【正文】 第七屆高等電子設計大賽 題目：信號發(fā)生器 小組成員： 王彬宇 應用物理專業(yè) 202105080107 壽 耘 信息工程專業(yè) 202113010730 徐婷婷 信息工程專業(yè) 202113010828 二 O 一四年五月 摘要 本次設計是關于直接數(shù)字頻率合成技術（ DDS）的信號發(fā)生器的設計與實現(xiàn)。設計以 DDS 芯片 AD9833 為頻率合成器，以單片機 STC89C52 為進程控制和任務調(diào)度中心，并采用數(shù)模轉(zhuǎn)換器 TLC5615 和模擬乘法器 AD633 組成幅值調(diào)節(jié)電路，實現(xiàn)幅值連續(xù)可調(diào)的波形發(fā)生器的設計方案。 且用 LCD1602 液晶顯示及鍵盤構(gòu)成人機交互模塊，可通過按鍵切換輸出的波形，使之輸出不同頻率和幅值的正弦波三角波和方波。該信號發(fā)生器輸出的信號頻率范圍為 100HZ~100KHZ,幅值可以在0V~5V 內(nèi)進行步進調(diào)節(jié)。測試表明該 DDS信號發(fā)生器具有工作穩(wěn)定，精度高，失真度小，控制靈活的優(yōu)點，具有廣泛的應用前景。 ABSTRACT This design is the design and implementation on the direct digital frequency synthesis (DDS) signal generator. AD9833 DDS chip design frequency synthesizer, a microcontroller STC89C52 for process control and mission control center, and the use of digitalanalog multiplier AD633 TLC5615 and position of the amplitude adjustment circuit, continuously adjustable amplitude waveform generator design. And a liquid crystal display and a keyboard constituting LCD1602 HCI module, through the key switch output waveform, so that the output sine wave of varying frequency and amplitude of the triangular wave and square wave. Signal frequency range of the signal generator output to 100HZ ~ 100KHZ, stepping amplitude can be adjusted within the 0V ~ 5V. Tests show that the DDS signal generator with job stability, high accuracy, low distortion, controlled flexible benefits, has broad application prospects. 目錄 1 設計要求 .....................................................................................................................1 任務 ..........................................................................................................................1 要求 ..........................................................................................................................1 基本要求 ...............................................................................................................1 發(fā)揮部分 ...............................................................................................................1 2 系統(tǒng)方案設計與論證 .................................................................................................1 頻率合成器的方案論證與選擇 ..............................................................................1 主控芯片的方案論證與選擇 ..................................................................................2 顯示模塊的方案論證與選擇 ..................................................................................2 系統(tǒng)總體構(gòu)框圖 ......................................................................................................2 3 原理分析與系統(tǒng)硬件設計 .........................................................................................3 STC89C52 單片機最小系統(tǒng) ...................................................................................3 鍵盤接口設計 .......................................................................................................3 LCD1602 接口設計 ..............................................................................................4 基于 DDS 的信號發(fā)生電路設計 ............................................................................5 AD9833 簡介及與單片機接口 .............................................................................5 AD9833 的外圍電路設計 .....................................................................................6 基于 AD63 TLC561 OP37 的幅度調(diào)節(jié)模塊設計 .....................................7 電源設計 ................................................................................................................11 4 軟件設計 ...................................................................................................................12 總體方案 ................................................................................................................12 程序流圖 ................................................................................................................13 各模塊說明 ............................................................................................................14 5 系統(tǒng)測試 ...................................................................................................................29 測試結(jié)果 ................................................................................................................29 系統(tǒng)所達技術指標 ................................................................................................31 6 結(jié)論 ...........................................................................................................................31 致謝 ..............................................................................................................................32 參考文獻 ......................................................................................................................33 附件 ..............................................................................................................................34 第 1 頁 任務 設計并制作一臺信號發(fā)生器，分別能夠產(chǎn)生正弦波、方波和三角波。 要求 基本要求 （ 1）信號發(fā)生器能夠產(chǎn)生正弦波、方波和三角波三種周期性波； （ 2）輸出頻率要求在 100hz~100khz 內(nèi)可調(diào)； （ 3）在 1000?負載條件下，輸出正弦波信號的電壓峰峰值 VOPP 在 0~5V內(nèi)可調(diào)； （ 4）輸出信號波形無明顯失真； （ 5）自制穩(wěn)壓電源； 發(fā)揮部分 （ 1）在 50?負載條件下輸出正弦波信號的電壓峰峰值 VOPP 在 0~5V范圍內(nèi)可調(diào)，調(diào)節(jié)的步進間隔為 ，輸出信號的電壓值可通過鍵盤進行設置； （ 2） 可實時顯示輸出信號的類型、幅度、頻率和電壓步進值； 頻率合成器的方案論證與選擇 方案一：采用模擬分立元件可產(chǎn)生正弦波、方波和三角波，通過 調(diào)整外部分立元件可改變輸出頻率，但采用模擬器件外接的電阻電容對參數(shù)影響很大，因而產(chǎn)生的頻率穩(wěn)定度較差，精度低，抗干擾能力差，而且靈活性較差，不能實現(xiàn)波形高精度分辨率以及波形運算輸出等智能化功能。 方案二：采用直接數(shù)字頻率合成器（ DDS） .用隨機讀寫存儲器 RAM 存儲所需的量化數(shù)據(jù)，按照不同頻率要求以頻率控制字 K 為步進對相位進行累加，以累加相位值作為地址碼讀取存放在存儲期內(nèi)的波形數(shù)據(jù)，經(jīng) D/A 轉(zhuǎn)換和幅度控制再濾波即可得所需波形。由于 DDS 相對帶寬很寬，頻率分辨率可以做的很高 第 2 頁 等優(yōu)點，另外，全數(shù)字便于集成，輸出相位 連續(xù)，頻率、幅度和相位均可控，完全滿足設計要求，所以我們采用了此方案。 主控芯片的方案論證與選擇 方案一：采用 AT89c51 單片機， 89C51 是八位單片機，其指令是采用被稱為“ CISC”的復雜指令集，共有 111 條指令，且驅(qū)動能力弱，另外 89C51 需要專門的下載器下載程序。 方案二：采用 STC89C52， STC 與 AT 功能相近，但 STC89C2 的驅(qū)動能力較強，且支持串口下載程序， AT 系列最低電壓要 ,而 STC 僅需 ,此外 STC作為國產(chǎn)芯片價格更加便宜。 顯示模塊的方案論證與選擇 方案一： 用 LED 數(shù)碼管，但數(shù)碼管只能顯示固定的數(shù)字和字母驅(qū)動電路復雜，顯示程序編寫難，且顯示效果差，閃爍不定等缺點。 方案二： LCD1602 液晶顯示模塊以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、模塊接口電路簡單等諸