【正文】 。所有這一切都將成為我受益終生的寶貴財(cái)富 !在此，學(xué)生 謹(jǐn)向?qū)煴硎局孕牡母兄x ! 真誠(chéng)地感謝 凌老師 。不能在 10— 100KHZ之間實(shí)現(xiàn) 10HZ的步進(jìn)和100KHZ— 1MHZ實(shí)現(xiàn) 1000HZ的步進(jìn)。 22 5 結(jié)束語(yǔ) 設(shè)計(jì)基本實(shí)現(xiàn)了信號(hào)發(fā)生器的基本要求，能輸出正弦波、方波、三角波，輸出的頻率也能達(dá)到基本要求 100HZ— 100KHZ，輸出的正弦波在 1000歐的負(fù)載下，能實(shí)現(xiàn)峰峰值在 0— 5V可調(diào)。 （ 3)運(yùn)用鍵盤輸入設(shè)定頻率，按確定鍵。 （ 3)運(yùn)用鍵盤輸入設(shè)定頻率，按確定鍵。 （ 3)運(yùn)用鍵盤輸入設(shè)定頻率，按確定鍵。 相位誤差：由于波形 是通過(guò)一系列有限的離散采樣點(diǎn)表示，不可避免引入相位量誤差，增加采樣點(diǎn)數(shù)可以減小誤差。測(cè)試目的： (1) 鍵盤的鍵位是否正確。主程序根據(jù)鍵 盤設(shè)定正弦波的頻率，按確定鍵后則輸出所需的正弦波。放大電路如圖 10。 DVDD_I/O； I/O 電源，可以是 或 ； SYNC_IN：同步多片 AD9954 輸入信號(hào)，使用時(shí)與主 AD9954 的 SYNC_CLK的輸出相連； SYNC_CLK：時(shí)鐘輸出腳，為內(nèi)部時(shí)鐘的 1/4，可用作外圍硬件同步； OSK：在編程操作時(shí)可用該腳來(lái)控制幅度與時(shí)間斜率，與 SYNC_CLK 同步；當(dāng) OSK 不能被編程時(shí)，此腳接 DGND； PS1和 PS0：可用來(lái)選擇 4個(gè) RAM 段控制字區(qū)中的一個(gè)。 AD9954 的內(nèi) 部結(jié)構(gòu)主要特性 ： 400MSPS 時(shí)鐘； 14 位 DAC； 、幅度可編程； 32 位頻率轉(zhuǎn)換字； I/O控制； ； ； 102432 位 RAM； 電源供電； 4～ 20 倍倍頻； 數(shù)字輸入中的 5V 輸入電平； 。它內(nèi)置高速、高性能 D/A 轉(zhuǎn)換器及超高速比較器，可用為數(shù)字編程控制的頻率合成器，能產(chǎn)生200MHz 的模擬正弦波。再次，若選擇的 I／ O 口是低四個(gè)端口 P0～ P3 作為工作口，需要設(shè)定寄存器 XBR0、XBR XBR2(復(fù)位值為 0)，在本設(shè)計(jì)中未用到數(shù)字資源，故 XBR0、 XBR1 的值為復(fù)位值，只需設(shè)定 XBR2 的值為 40H 允許功能選擇開關(guān)即可，若本設(shè)計(jì)中的 換為 ，則無(wú)需設(shè)定寄存器 XBR0、 XBR XBR2，因?yàn)楦叨丝?P4～ P7 與交叉開關(guān)無(wú)關(guān)。 注意：當(dāng)選擇了串行通信外設(shè) (即 SMBus、 SPI 或 UART)時(shí)，交叉開關(guān)將為所有相關(guān)功能分配引腳。 C8051F020 通過(guò)優(yōu)先權(quán)交叉開關(guān)譯碼器控制數(shù)字開關(guān)網(wǎng)路，端口引腳的分配順序是從 開始一直到 。其中低 4 個(gè) I／ O 端口除可作為一般的通用 I／ O 端口外，還可作為其他功能模 塊的輸入或輸出引腳，它是通過(guò)交叉開關(guān)配置寄存器 XBR0、 XBR XBR2(各位名稱及格式如表 1 所示 )選擇并控制的，它們控制優(yōu)先權(quán)譯碼選擇開關(guān)電路如圖 1所示，可將片內(nèi)的計(jì)數(shù)器／定時(shí)器、串行總線、硬件中斷、比較器輸出及其它的數(shù)字信號(hào)配置為在端口 I／ O 引腳出現(xiàn)，這樣用戶可以根據(jù)自己的特定需要選擇所需的數(shù)字資源和通用 I／ O 口。 C8051F020 功能圖 C8051F020 的指令運(yùn)行速度是一般 80C51 系列單片機(jī)的 10 倍以上。將相位寄存器的輸出與相位控制字相加，得到的數(shù)據(jù)作為一個(gè)地址對(duì)正弦查詢表進(jìn)行尋址，查詢表把輸 入的地址相位信息映射成正弦波幅度信號(hào)，驅(qū)動(dòng) DAC，輸出模擬信號(hào)。每來(lái)一個(gè)時(shí)間 脈沖，相位寄存器的輸出就增加一個(gè)步長(zhǎng)的相位增量值，加法器將頻率控制數(shù)據(jù)與累加寄存器輸出的累加相位數(shù)據(jù)相加，把相加結(jié)果送至累加寄存器的數(shù)據(jù)輸入端。 DDS 的理論分析 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。 系統(tǒng)各模塊的最終方案 經(jīng)過(guò)仔細(xì)的分析與論證，決定系統(tǒng)各模塊的最終方案如下： 信號(hào)模塊：采用 AD9954； 控制模塊：采用 C8051F020 控制； 顯示模塊：采用 LCD 顯示； 鍵盤輸入模塊：采用矩陣 (4 4)鍵盤； 單片機(jī) C8051F020 用于控制系統(tǒng)中 LCD 顯示、鍵盤的輸入的確認(rèn)及控制信號(hào)的輸出。這種方式占用系統(tǒng)的資源較多，而且效率低，程序的編寫量大而復(fù)雜。由于自身具有控制器，不但可以減輕主單片機(jī) 的負(fù)擔(dān)，而且可以實(shí)現(xiàn)菜單驅(qū)動(dòng)方式的顯示結(jié)果，實(shí)現(xiàn)編輯模塊全屏幕編輯的功能，達(dá)到友好的人機(jī)界面。 與以前的 51 系列單片機(jī)相比， C8051F020 增添了許多功能，同時(shí)其可靠性和速度也有了很大提高， 且 C8051F020 的種種特點(diǎn)4 和所能達(dá)到的指標(biāo)，對(duì)我們這個(gè)題目非常合適，因此最終采用 C8051F020 作為主控制芯片我們自制了單片機(jī)最小系統(tǒng)。從基本功能的改進(jìn)上與 89S52 系列基本上相同。 方案二： 采用 89C2051 開發(fā)制造產(chǎn)品 ,因?yàn)?2051 看起來(lái)體積比較 小 ,功能也較全面 .但是 2051 不是標(biāo)準(zhǔn)的 51 內(nèi)核，所以 89C2051 的程序不能直接移植到 51上。 3 方案論證：從題目要求來(lái)看，上述三種方案都可以滿足題目合成頻率范圍的要求，但信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的頻率穩(wěn)定度、精確度都不如 DDS 合成的頻率；另一方面， DDS 比信號(hào)發(fā)生器更容易精確控制，所以我們選擇 DDS 方案進(jìn)行頻率合成。 方案四：采用直接 數(shù)字合成（ Direct Digital Frequency Synthesizer,簡(jiǎn)稱 DDS 或 DDFS） 。由于采用大量的倍頻、分頻、混頻和濾波環(huán)節(jié)，導(dǎo)致直接頻率合成器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積龐大，成本高，而且容易產(chǎn)生過(guò)多的雜散分量，難以達(dá)到較高的頻譜純度。 MAX038 是美信公司的低失真單片信號(hào)發(fā) 生器集成電路，內(nèi)部電路完善。用 LCD和鍵盤作為良好的人機(jī)界面，用鍵盤輸入要顯 示的頻率， LCD顯示頻率的大小。當(dāng)然，作為通信系統(tǒng) 中必不可少的信號(hào)發(fā)生器也越來(lái)越多地容納了該技術(shù)，本文將要介紹的是基于ADI公司生產(chǎn)的 DDS芯片 AD9954的信號(hào)發(fā)生器的 設(shè)計(jì)方案。 C8051F020。 輸出的正弦波經(jīng)過(guò)比較電路來(lái)實(shí)現(xiàn)方波的輸出，而三角波則是在方波的基礎(chǔ)上通過(guò)接入積分電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。I 目 錄 緒 論 ............................................................ 1 1 系統(tǒng)設(shè)計(jì) .......................................................... 1 方案論證 ...................................................... 2 信號(hào)模塊 ................................................. 2 控制模塊 ................................................. 3 顯示模塊 ................................................. 4 鍵盤輸入模塊 ............................................. 4 系統(tǒng)各模塊的最終方案 ..................................... 4 1． 2 理論分析與計(jì)算 .............................................. 5 頻率精 度計(jì)算 ............................................. 5 DDS 的理論分析 ............................................ 5 DDS 的參數(shù)計(jì)算 ............................................ 6 2 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) ...................................................... 7 2． 1 硬件元器件的選用 ............................................ 7 C8051F020 控制芯片簡(jiǎn)介 .................................... 7 AD9954 簡(jiǎn)介 ............................................... 9 2． 2 單元硬件電路設(shè)計(jì) ........................................... 13 矩陣 (44) 鍵盤電路 ...................................... 13 電源電路 ................................................ 14 電壓調(diào)幅電路 ............................................ 14 方波電路 ................................................ 14 三角波電路 ............................................... 15 3 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) ..................................................... 16 程序流程圖 .................................................. 16 4 系統(tǒng)測(cè)試 ......................................................... 19 仿真測(cè) 試 ..................................................... 19 指標(biāo)測(cè)試 ..................................................... 19 測(cè)試方法 ..................................................... 20 5 結(jié)束語(yǔ) ........................................................... 22 致謝 ............................................................... 23 參考文獻(xiàn) ........................................................... 24 附錄一 對(duì) AD9954 編程的主要源程序清單 ............................ 25 附錄二 LCD 顯示子程序 ............................................ 35 II 摘 要 ： 隨著數(shù)字集成電路、微電子技術(shù)和 EDA 技術(shù)的深入研究， DDS 技術(shù)以其有別于其它頻率合成技術(shù)的優(yōu)越性能和特點(diǎn)，成為現(xiàn)代頻率合成技術(shù)中的佼佼者。僅用單片AD9954 就實(shí)現(xiàn)了直 接數(shù)字頻率合成技術(shù)（ DDS），產(chǎn)生穩(wěn)幅正弦波。 關(guān)鍵詞 ： 信號(hào)發(fā)生器； C8051F020；直接數(shù)字頻率合成器（ DDS）； AD9954 III Abstract： As digital integrated circuits, microelectronic technology and indepth study of EDA technology, its technology is different from other DDS frequency synthesizer technology and the superior performance characteristics of a modern frequency synthesis technology leader. Under the title, we C8051F020 microcontroller chip and AD9954 chip as the core, supplemented by the necessary circuit simulation, design a signal generator, so that it can produce sine, square and triangular wave. The system mainly by the control module, signal mod ules, modules, a keyboard input module. Just to achieve a singlechip AD9954 Direct Digital Synthesis (DDS), resulting in steady increase sine wave. The sine wave output circuit parison to the output of square, triangle and square wave is on the basis of the access points through the circuit to achi