【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(shù)據(jù)輸入D I R 接單片機(jī)OE 接單片機(jī)LE 接單片機(jī)LE 接單片機(jī) （ b） 擴(kuò)展口 圖 32 AT89C52的外圍電路 AD985O 外圍電路設(shè)計(jì) 晶振的選擇 晶振是晶體振蕩器的簡(jiǎn)稱 ,在電氣上它可以等效成一個(gè)電容和一個(gè)電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個(gè)電容的二端網(wǎng)絡(luò) ,這個(gè)網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)諧振點(diǎn) ,以頻率的高低分其中較低的頻率是串聯(lián)諧振 ,較高的頻率是并聯(lián)諧振。 第 11~18 腳 “B” 信號(hào)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(shù)據(jù)鎖存使能 ,latch 是鎖存的意思； Dn：第 n 路輸入數(shù)據(jù)； Qn：第 n 路輸出數(shù)據(jù)。P1 接鍵盤，鍵盤輸入的數(shù)值通過(guò) P1 口送至 AT89C52 單片機(jī) ,經(jīng)過(guò)單片機(jī)處理轉(zhuǎn)換成頻率控制字以后再通過(guò) P1 口送至 AD985O。掉電保護(hù)方式下 ,RAM 內(nèi)容被保存 ,振蕩器被凍結(jié) ,單片機(jī)一切工作停止 ,直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。在單芯片上 ,擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash,使得AT89C52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、有效的解決方案。 AT89C52 的功能和結(jié)構(gòu) 單片機(jī) AT89C52 的主要性能分別為：與 MCS 單片機(jī)產(chǎn)品兼容 ； 8K 字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器； 1000 次擦寫周期；全靜態(tài)操作： 0Hz～ 33Hz、三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器、 32個(gè)可編程 I/O口線、三個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、八個(gè)中斷源、全雙 工 UART 串行通道、低功耗空閑和掉電模式、雙數(shù)據(jù)指針、掉電標(biāo)識(shí)符。 畫出總體框圖以后就開(kāi)始分模塊設(shè)計(jì)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(gè)低通濾波器濾除這些鏡像頻率 ,本設(shè)計(jì)中低通濾波器設(shè)計(jì)為橢圓濾波器。 AD9850 內(nèi)部有集成比較器因此將產(chǎn)生的正弦信號(hào)通過(guò)該比較器便可得到方波信號(hào) ,方波信號(hào)再經(jīng)過(guò)一個(gè)積分電路便可得到三角波信號(hào)了。 系統(tǒng)總體硬件框圖 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)由 MSC 單片機(jī)、 DDS 芯片 AD9850、 LED 驅(qū)動(dòng)芯片 MAX721低通濾波器、 A/D 轉(zhuǎn)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(tǒng)硬件組成框圖如圖 31所示。 AD9850 頻率穩(wěn)定度及頻率準(zhǔn)確度 大連理工學(xué)院曾做過(guò)關(guān)于 AD9850 正弦信號(hào)發(fā)生器實(shí)驗(yàn)，以下是頻率輸出測(cè)試記錄表 22： 表 22 信號(hào)發(fā)生器頻率輸出測(cè)試記錄： 標(biāo)稱值 /KHz 實(shí)測(cè)頻率 /KHz 注：每一標(biāo)稱值測(cè)量 6 次 評(píng)價(jià)值 /KHz 準(zhǔn)確度 % 5 5． 005 1 1． 001 1000 從表 可看出， AD9850 的頻率準(zhǔn)確度達(dá)到 104級(jí)。串行裝載時(shí) ,AD9850的 D7引腳和 W_CLK引腳組成同步串行接口 ,這個(gè)接口可以直接與 89S52 相接連。 景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 頁(yè) 共 74 頁(yè) 17 表 21 AD9850串行裝載的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 位代號(hào) 功能 位代號(hào) 功能 位代號(hào) 功能 位代號(hào) 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(nèi)容可以改變AD9850 的輸出頻率。 圖 27 控制字并行輸入時(shí)序 圖 28 控制字串行輸入的時(shí)序圖 在串行輸入方式 ,WCLK上 升沿把 25引腳的一位數(shù)據(jù)串行移入 ,當(dāng)移動(dòng) 40位后 ,用一個(gè) FQ_UD 脈沖即可更新輸出頻率和相位。 或這些值的組合進(jìn)行調(diào)整。 、 90176。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(shí)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(bǔ)充 ,這是比較器的補(bǔ)充輸出。 DACBL： DAC 基準(zhǔn)線 ,這是 DAC 基準(zhǔn)電壓參考。 RESRT：重新設(shè)置。 FQ_UD：頻率更新時(shí)鐘。 DGND：數(shù)字電路地。中層虛線內(nèi)是一個(gè)完整的可編程 DDS 系統(tǒng) ,外層虛線內(nèi)包含了 AD9850 的主要組成部分。 DDS 芯片 AD9850 AD9850 簡(jiǎn)介 隨著數(shù)字技術(shù)的飛速發(fā)展 ,用數(shù)字控制方法從一個(gè)參考頻率源產(chǎn)生多種頻率的技術(shù) ,即直接數(shù)字頻率合成 (DDS)技術(shù)異軍突起。 (5)輸出波形的靈活性 景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 頁(yè) 共 74 頁(yè) 12 只要在 DDS 內(nèi)部加上相應(yīng)控制如調(diào)頻控制 FM、調(diào)相控制 PM和調(diào)幅控制 AM,即可以方便靈活地實(shí)現(xiàn)調(diào)頻、調(diào)相和調(diào)幅功能 ,產(chǎn)生 FSK、 PSK、 ASK 和 MSK 等信號(hào)。 (3)頻率分辨率極高 若時(shí)鐘 cf 的頻率不變 ,DDS 的頻率分辨率就由相位累加器的位數(shù) N 決定。事實(shí)上 ,在 DDS 的頻率控制字改變之后 ,需經(jīng)過(guò)一個(gè)時(shí)鐘周期之后按照新的相位增量累加 ,才能實(shí)現(xiàn)頻率的轉(zhuǎn)換。 DDS 性能特點(diǎn) DDS 在相對(duì)帶寬、頻率轉(zhuǎn)換時(shí)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(biāo)方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了傳統(tǒng)頻率合成技術(shù)所能達(dá)到的水平 ,為系統(tǒng)提供了優(yōu)于模擬信號(hào)源的性能。 對(duì)應(yīng)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(gè)常數(shù) ,而且這個(gè)常數(shù)僅與信號(hào)的頻率 f 有關(guān) ,相位增量為： fT?2)( ??? 公式（ 25） 因?yàn)樾盘?hào)頻率 f 與采樣頻率 cf 之間有以下關(guān)系： MKffc ? 公式（ 26） 其中 K 與 M 為兩個(gè)正整數(shù) ,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(hào)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(gè)不變值 K 。用相位累加器輸出的數(shù)據(jù)作為波形存儲(chǔ)器(ROM)的相位取樣地址 ,這 樣就可把存儲(chǔ)在波形存儲(chǔ)器內(nèi)的波形抽樣值 (二進(jìn)制編碼 )經(jīng)查找表查出 ,完成相位到幅值轉(zhuǎn)換。每來(lái)一個(gè)時(shí)鐘脈沖關(guān) ,加法器 將頻率控制字 K 與累加寄存器輸出的累加相位數(shù)據(jù)相加 ,把相加后的結(jié)果送至累加寄存器的數(shù)據(jù)輸入端。需要注意的是 ,頻率合成器對(duì) D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率有一定的要求 ,D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率越高 ,合成的正弦波??tS 臺(tái)階數(shù)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(guò)改變波形控制字 W 可以控制輸出信號(hào)的波形。這樣 ,相位累加器在時(shí)鐘的作用下 ,進(jìn)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(shí)現(xiàn)正弦波的合成作為說(shuō)明介紹。一個(gè)直接數(shù)字頻率合成器由相位累加器、加法器、波形存儲(chǔ) ROM、 D/A 轉(zhuǎn)換器和低通濾波器 （ LPF） 構(gòu)成。主要指各種隨機(jī)噪聲造成的瞬時(shí)頻率或相位起伏 ,即相位噪景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 頁(yè) 共 74 頁(yè) 6 聲 ,它可以從頻域 (單邊帶相位噪聲譜密度 )和時(shí)域 (阿侖方差 )來(lái)表征。 指在一定的時(shí)間間隔內(nèi) ,頻率準(zhǔn)確度的 變化 ,分為長(zhǎng)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(guān)。 ? ?? ?? ? %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(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 頁(yè) 共 74 頁(yè) 5 2 DDS 信號(hào)源設(shè)計(jì)技術(shù)基礎(chǔ) 頻率合成技術(shù) 頻率合成是指以一個(gè)或多個(gè)參考頻率源為基準(zhǔn) ,在某一頻段內(nèi) ,綜合產(chǎn)生并輸出多個(gè)工作頻率點(diǎn)的過(guò)程。 信號(hào)源的 頻率準(zhǔn)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(yīng)用中 ,都需要自己設(shè)計(jì)不同功能的信號(hào)源。國(guó)內(nèi)外學(xué)者在對(duì) DDS 輸出的頻譜做了大量的分析以后 ,總結(jié)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(chǔ)上又提出了一些降低雜散功率的方法 :可以通過(guò)采樣的方法降 低帶內(nèi)誤差功率 ,可以用隨機(jī)抖動(dòng)法提高無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍 (在 D/A 轉(zhuǎn)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(dāng)然隨著技術(shù)的發(fā)展 ,這些問(wèn)題正在逐步得到解決 ,如通過(guò)增長(zhǎng)波形 ROM 的長(zhǎng)度減小相位截?cái)嗾`差 。 除了在儀器中的應(yīng)用外 ,DDS 在通信系統(tǒng)和雷達(dá)系統(tǒng)中也有很重要的用途。采樣率 40M,還具備了調(diào)制功能 ,可以產(chǎn)生 AM、 FM、 FSK、碎發(fā)、掃頻等信號(hào)。一些高端的信號(hào)發(fā)生器甚至可以產(chǎn)生通訊信號(hào)。這樣輸出信號(hào)的頻率分辨率大大提高了。如 AD7008 可以產(chǎn)生正交調(diào)制信號(hào) ,而 AD9852也可以產(chǎn)生 FSK(Frequency Shift Key)、 PSK(Phase Shift Key)、線性調(diào)頻以及幅度調(diào)制的信號(hào)?；?DDS 技術(shù)的信號(hào)發(fā)生器是一類新型信號(hào)源 ,它已成為眾多電子系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于通訊、導(dǎo)航、雷達(dá)、遙控遙測(cè)、電子對(duì)抗以及現(xiàn)代化的儀器儀表工業(yè)等領(lǐng)域。 直接數(shù)字頻率合成器問(wèn)世之初 ,構(gòu)成 DDS 元器件的速度的限制和數(shù)字化引起的噪聲這兩個(gè)主要缺點(diǎn)阻礙了 DDS 的發(fā)展與實(shí)際應(yīng)用。而現(xiàn)在要求信號(hào)