【正文】 目 錄摘要 IAbstract II第1章 緒 論 1 研究背景 1 本課題研究目標(biāo) 1 總設(shè)計(jì)框圖 2第2章 直接數(shù)字頻率合成的技術(shù)原理 3 DDS簡(jiǎn)介 3 3 DDS的基本結(jié)構(gòu)與原理 4 DDS的基本結(jié)構(gòu) 4 DDS的優(yōu)缺點(diǎn) 6 DDS的優(yōu)點(diǎn) 6 DDS的缺點(diǎn) 7 非理想狀態(tài)下的雜散以及抑制方法 7 DDS雜散來(lái)源 7 DDS雜散抑制方法 10第3章 硬件電路設(shè)計(jì) 12 12 STC89C52簡(jiǎn)介 12 STC89C52引腳功能 13 STC89C52最小系統(tǒng) 15 DDS芯片簡(jiǎn)介 16 AD9854的工作模式 21 AD9854與MCU的接口 25 AD9854電源電路 26 DDS輸出電路設(shè)計(jì) 27 27 三角波產(chǎn)生電路 29 串行通信 30第4章 軟件部分設(shè)計(jì) 31 31 串行通信子模塊 32 PC上位機(jī)模塊 33第5章 系統(tǒng)調(diào)試…………………………………………………………………………37結(jié) 論 38參考文獻(xiàn) 39致 謝 40附 錄 4145基于DDS的多波形發(fā)生器的研究與設(shè)計(jì)摘要：DDS器件采用了高速數(shù)字電路和高速D/A轉(zhuǎn)換技術(shù)，具備了頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間短、相對(duì)帶寬寬、頻率分辨率高、相位輸出連續(xù)以及相位可快速切換等優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的全數(shù)字式調(diào)試。而且，由于DDS是數(shù)字化高密度集成電路產(chǎn)品，芯片體積小、功耗低，因此用DDS構(gòu)成高性能頻率合成的信號(hào)源來(lái)取代傳統(tǒng)的頻率信號(hào)源是未來(lái)的趨勢(shì)。STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。STC89C52使用經(jīng)典的MCS51內(nèi)核，但做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機(jī)不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。本設(shè)計(jì)以51單片機(jī)及DDS芯片AD9854為核心，采用直接數(shù)字合成技術(shù)來(lái)完成多功能信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中采用DDS合成FSK、BPSK、方波和正弦波信號(hào)，最后所測(cè)波形基本上達(dá)到了任務(wù)書(shū)的要求。關(guān)鍵詞：DDS技術(shù)；AD9854；信號(hào)源；單片機(jī)Research and Design of MultiWaveform Generator Based on DDSAbstract：DDS devices are the highspeed digital circuit and high speed A / D conversion technology, with the frequency conversion time is short, relatively wide bandwidth, high frequency resolution, phase output continuity and phase can be fast switch etc. can achieve the signal digital debugging. And because a DDS is digital high density integrated circuit products, chip has the advantages of small volume, low power consumption, so using DDS constitute high performance frequency synthesizer signal source to replace the traditional frequency signal source is the trend of the future.STC89C52 is a kind of low power consumption, high performance CMOS eight bits microcontroller with STC, and has 8K in system programmable Flash memory. STC89C52 use the classic MCS51 kernel, but made a lot of improvements make the chip with the traditional 51 microcontroller do not have the function. On the single chip, with the smart 8 bit CPU and programmable Flash in the system, making STC89C52 for many embedded control application system to provide high and flexible, ultra effective solution.This design takes 51 single chip microputer and AD9854 chip DDS as the core, and uses direct digital synthesis technology to design the multifunction signal generator. DDS synthesis of FSK、BPSK 、Square wave and Sine wave signal is used in the design, and the final waveform is basically achieved the requirements of the mission book.Keywords: DDS。 AD9854。 Signal source。 MCU基于DDS的多波形發(fā)生器研究與設(shè)計(jì)第1章 緒 論 研究背景頻率合成技術(shù)起源很早，早在二十世紀(jì)三十年代便開(kāi)始出現(xiàn)。所謂頻率合成就是將一些高穩(wěn)定度、具有一定相位特征的頻率源經(jīng)過(guò)電路上的倍頻、混頻、分頻等信號(hào)處理然后對(duì)其進(jìn)行數(shù)學(xué)意義上的加、減、乘、除等四則運(yùn)算，從而產(chǎn)生任意的具有同樣精確度的頻率源。當(dāng)今頻率合成技術(shù)大致分為三種，即直接模擬頻率合成法、間接頻率合成法（鎖相環(huán)路法）、直接數(shù)字頻率合成。其中間接頻率合成法包括脈沖控制鎖相法、模擬鎖相環(huán)路法、數(shù)字鎖相環(huán)路法，本文主要介紹直接數(shù)字頻率合成法，即DDS（Digital Direct Frequency Synthesis）。，但是由于當(dāng)時(shí)技術(shù)條件的限制沒(méi)有能引起足夠的重視。它是一種任意波形發(fā)生器，DDS技術(shù)真正得到認(rèn)可是在上世紀(jì)90年代，隨著電子技術(shù)和數(shù)字集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展給DDS提供了技術(shù)平臺(tái)，使得DDS的優(yōu)越性不斷體現(xiàn)，得到了越來(lái)越多的認(rèn)可。AD公司生產(chǎn)的AD985AD985AD9858等都是典型代表，它們功能強(qiáng)大且性能穩(wěn)定，其系統(tǒng)時(shí)鐘頻率從30MHz到1GHz不等，在芯片內(nèi)部還做了抑制雜散的處理，它們不僅能產(chǎn)生傳統(tǒng)的三角波、方波、鋸齒波，而且還可以產(chǎn)生任意波形，因此很適合做各種調(diào)制方式分析。任意波形發(fā)生器除了具有一般函數(shù)發(fā)生器具有的信號(hào)發(fā)生功能以外，還可以通過(guò)PC控制和手動(dòng)設(shè)置方法產(chǎn)生任意波形，合成和還原任意波形信號(hào)。 本課題研究目標(biāo)在DDS理論基礎(chǔ)上通過(guò)STC89C52芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)DDS芯片AD9854的控制并產(chǎn)生正弦波、方波、FSK、BPSK信號(hào)波形。本文的技術(shù)指標(biāo)如下：(1)工作頻率范圍：10Hz—80MHz；(2)頻率分辨率：；(3)輸出幅度：0～10V；(4)相位噪聲：優(yōu)于85 dBc/Hz (Af=5KHZ)； 優(yōu)于90 dBc/Hz (Af=50KHz)； 總設(shè)計(jì)框圖 ：STC89C52AD9854低通濾波電路運(yùn)放方波積分器三角波正弦波FSKBPSK 系統(tǒng)總設(shè)計(jì)框圖第2章 直接數(shù)字頻率合成的技術(shù)原理 DDS簡(jiǎn)介直接數(shù)字頻率合成技術(shù)是從相位概念出發(fā)直接合成所需波形的一種新技術(shù)。它在眾多領(lǐng)域中都有著廣泛的應(yīng)用。、（DDSDirect Digital Synthesis）技術(shù)的觀點(diǎn)。這是一種從相位概念出發(fā)的直接合成所需要波形的頻率合成技術(shù)。同傳統(tǒng)的頻率合成技術(shù)相比，DDS具有優(yōu)良的頻率分辨率、相位變化連續(xù)、相位噪聲低的優(yōu)點(diǎn)，因此也非常重要的發(fā)展。 直接數(shù)字頻率合成的技術(shù)指標(biāo)直接數(shù)字頻率合成（DDS）是將先進(jìn)的數(shù)字處理理論與方法引入頻率合成的一項(xiàng)新技術(shù)，DDS把一系列數(shù)字量形式的信號(hào)通過(guò)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬量形式的信號(hào)。它可以提供廣闊的輸出頻率、精細(xì)的頻率分辨率和操作快速切換。隨著電子設(shè)計(jì)和工藝技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)在的DDS器件有著非常緊湊和很少的功率消耗。在許多行業(yè)中，能夠準(zhǔn)確地產(chǎn)生和控制各種頻率的任意波形已經(jīng)成為了一個(gè)關(guān)鍵的要求。能否提供靈活的低相位噪聲以及可變頻率的信號(hào)源，在工業(yè)以及生物醫(yī)學(xué)測(cè)試設(shè)備的應(yīng)用上，方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、高精度是設(shè)計(jì)生產(chǎn)的重要因素。頻率的產(chǎn)生有很多的方法，設(shè)計(jì)者可以從鎖相環(huán)回路（PLL）中獲得非常高的頻率合成波形，在通過(guò)數(shù)字—模擬轉(zhuǎn)換器的動(dòng)態(tài)規(guī)劃（DAC）來(lái)生成任意波形。而DDS技術(shù)正在迅速的成為解決現(xiàn)代通信和工業(yè)應(yīng)用要求的新技術(shù)，因?yàn)镈DS芯片可以產(chǎn)生可編程、且具有較高的分辨率和精度的任意波形。頻率合成器的技術(shù)指標(biāo)有：：頻率合成器輸出最低頻率f min和最高頻率f max之間的差值，也可以用頻率覆蓋系數(shù)K來(lái)表示：如果K2～3時(shí)，一般Vco很難滿(mǎn)足這一輸出頻率范圍的，實(shí)踐中可以把整個(gè)頻段分為幾個(gè)分波段來(lái)實(shí)現(xiàn)，而每個(gè)分波段由一個(gè)Vco來(lái)滿(mǎn)足。也可用相對(duì)帶寬來(lái)衡量：相對(duì)帶寬=2（f max－f min）/（f max +f min）△f：相鄰兩個(gè)輸出頻率之間的間隔，也稱(chēng)為輸出間隔頻率，或頻率步進(jìn)值。如參考頻率不變時(shí)，DDS的頻率分辨率由相位累加器的位數(shù)N來(lái)決定。N的值一般比較大，如32位、48位、64位等。在通信系統(tǒng)中波段內(nèi)的頻率通道應(yīng)該盡可能多，以滿(mǎn)足通信的要求，所以希望△f應(yīng)盡可能的小。DDS合成器則能夠做到很低的頻率。在模擬直接頻率合成技術(shù)、鎖相頻率合成技術(shù)和DDS合成技術(shù)中，輸出頻率的穩(wěn)定度主要取決于參考頻率的穩(wěn)定度。 DDS的基本結(jié)構(gòu)與原理 DDS的基本結(jié)構(gòu)DDS合成器包括數(shù)字器件和模擬器件兩部分。主要由相位累加器、波形存儲(chǔ)器ROM、數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC和低通濾波器LPF構(gòu)成。其中K為頻率控制字、fc是時(shí)鐘頻率、N是相位累加器的控制字長(zhǎng)、D為存儲(chǔ)器ROM數(shù)據(jù)位以及D/A轉(zhuǎn)換器的字節(jié)長(zhǎng)度。相位累加器在時(shí)鐘fc的控制下以頻率控制字K作累加，輸出N位二進(jìn)制碼作為波形存儲(chǔ)器ROM的地址，對(duì)波形存儲(chǔ)器ROM進(jìn)行尋址，波形存儲(chǔ)器ROM輸出的幅碼S(n)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器變成階梯波S(t），