【正文】 出到 I/O void PCA_AD9835_MCLK(void)。 void Freq_Adjust1(float value_Freq1)。 //端口初始化 void AD9835_Init (void)。 sbit FSYNC=P3^3。 //判斷發(fā)送的是地址、控制命令還是數(shù)據(jù) bit SM_BUSY。 unsigned char OP_CODE。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 致 謝 感謝電氣工程系的所有老師，他們嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我生活、學(xué)習(xí)中的榜樣，他們循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無(wú)盡的啟迪。利用信號(hào)的產(chǎn)生進(jìn)行儀器的控制已經(jīng)是自動(dòng)控制中的一個(gè)重要的手段 ，那么一個(gè)幅度、頻率、占空比以及波形可調(diào)的信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)和完成更具有使用價(jià)值。高精度、寬頻率范圍、高穩(wěn)定性的激勵(lì)源對(duì)于發(fā)射換能器及超聲檢測(cè)系統(tǒng)性能的改善和提高起著至關(guān)重要的作用。具體工 作原理如下：按下 K0 鍵則顯示波形頻率，按下 K1 鍵顯示波形幅值，按下 K2 鍵顯示所選頻率或幅值的步進(jìn)加，按下 K3 鍵顯示所選頻率或幅值的步進(jìn)減。本穩(wěn)壓電源可作為 TTL電路或單河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 片機(jī)電路的電源。 + 5P 1 . 0P 1 . 1P 1 . 2P 1 . 3 圖 28 鍵盤電路 電源電路 ～ 2 2 0 V 8 VL M 7 8 0 5I N O U TG N DT2 2 0 μ F 0 . 1 F 0 . 1 F1 0 0 μ F5 V 圖 29 電源電路 電源電路為輸出電壓 +5V、輸出電流 。 KEY0鍵功能：接 ，選定信號(hào)的頻率控制。行線還連接有上拉電阻，當(dāng)鍵盤中無(wú)按鍵按下時(shí)，所有的行線和列線之間都被斷開。單片機(jī)識(shí)別I/O 口線電平的高低就能識(shí)別出是否有鍵按下及哪個(gè)鍵按下。 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 圖 27 LED顯示電路 如圖 27 所示，采用三級(jí)管對(duì) 數(shù)碼管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，本電路圖采用的是共陰極數(shù)碼顯示，當(dāng)有三極管導(dǎo)通時(shí)，數(shù)碼管的一端相當(dāng)于接地，數(shù)碼管就顯示了。 移位輸出驅(qū)動(dòng)。 七段碼直接輸出掃描驅(qū)動(dòng)。而所謂動(dòng)態(tài)掃描就是指采用分時(shí)的方法，輪流控制各個(gè)顯示器的 COM 端，使各個(gè)顯示器輪流點(diǎn)亮。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是占用單片機(jī) CPU的時(shí)間少，顯示穩(wěn)定；缺點(diǎn)是硬件電路比較復(fù)雜，占用 I/O 接口多，成本較高。 R 1R 2C 1+812345673 3 0 Ω1 5 p FC a p0 . 1 μ FC a p0 . 1 μ F4 7 ΩA D 8 2 9 圖 26 信號(hào)放大電路 顯示電路 顯示電路可以有 LED 數(shù)碼管顯示和 LCD 液晶顯示兩種，由于液晶屏價(jià)格相對(duì)較貴，驅(qū)動(dòng)程序編寫較復(fù)雜，因 此選用廉價(jià)而且容易控制的數(shù)碼管作為顯示器件。壓擺率 230V∕μs,寬帶 750MHz。但是這并不代表運(yùn)算放大器不能連接成正回饋（ positive feedback），相反地，在很多需要產(chǎn)生震蕩訊號(hào)的系統(tǒng)中，正回饋組態(tài)的運(yùn)算放大器是很常見的組成元件。最基本的運(yùn)算放大器。其原理是高頻功率放大器用于發(fā)射機(jī)的末級(jí)，作用是將高頻已調(diào)波信號(hào)進(jìn)行功率放大，以滿足發(fā)送功率的要求，然后經(jīng)過(guò)天線將其輻射到空間，保證在一定區(qū)域內(nèi)的接收機(jī)可以接收到滿意的信號(hào)電平，并且不干擾相鄰信道的通信高頻功率放大器是通信系統(tǒng)中發(fā)送裝置的重要組件。其中， TLC7524采用直通方式，8位數(shù)字量一旦達(dá)到 D7~D0輸入端，便進(jìn)行 D/A轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn) 256級(jí)幅值調(diào)節(jié)。相對(duì)精度是最大誤差相對(duì)于滿刻度的百分比。 1/2LSB（最低有效位）時(shí)所需的時(shí)間。 。分辨率通常用數(shù)字量的位數(shù)表示，一般為 8位， 10 位， 12 位， 16位等。因此，流向求和點(diǎn)的電流 IΣ 由下式確定： IΣ=a1I1+a2I2+anIn=（ a1/21+a2/22+…+a n/2n） I=D/2nI 若 Rf=R,則輸出電壓為： Uout=﹣ IfRf=﹣ IΣRf=﹣ D/2nV R 從上式可見，轉(zhuǎn)換器的輸出電壓 Uout 正比于數(shù)字量 D， 負(fù)號(hào)表示輸出電壓的極性與基準(zhǔn)電壓 VR相反。因此，不論開關(guān)是上合還是下合，網(wǎng)絡(luò)中各支路的電流是不變的。目前，常用的 D/A 轉(zhuǎn)換器是由 T型電阻解碼網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的?？紤]到實(shí)際的橢圓濾波器設(shè)計(jì)與理論分析是有所不同的，在此使用 Multisim 9經(jīng) 過(guò)仿真后得出橢圓濾波器的具體參數(shù)。巴特沃什低通濾波器通帶和阻帶都是平坦的，但是其過(guò)渡帶太過(guò)平緩；切比雪夫低通濾波 器的通帶是等波紋抖動(dòng)的，阻帶是平坦的，過(guò)渡帶比巴特沃什稍陡；貝賽爾低通濾波器和切比雪夫低通剛好相反，通帶平坦，阻帶是等波紋抖動(dòng)的；橢圓低通濾波器的通帶和阻帶都是抖動(dòng)的。 DDS 的雜散主要來(lái)源以下三個(gè)方面： (1)ROM 幅度量化誤差：相位轉(zhuǎn)化為幅度，是通過(guò)尋址 ROM 實(shí)現(xiàn)的，然而 ROM地址中存有的波形幅度值字長(zhǎng)是有限的， ROM 存儲(chǔ)能力有限而引起的舍位誤差就是幅度量化誤差； (2)相位截?cái)嗾`差：為了提高 DDS 的精度， DDS 的相位累加器位數(shù)都取得非 常大，但 ROM 的容量是有限的，因此只利用相位累加器的高 M 位 ROM 尋址，其低 (NM)位被截?cái)唷．?dāng)定時(shí)器 0 計(jì)數(shù)溢出時(shí)，產(chǎn)生中斷信號(hào)，給 寫一個(gè)脈沖信號(hào)， T1 用于記數(shù)該脈沖信號(hào)，當(dāng) T1 產(chǎn)生中斷后，總定時(shí)時(shí)間到，輸出一個(gè)點(diǎn)。單片機(jī)程序中設(shè)定寄存器 0 是定時(shí)器、 T1 是計(jì)數(shù)器， 0 和 T1 串聯(lián)起來(lái)使用，滿足定時(shí)時(shí)間要求。 AT89S51從串行口輸出數(shù)據(jù)時(shí)低位先發(fā)出，而 AD9835首先接收高位 。 AT89S51串行口工作在方式 0， TXD輸出固定頻率為 fosc的時(shí)鐘脈沖（ fosc為 AT89S51外接晶振頻率）來(lái)驅(qū)動(dòng)AD9835的 SCLK, 在該 時(shí)鐘信號(hào)的驅(qū)動(dòng)與 ， AD9835接收從 AT89S51串行口的 RXD發(fā)出的命令字節(jié)和數(shù)據(jù)字節(jié)。為了保證性能和抗干擾，最好將數(shù)字電源 DVDD和模擬電源 AVDD分 開供電。其中， AD9835是一款低功耗、可編程波形發(fā)生器，最高時(shí)鐘頻率為 50MHz。fmc/232 (4) 式中， fmc＝ 50MHz，用高穩(wěn)定度晶體振蕩器獲得。10V可調(diào)。在本系統(tǒng)中，我們采用 P3口，完成了一系列控制。 單片機(jī)各端口的第二功能完全是自動(dòng)的，不需要用指令來(lái)轉(zhuǎn)換。 P0P3口的基本功能都是作為通用的雙向 I/O口，它們的第二功能分別如下： P0口 ：第二 功能是在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，用于分時(shí)使用的低 8位地直輸出和 8位數(shù)據(jù)總線的輸入，輸出。單片機(jī)也同樣如此，當(dāng)引腳數(shù)量有限時(shí)， “兼職 ”是唯一可行的辦法，即給其中的一些信號(hào)引腳賦以雙重功能。隨著半導(dǎo)體工藝的成熟和生產(chǎn)的工業(yè)化，使它的價(jià)格越來(lái)越低，是經(jīng)濟(jì)型系統(tǒng)首選機(jī)型， AT89S51具有豐富的 I/O口內(nèi)置定時(shí)計(jì)數(shù)器和中斷系統(tǒng)。也可以采用外部時(shí)鐘。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶休或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器。 AD9835 輸出的信號(hào)經(jīng) 低通濾波器濾除高頻干擾后送至 D／ A 轉(zhuǎn)換器TLC7524，控制其幅值， TLC7524 輸出后經(jīng)運(yùn)算放大器 AD829 放大，最后輸出 滿足要求的正弦波。 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 第 2 章 系 統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 整機(jī)有七大模塊組成，分別是電源產(chǎn)生電路，按鍵電路，單片機(jī)外圍控制電路，正弦波信號(hào)發(fā)生電路，濾波電路， D∕ A 轉(zhuǎn)換電路及幅度控制電路，信號(hào)放大電路。在 100KHz 固定頻率載波進(jìn)行二進(jìn)制鍵控，二進(jìn)制基帶序列碼速率固定為 10Kbps，二進(jìn)制基帶序列信號(hào)自行產(chǎn)生，能夠產(chǎn)生模擬調(diào)制 AM 信號(hào)。具體原理如下：首先自定義一個(gè)周期波形函數(shù)，其值按等距采樣Ⅳ個(gè)點(diǎn)，然后進(jìn)行離散化取值。~360186。 DDS 系統(tǒng)的核心是相位累加器，它由 N 為相位寄存器構(gòu)成，類似于一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)數(shù)器?？删幊?DDS 系統(tǒng)原理如同所示： 河南機(jī)電高等專科學(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 N 位相 位 累加 器正 弦余 弦 表數(shù) ∕ 模轉(zhuǎn) 換 器D A C低 通濾 波 器L P F頻 率 控 制 字 KF C W N 位M 位S 位F o u t系 統(tǒng) 時(shí) 鐘f c l k N：相位 ,累加器位數(shù) 。 優(yōu)點(diǎn)：控制簡(jiǎn)單，波形效果好，頻率帶寬。 方案選擇 方案一：直接利用單片機(jī)編程產(chǎn)生正弦波。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，又基于 DDS 芯片 AD9835 在正弦波產(chǎn)生方面的 優(yōu)良特性，這里提出一種基于 DDS AD9835 的正弦波信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)方案。緒論，首先對(duì)課題研究背景和所涉及的相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行了介紹；第一章對(duì)系統(tǒng)所要完成的功能和可擴(kuò)展的功能進(jìn)行描述，確定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案主要元器件的選擇。作為應(yīng)用，現(xiàn)在已有 DDS產(chǎn)品用于接收機(jī)本振、信號(hào)發(fā)生器、通信系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)、跳頻通信系統(tǒng)等。這樣一個(gè)信號(hào)發(fā)生裝置在控制領(lǐng)域有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用范圍。通過(guò)單片機(jī)控制一個(gè)有特殊功能的信號(hào)發(fā)生芯片，可以產(chǎn)生一系列有規(guī)律的幅度和頻率可調(diào)的波形。因此，能夠與計(jì)算機(jī)緊密結(jié)合在一起，充分發(fā)揮軟件的作用。 本文主要分六大部分：緒論、系統(tǒng)概述和方案、硬件部分、軟 件部分，展望和致謝。與此相比 ,基于集成芯片的波形發(fā)生器具有高頻 信號(hào)輸出、波形穩(wěn)定、控制簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，且大多能產(chǎn)生 正弦波、矩形波（含方波）和三角波（含鋸齒波）等多種波形。這些控制可以通過(guò)鍵盤設(shè)定，這就要求對(duì)選擇的信號(hào)發(fā)生芯片，選用的單片機(jī)有初步的了解，并且對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有個(gè) 合理的分配。 方案二：利用單片機(jī)控制直接數(shù)字頻率合成芯片 （ DDS） 產(chǎn)生的正弦波，通過(guò)單片機(jī)，鍵盤， LED 數(shù)碼管顯示實(shí)現(xiàn)波形的數(shù)字控制。 DDS 的理論分析與參數(shù)計(jì)算 DDS 的基本原理 DDS 的基 本原理是：在高速存儲(chǔ)器中放入正弦函數(shù) —— 相位數(shù)據(jù)表格，經(jīng)過(guò)查表操作將讀出的數(shù)據(jù)送到高速 DAC 產(chǎn)生正弦波。 位數(shù)：相位累加器的位數(shù) ,滿足位數(shù) =NM 圖 131 DDS 的基本原理圖 DDS 系統(tǒng)由頻率控制字，相位累加器，正弦查詢 表，數(shù)∕模轉(zhuǎn)換器和低通濾波器組成，參考時(shí)鐘為高穩(wěn)定度餓晶體振蕩器，其輸出用于同步 DDS 各組成部分的工作。正弦查詢表是一個(gè)可編程只讀存儲(chǔ)器 (PROM)，存儲(chǔ)的是以相位為地址的一個(gè)周期正 弦信號(hào)的采樣編碼值，包含一個(gè)周期正弦波的數(shù)字幅度信息，每個(gè)地址對(duì)應(yīng)于正弦波中 0186。 參數(shù)計(jì)算 對(duì)于計(jì)數(shù)容量為 2n 的相位累加器和具有 M 個(gè)相位取樣點(diǎn)的正弦波形存儲(chǔ)器，若頻率控制字為 K，輸出信號(hào)頻率為 f0，參考時(shí)鐘頻率為 fc，則 DDS 系統(tǒng)輸出信號(hào)的頻率為 f0=(k∕ 2n)fc 輸出信號(hào)的頻率分辨率為 △ fmin=(1∕2n)fc 由奈奎斯特采樣定理可知， DDS 輸出的最大頻率為 fmax=fc∕2 頻率控制字可由以上公式推出 K=f02 n∕fc 河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 當(dāng)外部參考時(shí)鐘頻率為 50MHz，輸出頻率需要為 1MHz 時(shí)，系統(tǒng)時(shí)鐘經(jīng)過(guò) 6倍頻，使得 fc變?yōu)?300MHz，這樣就可利用以上公式計(jì)算出 DDS 的需要設(shè)定的控制頻率字 K=1248／ 300 信號(hào)發(fā)生芯片選擇 系統(tǒng)采 用數(shù)字波形合成技術(shù)產(chǎn)生任意波形，其基本原理是設(shè)法將任意波形的采樣點(diǎn)的值依次通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬量輸出。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基于直接數(shù)字頻率合成技術(shù)，采用單片機(jī)AT89S51 控制 DDS 芯片 AD9835，通過(guò)改變 AD9835 內(nèi)部編程控制寄存器所選的操作模式、相位累加器的位數(shù)、頻率控制字和幅度控制字，以產(chǎn)生頻率穩(wěn)定度達(dá)106，最小頻率步進(jìn)為 1Hz，多檔可調(diào)的正弦信號(hào)，再使用可編程放大器對(duì)輸出電壓進(jìn)行精確控制，在頻率范圍內(nèi)能產(chǎn)生二進(jìn)制 PSK、 ASK 信號(hào)。由于 DDS 具有相對(duì)帶寬很寬、頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間極短 (可小于 20μ s)，頻率分辨率高，全數(shù)字化結(jié)構(gòu)便于集成等優(yōu)點(diǎn)以及輸出相位連續(xù)，頻率、相位和幅度均可實(shí)現(xiàn)程控，因此，可以完全滿足。單片機(jī)還用于 控制輸出信號(hào)幅值，檢測(cè)按鍵，控 制 LED 顯示，并與 PC 通訊接收遠(yuǎn)程指令。 AT89S51中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。如使用陶瓷諧振器的話，應(yīng)選擇40pF士 10pF的容值的電容。 本系統(tǒng)控制電路所采用的單片機(jī) AT89S51是 40引腳， PDIP封裝的集成電路芯片。那么如何才能解決這個(gè)供需矛盾呢 ?正像有的人為了增加收入，要做一些兼職工作。缺少了它的第二功能，單片機(jī)甚至還不能工作。 P3口：在 51單片機(jī)中， P3口的 8引腳都具有特定的第二功能，而且都是很重要的功能。因此在實(shí)際使用時(shí)，都是按需要選用其第二功能信