【正文】 ，即 12 ?? NK ，但實際上在應用中受到低通濾波器的限制，通常 2max co ff ?，以便于濾波鏡像頻率，一般： co m a x f4 0 %f ?? 由此可見 DDS 的工作頻率帶較寬，可以合成從直流到 的頻率信號，同時它的輸出相位連續(xù)，頻率穩(wěn)定度高。 圖 1 DDS內部原理框圖 DDS 的數(shù)學原理 設有一個頻率為 f 的 余弦信號 )(tS ： )2cos()( ftS t ?? 現(xiàn)在以采樣頻率 cf 對 )(tS 進行采樣，得到的離散序列為： )2cos()( fnTS ?? ?2,1,0?n 其中cc fT1? 為采樣周期。這樣就可以把存儲在波形存儲器內的波形 的 抽樣值 可 經查表得出，完成相位到幅值的轉換。 相位累加器由 N 位加法器和 N 位累加寄存器級聯(lián)構成。限于當時的技術和器件的限制，它的性能不能與已有的技術相比，故未受到重視。隨著電子技術的發(fā)展 ,對信號源頻率的穩(wěn)定度、準確度以及頻譜純度的要求越來越高。隨著微電子技術的迅速發(fā)展，直接數(shù)字頻率合成器得到了飛速的發(fā)展，它以有別于其他頻率合成方法的優(yōu)越性能基于 DDS 的函數(shù)發(fā)生器 2 和特點成為現(xiàn)代頻率合成 技術中的佼佼者。 當今高性能的信號源均通過頻率合成技術來實現(xiàn)，隨著計算機、數(shù)字集成電路和微電子技術的發(fā)展，頻率合成技術有了新的突破 ,直接數(shù)字頻率合成技術 (Direct Digital Synthesis DDS)，它是將先進的數(shù)字信號處理理論與方法引入到信號合成領域的一項新技術，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，對頻率合成器功耗、體積、重量等也有更高的要求。信號源有很多種，包括正弦波信號源、函數(shù)發(fā) 生器、脈沖發(fā)生器、掃描發(fā)生器、任意波形發(fā)生器、合成信號源等。 In this phase is sine calculator value calculation digital sine wave amplitude (chip general through the lookup table get). The general is DDS chip output digital sine wave, and so is required to pass through the D/A converter and lowpass filter to get one of the available simulation frequency signal.. On the basis of direct digital synthesis (DDS) principle, a signal generator was designed using AT89C52 single chip machine as the control device and adopting AD9850 type DDS device. Hardware and software design parameters were given. The system can output sine wave, square wave with wide frequency band, high frequency stability and good waveform. The signal generator has stronger market petitiveness with wider development prospect in frequency modulation technology and radio munication technology fields. Key words : signal generator。該信號發(fā)生器具有更強的市場競爭力，在跳頻技術、無線電通信技術方面具有比較廣闊的發(fā)展前景。頻率控制寄存器可以串行或并行的方式裝載并寄存用戶輸入的頻率控制碼；而相位累加器根據頻率控制碼在每個時鐘周期內進行相位累加得到一個相位值；正弦計算器則對該相位值計算數(shù)字化正弦波幅度（芯片一般通過查表得到）。 DDS 芯片輸出的一般是數(shù)字化的正弦波，因此還需經過高速 D/A 轉換器和低通濾波器才能得到一個可用的模擬頻率信號。 關鍵字： 信號發(fā)生器；直接數(shù)字頻率合成； AD9850 芯片； AT89C52 單片機 。 direct digital synthesis。作為電子系統(tǒng)必不可少的組成部分的信號源，在很大程度上決定了系統(tǒng)的性能，因而常稱之為電子系統(tǒng)的“心臟”。而傳統(tǒng)的信號源采用振蕩器，只能產生少數(shù)幾種波形，自動化程度較低，且儀器體積大、靈活性與準確度差。同時，隨著微電子技術的迅速發(fā)展，尤其是 單片機技術的發(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直接數(shù)字式頻率合成技術的出現(xiàn)導致了頻率合成領域的一次重大革命。具體體現(xiàn)在相對帶寬寬、頻率轉換時間短、頻率分辨率高、輸出相位連續(xù)、可產生寬帶正交信號及其他多種調制信號、可編程和全數(shù)字化、控制靈活方便等方面，并具有極高的性價比。 DDS(直接數(shù)字合成 )技術是從相位概念出發(fā)直接合成所需波形的一種新的頻率合成技術 ,與傳統(tǒng)的模擬式波 形產生法相比 ,它具有相位變換連續(xù)、頻率轉換速度快、分辨率高、穩(wěn)定度高、相位噪聲小、便于集成、易于調整及控制靈活等多種優(yōu)點。近一年間，隨著微電子技術 得到飛速發(fā)展，它以有別于其他頻率合成方法的性能和優(yōu)越性特點成為現(xiàn)代頻率合成的優(yōu)秀者。沒一個時鐘脈沖fs，加法器將控制字 K 于累加寄存器輸出的累加相位數(shù)據相加，把相加后的結果送到累加寄存器的數(shù)據輸入端，以使加法器的下一個時鐘脈沖的作用下繼續(xù)與頻率控制字相加。波形存儲器的輸出會送到 D/A 轉換器， D/A 轉換器將數(shù)字量 的波形幅值轉 換成所需的波形頻率的模擬量。 對應的相位序列為 fnT?? 2)( ? ?,2,1,0?n 從上式可以看出相位序列呈線性，即相鄰的樣值之間的相位增量是一個常相位累加器 波形存儲器 D/A轉換器 低通濾波器 K fs 正弦波輸出 基于 DDS 的函數(shù)發(fā)生器 4 數(shù)，而且這個常數(shù)僅與信號的頻率 f 有關，相位增量為： fT?2)( ??? 因為信號頻率 f 與采樣頻率 cf 之間有以下關系： MKffc ? 其中 K 與 M 為兩個正整數(shù)，所以相位的增量也可以完成： MKn ?? 2)( ?? 由上式可知，若將 ?2 的相位均勻的分為 M 等份，那么頻率為 MKf ?2? 的余弦信號以頻率 cf 采樣后，它的量化序列的樣品之間的量化相位增量為一個不變值K 。 基于 DDS 的函數(shù)發(fā)生器 6 2 AD9850 介紹 芯片性能 隨著數(shù)字技術的飛速發(fā)展，用數(shù)字控制方法 用 一個參考頻率源 產生多種頻率的技術，即直接數(shù)字頻率合成（ DDS）技術異軍突起。圖 2 中層虛線內是一個完整的可編程 DDS 系統(tǒng)，外層虛線內包含了 AD9850 的主要組成部分。相位寄存器的輸出與相位控制字相加后可輸入到正弦查詢表地址上。查詢表把輸入地址的相位信息映射成正弦波幅度信號，然后驅動 DAC 以輸出模式量。 DAC 滿量程輸出電流通過一個外接電阻 RSET 調節(jié)，調節(jié)關系為ISET=32()， RSET 的典型值是 。 、 90176。 或這些值的組合進行調整。頻率控制位可通過下式計算得到 :f out = ( f r W) / 232 其中 : f out 要輸出的頻率值 。其中串行寫入方式是采用 D7 作為數(shù)據輸入端 ,每次 W_CL K 的上升沿 時 把一個數(shù)據串行移入到輸入寄存器 40 位數(shù)據都移入后 ,FQ_UD 上升沿 時 完成輸出信號頻率和相位的更新。位 W32 和 W33 用于工廠測試，應向這兩位賦 0。 40 位控制 /數(shù)據字通過 AD9850 的 D7 引腳在 W_CLK 引腳的脈沖信號上升邊沿作用下分 40 次裝入。 本系統(tǒng)主 要由單片機 、 DDS直接頻率信號合成器 、 鍵盤電路 、 A/D轉換模塊 、 濾波電路等部分組成 。 圖 7 系統(tǒng)框圖 LCD12864 鍵盤 單片機 AD9850 低通濾波器 信號輸出 基于 DDS 的函數(shù)發(fā)生器 12 4 系統(tǒng)硬件模塊的組成 鍵盤控制模塊 通過鍵盤對波形的頻率進行控制 ，如圖 8 所示。 AT89S52 的主要性能 單片機 AT89S52 的主要性能分別為：與 MCS51 單片機產品兼容 ； 8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器； 1000 次擦寫周期；全靜態(tài)操作： 0Hz～ 33Hz、三級加密程序存儲器、 32 個可編程 I/O 口線、三個 16 位定時器 /計數(shù)器、八個中斷源、全雙工 UART 串行通道、低功耗空閑和掉電模式、 11 掉電后中斷可喚醒、看門狗定時器、雙數(shù)據指針、掉電標識符。在單芯片上，擁有 靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、有效的解決方案 [2]。掉電保護方式下， RAM 內容被保 存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。當訪問外部程序和數(shù)據存儲器時， P0 口也被作為低 8 位地址 /數(shù)據復用。 P1 口： P1 口是 一個具有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 輸出緩沖器能驅動 4 個 TTL 邏輯電平。 P2 口： P2 口是一個具有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器。在訪問外部程序存儲器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據存儲器 （ 例如執(zhí)行 MOVX DPTR） 時， P2 口送出高八位地址。 隨著計算機技術的高速發(fā)展，單片機以其自身的特點，已廣泛應 用于智能儀器、工業(yè)控制、家用電器、電子玩具等各個領域。電容取 30PF 左右 。對外接電容 C C2 雖然沒有十分嚴格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性，這里采用電容 30pF，晶振 通常 采用，如圖 10 所示。 按 鍵電平復位電路是在普通 RC復位電路的基礎上接一個有下拉電阻 10K、上拉電容10μf 接 VCC,電源由開關經串接的 1K 限流電阻至復位腳（和上拉電容并聯(lián)），上拉電容支路負責在“上電”瞬間實施復位；開關通過 1K上拉電阻和 10K 下拉電阻分壓器，保證對單片機實施按鍵電平復位?？梢燥@示 84 行 1616 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。 VL 與地之間接一個 10K 的滑動變阻器來到 12864 初始顯示的調節(jié)。常用的濾波器的頻率響應有三種 :巴特沃斯型（ Butterworth） ，切比雪夫型 (Chebyshef)和橢圓型 (Cauer)。比較起來，橢圓濾波器性能更好，本設計中采用的是橢圓濾波器。 圖 15 程序流程圖 主程序輸入 初始化 LCD 顯示 鍵盤掃描 是否有按鍵按下？ 處理按鍵 頻率字修改 AD9850 數(shù)據更新 是 否 開始 基于 DDS 的函數(shù)發(fā)生器 21 DDS 的時鐘頻率很高，對周圍電路有一定影響 ，在電路中 采取了一些 抗干擾措施，如：引線盡量短，減少交叉，每個芯片的電源與地之間都 要接 去耦電容，數(shù)字地與模擬地分開。 //向 LCD 中寫入控制字 // include include include include include define uchar unsigned char define uint unsigned int uchar code DIS0[] = {波形：余弦波 }。 uchar code DIS4[] = {步進 值： HZ }。 lcd_wdat(0x30+a%100/10)。//寫 第 4 位 lcd_wdat(0x30+b/1000000)。 lcd_wdat(0x30+b%1000000%100000%10000%1000/100)。 } /************其次寫步進 *01000HZ**********/ void Display_step(uint c) { lcd_pos(4,4)。 lcd_wdat(0x30+c%1000%100%10)。 //設置顯示位置為第 1 行 for(i=0。 } } if(temp==1) //方波 { lcd_pos(1,0)。 delay(1)。i++) { lcd_wdat(DIS2[i])。i16。 //設置顯示位置為第四行 for(i=0。 } } //波形選擇 // include sbit =P2^6。 if(flag==2)//選擇波形標志位 flag=0。 ad9850_rest=1。 //rest 信號 ad9850_rest=0。 ad9850_w_c