感興趣的參數(shù)。可見信號源在各種實驗應(yīng)用和試驗測試處理中，它不是測量儀器，而是根據(jù)使用者的要求，作為激勵源，仿真各種測試信號，提供給被測電路，以滿足測量或各種實際需要。 目前我國己經(jīng)開始研制任意波形發(fā)生器，并取得了可喜的成果。但總的來說，我國任意波形發(fā)生器還沒有 形成真正的產(chǎn)業(yè)。就目前國內(nèi)的成熟產(chǎn)品來看，多為一些 PC 儀器插口， 獨立的儀器和 VX 工系統(tǒng)的模塊很少，并且我國目前在任意波形發(fā)生器的種類和性能都與國外同類產(chǎn)品存在較大的差距，因此加緊對這類產(chǎn)品的研制顯得迫在眉睫。 見于這種情況下， 本文實現(xiàn)了多功能波形發(fā)生器的設(shè)計。系統(tǒng)采用 AT89C51單片機， DAC0832 完成模數(shù)轉(zhuǎn)換，鍵盤控制波形的頻率、幅度。系統(tǒng)產(chǎn)生三角波、方波、正弦波等波形，波形的頻率可通過鍵盤控制，波形清晰、頻率調(diào)整十分方便、穩(wěn)定性好，產(chǎn)生較復(fù)雜的波形只需修改源程序，不需改裝電路。將單片機的輸出數(shù)字信 號通過 DAC0832 轉(zhuǎn)換成模擬信號，接入示波器就可以清晰的顯示出系統(tǒng)產(chǎn)生的波形。本系統(tǒng)具有線路簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、價格低廉、性能優(yōu)越等特點。 8 第 2章 Proteus的 簡介 與使用 Proteus 的 簡介 Proteus 軟件是來自英國 Labcenter electronics 公司的 EDA 工具軟件，Proteus 軟件有近 20 年的歷史，在全球廣泛使用，除了其具有和其它 EDA 工具一樣的原理布圖、 PCB 自動或人工布線及電路仿真的功能外，其革命性的功能是，他的電路仿真是互動的，針對微處理器的應(yīng)用，還可以直接在基于原 理圖的虛擬原型上編程，并實現(xiàn)軟件源碼級的實時調(diào)試，如有顯示及輸出，還能看到運行后輸入輸出的效果，配合系統(tǒng)配置的虛擬儀器如示波器、邏輯分析儀等， Proteus能夠很容易的為用戶建立了完備的電子設(shè)計開發(fā)環(huán)境。 Proteus 產(chǎn)品系列也包含了革命性的 VSM 技術(shù)，用戶可以對基于微控制器的設(shè)計連同所有的周圍電子器件一起仿真。不愧為一款非常優(yōu)秀的單片機仿真軟件。 Proteus 組合了高級原理布圖、混合模式 SPICE 仿真 ,PCB 設(shè)計以及自動布線來實現(xiàn)一個完整的電子設(shè)計系統(tǒng)。此系統(tǒng)受益于 15 年來的持續(xù)開發(fā) ,被《電子世界》 在其對 PCB 設(shè)計系統(tǒng)的比較文章中評為最好產(chǎn)品 — “ The Route to PCB CAD”。Proteus 產(chǎn)品系列也包含了我們革命性的 VSM 技術(shù) ,用戶可以對基于微控制器的設(shè)計連同所有的周圍電子器件一起仿真。用戶甚至可以實時采用諸如 LED/LCD、鍵盤、 RS232 終端等動態(tài)外設(shè)模型來對設(shè)計進行交互仿真。 其功能模塊 :易用而又功能強大的 ISIS 原理布圖工具； PROSPICE 混合模型SPICE 仿真 。 ARES PCB 設(shè)計 . PROSPICE 仿真器的一個擴展 PROTEUS VSM:便于包括所有相關(guān)的器件 的基于微處理器設(shè)計的協(xié)同仿真。此外，還可以結(jié)合微控制器軟件使用動態(tài)的鍵盤 、開關(guān)、按鈕、 LED 甚至 LCD 顯示 CPU 模型 . ? 支持許多通用的微控制器 ,如 PIC,***R,HC11 以及 8051； ? 交互的裝置模型包括 :LED 和 LCD 顯示 ,RS232 終端 ,通用鍵盤 ； ? 強大的調(diào)試工具 ,包括寄存器和存儲器 ,斷點和單步模式 ； ? IAR CSPY 和 Keil uVision2 等開發(fā)工具的源層調(diào)試 ； ? 應(yīng)用特殊模型的 DLL 界面 提供有關(guān)元件庫的全部文件 。 9 Proteus 與其它單片機仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機 CPU 的工 作情況，也能仿真單片機外圍電路或沒有單片機參與的其它電路的工作情況。因此在仿真和程序調(diào)試時，關(guān)心的不再是某些語句執(zhí)行時單片機寄存器和存儲器內(nèi)容的改變，而是從工程的角度直接看程序運行和電路工作的過程和結(jié)果。對于這樣的仿真實驗，從某種意義上講，是彌補了實驗和工程應(yīng)用間脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象。 Proteus 界面 進入 Proteus ISIS 雙擊桌面上的 ISIS 6 Professional 圖標(biāo)或者單擊屏幕左下方的“開始”→“程序”→“ Proteus 6 Professional” →“ ISIS 6 Professional”，出現(xiàn)如圖 21 所示屏幕，表明進入 Proteus ISIS 集成環(huán)境。 圖 21 啟動時屏幕 Proteus ISIS 的工作界面是一種標(biāo)準(zhǔn)的 Windows 界面，如圖 22 所示。包括：標(biāo)題欄、主菜單、標(biāo)準(zhǔn)工具欄、繪圖工具欄、狀態(tài)欄、對象選擇按鈕、預(yù)覽對象方位控制按鈕、仿真進程控制按鈕、預(yù)覽窗口、對象選擇器窗口、圖形編輯窗口。 10 圖 22 Proteus 工作界面 基本操作 圖形編輯窗口 在圖形編輯窗口內(nèi)完成電路原理圖的編輯和繪制。為了方便作圖坐標(biāo)系統(tǒng)（ COORDINATE SYSTEM） ISIS 中坐標(biāo)系統(tǒng)的基本單位是 10nm，主要是為了和Proteus ARES 保持一致。但坐標(biāo)系統(tǒng)的識別（ readout）單位被限制在 1th。坐標(biāo)原點默認(rèn)在圖形編輯區(qū)的中間，圖形的坐標(biāo)值能夠顯示在屏幕的右下角的狀態(tài)欄中。點狀柵格（ The Dot Grid）與捕捉到柵格（ Snapping to a Grid） 。 編輯窗口內(nèi)有點狀的柵格，可以通過 View 菜單的 Grid 命令在打開和關(guān)閉間切換。點與點之間的間距由當(dāng)前捕捉的設(shè)置決定。捕捉的尺度可以由 View 菜單的 Snap命令設(shè)置，或者直接使用快捷 鍵 F F F2 和 CTRL+F1。如圖 23 所示。若鍵入 F3 或者通過 View 菜單的選中 Snap 100th。 11 圖 23 View菜單選項 鼠標(biāo)在圖形編輯窗口內(nèi)移動時，坐標(biāo)值是以固定的步長 100th變化，這稱為捕捉， 如果要確切地看到捕捉位置，可以使用 View 菜單的 XCursor 命令，選中后將會在捕捉點顯示一個小的或大的交叉十字。實時捕捉（ Real Time Snap）當(dāng)鼠標(biāo)指針指向管腳末端或者導(dǎo)線時，鼠標(biāo)指針將會被捕捉到這些物體，這種功能被稱為實時捕捉，該功能可以使你方便的實現(xiàn)導(dǎo)線和管腳的連接?？?以通過Tools 菜單的 Real Time Snap 命令或者是 CTRL+S 切換該功能?？梢酝ㄟ^ View菜單的 Redraw 命令來刷新顯示內(nèi)容，同時預(yù)覽窗口中的內(nèi)容也將被刷新。當(dāng)執(zhí)行其它命令導(dǎo)致顯示錯亂時可以使用該特性恢復(fù)顯示。視圖的縮放與移動可以通過如下幾種方式： ? 用鼠標(biāo)左鍵點擊預(yù)覽窗口中想要顯示的位置，這將使編輯窗口顯示以鼠標(biāo)點擊處為中心的內(nèi)容。 ? 在編輯窗口內(nèi)移動鼠標(biāo)，按下 SHIFT 鍵，用鼠標(biāo)“撞擊”邊框，這會使顯示平移。我們把這稱為 ShiftPan。 ? 用鼠標(biāo)指向編輯窗口并按 縮放鍵或者操作鼠標(biāo)的滾動鍵， 會以鼠標(biāo)指針位置為中心重新顯示。 12 預(yù)覽窗口 該窗口通常顯示整個電路圖的縮略圖。在預(yù)覽窗口上點擊鼠標(biāo)左鍵，將會有一個矩形藍綠框標(biāo)示出在編輯窗口的中顯示的區(qū)域。 其他情況下，預(yù)覽窗口顯示將要放置的對象的預(yù)覽。這種 Place Preview 特性在下列情況下被激活： ? 當(dāng)一個對象在選擇器中被選中 ； ? 當(dāng)使用旋轉(zhuǎn)或鏡像按鈕時 ； ? 當(dāng)為一個可以設(shè)定朝向的對象選擇類型圖標(biāo)時（例如： Component icon, Device Pin icon 等等） ； ? 當(dāng)放置對象或者執(zhí)行其他非以上操作時， place preview 會自動消除 ； ? 對象選擇器（ Object Selector）根據(jù)由圖標(biāo)決定的當(dāng)前狀態(tài)顯示不同的內(nèi) 容。顯示對象的類型包括：設(shè)備，終端，管腳，圖形符號，標(biāo)注和圖形； ? 在某些狀態(tài)下，對象選擇器有一個 Pick 切換按鈕，點擊該按鈕可以彈出庫元件選取窗體。通過該窗體可以選擇元件并置入對象選擇器，在今后繪圖時使用。 圖形編輯的基本操作 （ Object Placement） 放置對象的步驟如下（ To place an object） ： ? 根據(jù)對象的類別在工具箱選擇相應(yīng)模式的圖標(biāo)（ mode icon）。 ? 根據(jù)對象的具體類型選擇子模式圖標(biāo)（ submode icon）。 ? 如果對象類型是元件、端點、管腳、圖形、符號或標(biāo)記，從選擇器里（ selector）選擇你想要的對象的名字。對于元件、端點、管腳和符號，可能首先需要從庫中調(diào)出。 ? 如果對象是有方向的，將會在預(yù)覽窗口顯示出來，你可以通過預(yù)覽對象方位按鈕對對象進行調(diào)整。 ? 最后，指向編輯窗口并點擊鼠標(biāo)左鍵放置對象。 （ Tagging an Object） 用鼠標(biāo)指向?qū)ο蟛Ⅻc擊右鍵可以選中該對象。該操作選中對象并使其高亮顯示，然后可以進行編輯。選中對象時該對 象上的所有連線同時被選中。 要選中 13 一組對象，可以通過依次在每個對象右擊選中每個對象的方式。也可以通過右鍵拖出一個選擇框的方式，但只有完全位于選擇框內(nèi)的對象才可以被選中。在空白處點擊鼠標(biāo)右鍵可以取消所有對象的選擇。 （ Deleting an Object） 用鼠標(biāo)指向選中的對象并點擊右鍵可以刪除該對象，同時刪除該對象的所有連線。 （ Dragging an Object） 用鼠標(biāo)指向選中的對象并用