【正文】 18Q719V C C207 4 H C 3 7 3U37 4 H C 3 7 3A D 0A D 1A D 2A D 3 A D 4A D 5A D 6A D 7A Q 0A Q 1A Q 2A Q 3 A Q 4A Q 5A Q 6A Q 7D I R1A02A13A24A35A46A57A68A79G N D10B711B612B513B414B315B216B117B018OE19V D D20U 1 77 4 H C 2 4 5B0B1B2B3B4B5B6B7D D SA D 0A D 1A D 2A D 3A D 4A D 5A D 6A D 7+5G N DL E DL E D 2+5LE+5G N DG N DI N HCBAA D 7A D 6A D 5A D 4A D 3A D 2A D 1A D 0OE1Q02D03D14Q15Q26D27D38Q39G N D10LE11Q412D413D514Q515Q616D617D718Q719V C C207 4 H C 3 7 3U 1 87 4 H C 3 7 3D接P0口Q接電容八選一A接P0口B接A/DD接P0口Q接AD9850數據輸入D I R 接單片機OE 接單片機LE 接單片機LE 接單片機 （ b） 擴展口 圖 32 AT89C52的外圍電路 AD985O 外圍電路設計 晶振的選擇 晶振是晶體振蕩器的簡稱 ,在電氣上它可以等效成一個電容和一個電阻并聯再串聯一個電容的二端網絡 ,這個網絡有兩個諧振點 ,以頻率的高低分其中較低的頻率是串聯諧振 ,較高的頻率是并聯諧振。 第 11~18 腳 “B” 信號輸入輸出端，功能與 “A” 端一樣，不再描述。 其中的 74HC373 芯片管腳功能如下： OE： Output Enable,輸出使能，低電平有效； LE： Latch Enable,數據鎖存使能 ,latch 是鎖存的意思； Dn：第 n 路輸入數據； Qn：第 n 路輸出數據。P1 接鍵盤，鍵盤輸入的數值通過 P1 口送至 AT89C52 單片機 ,經過單片機處理轉換成頻率控制字以后再通過 P1 口送至 AD985O。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。在單芯片上 ,擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統可編程 Flash,使得AT89C52 為眾多嵌入式控制應用系統提供高靈活、有效的解決方案。 AT89C52 的功能和結構 單片機 AT89C52 的主要性能分別為：與 MCS 單片機產品兼容 ； 8K 字節(jié)在系統可編程 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 /計數器、八個中斷源、全雙 工 UART 串行通道、低功耗空閑和掉電模式、雙數據指針、掉電標識符。 畫出總體框圖以后就開始分模塊設計各部分電路 ,并且用 Protel99se 畫圖工具畫出硬件電路圖。 DDS 的輸出頻譜里含有一些鏡像頻率的成分 ,為了使輸出的頻率不受外界和一些雜波的干擾 ,需用一個低通濾波器濾除這些鏡像頻率 ,本設計中低通濾波器設計為橢圓濾波器。 AD9850 內部有集成比較器因此將產生的正弦信號通過該比較器便可得到方波信號 ,方波信號再經過一個積分電路便可得到三角波信號了。 系統總體硬件框圖 本系統設計由 MSC 單片機、 DDS 芯片 AD9850、 LED 驅動芯片 MAX721低通濾波器、 A/D 轉換電 路、積分電路、放大電路、電源以及其他外圍電路組成 ,系統硬件組成框圖如圖 31所示。 AD9850 頻率穩(wěn)定度及頻率準確度 大連理工學院曾做過關于 AD9850 正弦信號發(fā)生器實驗，以下是頻率輸出測試記錄表 22： 表 22 信號發(fā)生器頻率輸出測試記錄： 標稱值 /KHz 實測頻率 /KHz 注：每一標稱值測量 6 次 評價值 /KHz 準確度 % 5 5． 005 1 1． 001 1000 從表 可看出， AD9850 的頻率準確度達到 104級。串行裝載時 ,AD9850的 D7引腳和 W_CLK引腳組成同步串行接口 ,這個接口可以直接與 89S52 相接連。 景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科生畢業(yè)設計（論文） 第 頁 共 74 頁 17 表 21 AD9850串行裝載的數據結構 位代號 功能 位代號 功能 位代號 功能 位代號 功能 W0 Freqb0 (LSB) W10 Freqb10 W20 Freqb20 W30 Freqb30 W1 Freqb1 W11 Freqb11 W21 Freqb21 W31 Freqb31 (MSB) W2 Freqb2 W12 Freqb12 W22 Freqb22 W32 Control W3 Freqb3 W13 Freqb13 W23 Freqb23 W33 Control W4 Freqb4 W14 Freqb14 W24 Freqb24 W34 PowerDown W5 Freqb5 W15 Freqb15 W25 Freqb25 W35 Phaseb0 (LSB) W6 Freqb6 W16 Freqb16 W26 Freqb26 W36 Phaseb 1 W7 Freqb7 W17 Freqb17 W27 Freqb27 W37 Phaseb 2 W8 Freqb8 W18 Freqb18 W28 Freqb28 W38 Phaseb 3 W9 Freqb9 W19 Freqb19 W29 Freqb29 W39 Phaseb4 在表 21 中 ,位 W0～ W31 的 32 位是頻率控制字 ,改變它的內容可以改變AD9850 的輸出頻率。 圖 27 控制字并行輸入時序 圖 28 控制字串行輸入的時序圖 在串行輸入方式 ,WCLK上 升沿把 25引腳的一位數據串行移入 ,當移動 40位后 ,用一個 FQ_UD 脈沖即可更新輸出頻率和相位。 或這些值的組合進行調整。 、 90176。其內部結構如圖 26所示。輸出的正弦波周期 MTT Nco 2?,頻率Nout Mfcf 2?f,cT 、 cf 分別為外部參考時鐘的周期和頻率。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。 QOUTB：輸出補充 ,這是比較器的補充輸出。 DACBL： DAC 基準線 ,這是 DAC 基準電壓參考。 RESRT：重新設置。 FQ_UD：頻率更新時鐘。 DGND：數字電路地。中層虛線內是一個完整的可編程 DDS 系統 ,外層虛線內包含了 AD9850 的主要組成部分。 DDS 芯片 AD9850 AD9850 簡介 隨著數字技術的飛速發(fā)展 ,用數字控制方法從一個參考頻率源產生多種頻率的技術 ,即直接數字頻率合成 (DDS)技術異軍突起。 (5)輸出波形的靈活性 景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科生畢業(yè)設計（論文） 第 頁 共 74 頁 12 只要在 DDS 內部加上相應控制如調頻控制 FM、調相控制 PM和調幅控制 AM,即可以方便靈活地實現調頻、調相和調幅功能 ,產生 FSK、 PSK、 ASK 和 MSK 等信號。 (3)頻率分辨率極高 若時鐘 cf 的頻率不變 ,DDS 的頻率分辨率就由相位累加器的位數 N 決定。事實上 ,在 DDS 的頻率控制字改變之后 ,需經過一個時鐘周期之后按照新的相位增量累加 ,才能實現頻率的轉換。 DDS 性能特點 DDS 在相對帶寬、頻率轉換時間、高分辨力、相位連續(xù)性、正交輸出以及集成化等一系列性能指標方面遠遠超過了傳統頻率合成技術所能達到的水平 ,為系統提供了優(yōu)于模擬信號源的性能。 對應的相位序列為 fnT?? 2)( ? ?,2,1,0?n 公式（ 24） 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數 ,而且這個常數僅與信號的頻率 f 有關 ,相位增量為： fT?2)( ??? 公式（ 25） 因為信號頻率 f 與采樣頻率 cf 之間有以下關系： MKffc ? 公式（ 26） 其中 K 與 M 為兩個正整數 ,所以相位的增量也可以完成： MKn ?? 2)( ?? 公式（ 27） 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 。用相位累加器輸出的數據作為波形存儲器(ROM)的相位取樣地址 ,這 樣就可把存儲在波形存儲器內的波形抽樣值 (二進制編碼 )經查找表查出 ,完成相位到幅值轉換。每來一個時鐘脈沖關 ,加法器 將頻率控制字 K 與累加寄存器輸出的累加相位數據相加 ,把相加后的結果送至累加寄存器的數據輸入端。需要注意的是 ,頻率合成器對 D/A轉換器的分辨率有一定的要求 ,D/A轉換器的分辨率越高 ,合成的正弦波??tS 臺階數就越多 ,輸出的波形的精度也就越高?！?360176。 控制波形的加法器 通過改變波形控制字 W 可以控制輸出信號的波形。這樣 ,相位累加器在時鐘的作用下 ,進行相位累加。要改變 DDS 的輸出頻率 ,只要改變控制字 K即可。這里我們用 DDS實現正弦波的合成作為說明介紹。一個直接數字頻率合成器由相位累加器、加法器、波形存儲 ROM、 D/A 轉換器和低通濾波器 （ LPF） 構成。主要指各種隨機噪聲造成的瞬時頻率或相位起伏 ,即相位噪景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科生畢業(yè)設計（論文） 第 頁 共 74 頁 6 聲 ,它可以從頻域 (單邊帶相位噪聲譜密度 )和時域 (阿侖方差 )來表征。 指在一定的時間間隔內 ,頻率準確度的 變化 ,分為長期頻率穩(wěn)定度、短期頻率穩(wěn)定度。它與頻率合成的方式密切相關。 ? ?? ?? ? %1002m i nm a xm i nm a x ????? ff fff 公式（ 21） (2)分辨率。 (l)頻率范圍。 景德鎮(zhèn)陶瓷學院本科生畢業(yè)設計（論文） 第 頁 共 74 頁 5 2 DDS 信號源設計技術基礎 頻率合成技術 頻率合成是指以一個或多個參考頻率源為基準 ,在某一頻段內 ,綜合產生并輸出多個工作頻率點的過程。 信號源的 頻率準確度 為 104,頻率穩(wěn)定度為 105,頻率范圍 1Hz— 1 MHz。1 0% ? 電源 頻率 50Hz177。所以 ,在很多應用中 ,都需要自己設計不同功能的信號源。國內外學者在對 DDS 輸出的頻譜做了大量的分析以后 ,總結出了誤差的頻域分布規(guī)律建立了誤差模型 ,在分析 DDS 頻譜特性的基礎上又提出了一些降低雜散功率的方法 :可以通過采樣的方法降 低帶內誤差功率 ,可以用隨機抖動法提高無雜散動態(tài)范圍 (在 D/A 轉換器的低位上加擾打破 DDS 輸出的周期性 ,從而把周期性的雜散分量打散使之均勻化 )。當然隨著技術的發(fā)展 ,這些問題正在逐步得到解決 ,如通過增長波形 ROM 的長度減小相位截斷誤差 。 除了在儀器中的應用外 ,DDS 在通信系統和雷達系統中也有很重要的用途。采樣率 40M,還具備了調制功能 ,可以產生 AM、 FM、 FSK、碎發(fā)、掃頻等信號。一些高端的信號發(fā)生器甚至可以產生通訊信號。這樣輸出信號的頻率分辨率大大提高了。如 AD7008 可以產生正交調制信號 ,而 AD9852也可以產生 FSK(Frequency Shift Key)、 PSK(Phase Shift Key)、線性調頻以及幅度調制的信號。基于 DDS 技術的信號發(fā)生器是一類新型信號源 ,它已成為眾多電子系統中不可缺少的組成部分?，F已廣泛應用于通訊、導航、雷達、遙控遙測、電子對抗以及現代化的儀器儀表工業(yè)等領域。 直接數字頻率合成器問世之初 ,構成 DDS 元器件的速度的限制和數字化引起的噪聲這兩個主要缺點阻礙了 DDS 的發(fā)展與實際應用。而現在要求信號