【正文】 能夠很好的節(jié)約時(shí)間，效率也挺高。 在調(diào)試的過程中，從老師那里學(xué)到了調(diào)試應(yīng)該遵循的步驟和相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)。本系統(tǒng)的原理圖繪制和 PCB 繪制都是在 Protel99se 中完成。因而今天的 Protel 最新產(chǎn)品已不是單純的 PCB（印制電路板）設(shè)計(jì)工具，而是一個(gè)系統(tǒng)工具，覆蓋了以 PCB 為核心的整個(gè)物理設(shè)計(jì)。工程設(shè)置后按 F7 鍵（或點(diǎn)擊編譯工具欄上相應(yīng)圖標(biāo)）進(jìn)行編譯 /匯編、連接以及產(chǎn)生目標(biāo)文件。運(yùn)行 Keil 軟件需要 Pentium 或以上的 CPU， 16MB 或更多 RAM、20M 以上空閑的硬盤空間、 WIN9 NT、 WIN20 WINXP 等操作系統(tǒng)。 PCF8591 主要性能指標(biāo)： 單電源供電， PCF8591 的操作電壓范圍 ， 低待 機(jī)電流， 通過 I2C 總線串行輸入 /輸出， PCF8591 通過 3 個(gè)硬件地址引腳尋址，PCF8591 的采樣率由 I2C 總線速率決定， 4 個(gè)模擬輸入可編程為單端型或差分輸入，8bit 逐次逼近 A/D 轉(zhuǎn)換器，自動(dòng)增量頻道選擇等特點(diǎn)。 例如第二行第一個(gè)字符的地址是 40H，那么是否直接寫入 40H 就可以將光標(biāo)定位在第二行第一個(gè)字符的位置呢？這樣不行，因?yàn)閷懭腼@示地址時(shí)要求最高位 D7恒定為高電平 1 所 以 實(shí) 際 寫 入 的 數(shù) 據(jù) 應(yīng) 該 是 01000000B （ 40H ）+10000000B(80H)=11000000B(C0H)。 D：控制整體的顯示開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。 1)1602LCD 的基本參數(shù)及引腳功能 1602LCD 分為帶背光和不帶背光 兩種，基控制器大部分為 HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無差別，兩者尺寸差別如下圖： 圖 49 LCD 尺寸 2)LCD1602 主要技術(shù)參數(shù)： 顯示容量 :16 2 個(gè)字符 芯片工作電壓 :— 工作電流 :() 模塊最佳工作電壓 : 字符尺寸 : (W H)mm 3)引腳功能說明 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 18 1602 型 LCD 可以顯示 2 行 16 個(gè)字符，有 8 位數(shù)據(jù)總線 D0～ D7 和 RS， R/W，EN 三個(gè)控制端口， 工作電壓為 5V，并且具有字符對(duì)比度調(diào)節(jié)和背光功能 [6]。例如屏的第一行的亮暗由 RAM 區(qū) 的 000H—— 00FH 的 16 字節(jié)的內(nèi)容決定，當(dāng)（ 000H） =FFH 時(shí)，則屏幕的左上角顯示一條短亮線，長(zhǎng)度為 8 個(gè)點(diǎn)；當(dāng)（ 3FFH） =FFH 時(shí)，則屏幕的右下角顯示一條短亮線；當(dāng)（ 000H） =FFH，（ 001H） =00H，（ 002H） =00H，??（ 00EH） =00H，（ 00FH）=00H 時(shí)，則在屏幕的頂部顯示一條由 8 段亮線和 8 條暗線組成的虛線。切比雪夫?yàn)V波器在通帶內(nèi)衰減在零值和一個(gè)上限值之間做等起伏變化，阻帶內(nèi)衰減單調(diào)增大，帶內(nèi)有起伏，但過渡帶比較陡峭 。 AD9850 的參考時(shí)鐘頻率一般遠(yuǎn)高于高速 DDS 8 位 *5 并行裝入 頻率 /相位數(shù)據(jù)寄存器 數(shù)據(jù)輸入寄存器 10 位 DAC 32位頻率控制字 相位控制字 并行裝入 串行裝入 1 位 *40 串行裝入 參考時(shí)鐘輸入 主復(fù)位 頻率更新及數(shù)據(jù)寄存器復(fù)位 模擬輸出 字裝入時(shí)鐘 +VS +GND DAC RSET 模擬輸入 + CLOCK OUT /CLOCK OUT 比較器 AD9850 頻率、相位和控制數(shù)據(jù)輸入 圖 46 AD9850 系統(tǒng)功能圖 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 15 單片機(jī)的時(shí)鐘頻率 ,因此 AD9850 的復(fù)位 (RESET)端可與單片機(jī)的復(fù)位端直接相連[8]。、 176。 DAC 滿量程輸出電流通過一個(gè)外接電阻 RSET 調(diào)節(jié) ,調(diào)節(jié)關(guān)系為： setset RVI ?? （ 41） Rset 的典型值是 。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。電路圖如下圖所示： 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 12 圖 43 復(fù)位電路 AD9850 模塊 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。 STC89C52 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。在這種應(yīng)用中， P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。對(duì) P1 端口寫 “1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉 高，此時(shí)可以作為輸入口使用。 STC89C52 的引腳結(jié)構(gòu)如圖： 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 10 P0 口： P0 口是一個(gè) 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。 STC89C52 功能特性描述 STC89C52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器。信號(hào)波形的參數(shù)信息經(jīng) STC89C52 控制的 LCD1602顯示。 對(duì)應(yīng)的相位序列為 fnT?? 2)( ? ?,2,1,0?n （ 23） 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)，圖 22 相位 —幅度變換原理圖 (地址 ) ROM 波形存儲(chǔ)器 相位量化序列 波形幅度量化序列 （數(shù)據(jù)） 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 6 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)( ??? （ 24） 因?yàn)樾盘?hào)頻率 f 與采樣頻率 cf 之間有以下關(guān)系： MKffc? （ 25） 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)( ?? （ 26） 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 。的正弦信號(hào)離散成具有 2N 個(gè)采樣值的序列，若波形ROM 有 D 位數(shù)據(jù)位，則 2N 個(gè)樣值的幅值 D 位二進(jìn)制數(shù)值固化在 ROM 中，按照地址的不同可以輸出相應(yīng)相位的正弦信號(hào)的幅值。當(dāng)相位累加器累加滿時(shí)就會(huì)產(chǎn)生一次溢出，完成一個(gè)周期性的動(dòng)作。 DDS 方程為： f0= fc *K/2n， f0 為輸出頻率， fc 為時(shí)鐘頻率。函數(shù)發(fā)生器按順序產(chǎn)生每累加器 加法器 加法器 ROM LPF D/A 參考符號(hào) fc N 位 N 位 Sn St 頻率控制字 相位控制字 波形控制字 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 4 個(gè)定義的頻率段。則波形的 0 號(hào)采樣樣本采得 0 度時(shí)刻的正弦波的幅度，而波形的 1 號(hào)采樣將采得 1 度時(shí)刻的正弦波的幅度，依次類推。 DDS 的原理框圖如下圖21 所示： 圖 21 DDS 原理框圖 其中 K 為頻率控制字、 P 為相位控制字、 W為波形控制字、 fc 為參考時(shí)鐘頻率，N 為相位累加器的字長(zhǎng)， D 為 ROM 數(shù)據(jù)位及 D/A 轉(zhuǎn)換器的字長(zhǎng)。 DDS 結(jié)構(gòu) 1971 年，美國(guó)學(xué)者 “A Digital Frequency Synthesizer”文首次提出了以全數(shù)字技術(shù)，從相位概念出發(fā)直接合成所需波形的一種新組成原理。 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 2 2 DDS 概要 DDS 介紹 DDS 芯片中主要包括頻率控 制寄存器、高速相位累加器和正弦計(jì)算器三個(gè)部分（如 Q2220）。隨著計(jì)算機(jī)、數(shù)字集成電路和微電子技術(shù)的發(fā)展，頻率合成技術(shù)有了新的突破 ,直接數(shù)字頻率合成技術(shù) (Direct Digital Synthesis DDS)，它是將先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理理論與方法引入到信號(hào)合成領(lǐng)域的一項(xiàng)新技 術(shù)，它的出現(xiàn)為進(jìn)一步提高信號(hào)的頻率穩(wěn)定度提供了新的解決方法。 參考文獻(xiàn) .......................................................................................................................... 28 附 錄 .............................................................................................................................. 29 外文 資料 .......................................................................................................................... 42 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 1 1 引言 在電子科技技術(shù)領(lǐng)域中，經(jīng)常要用一些信號(hào)作為測(cè)量基準(zhǔn)信號(hào)或輸入信號(hào)，也就是所謂的信號(hào)源。 DDS 是一種全數(shù)字化的頻率合成器，由相位累加器、波形 ROM、 D/A 轉(zhuǎn)換器和低通濾波器構(gòu)成。時(shí)鐘頻率給定后，輸出信號(hào)的頻率取決于頻率控制字，頻率分辨率取決于累加器位數(shù)，相位分辨率取決于 ROM 的地址線位數(shù)，幅度量化噪聲取決于 ROM 的數(shù)據(jù)位字長(zhǎng)和 D/A 轉(zhuǎn)換器位數(shù)。信號(hào)源是各種各樣的，包括正弦波信號(hào)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(hào)源等。同時(shí)，隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，尤其是單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，智能儀器也有了新的進(jìn)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(shù)的出現(xiàn)導(dǎo)致了頻率合成領(lǐng)域的一次重大革命。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(jù)頻率控制碼在每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)進(jìn)行相位累加，得到一個(gè)相位值；正弦計(jì)算器則對(duì)該相位值計(jì)算數(shù)字化正弦波幅度（芯片一般通過查表得到）。限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)和器件產(chǎn)，它的性能指標(biāo)尚不能與已有的技術(shù)相比，故沒受到重視。相位累加器在時(shí)鐘 fc 的控制下以步長(zhǎng) K 作累加，輸出的 N 位二進(jìn)制碼與相位控制字 P、波形控制字 W相加后作為波形 ROM 的地址，對(duì)波形 ROM 進(jìn)行尋址，波形 ROM 輸出 D 位的幅度碼 S(n)經(jīng) D/A 轉(zhuǎn)換器變成階梯波 S(t)，再經(jīng)過低通濾波器平滑后就可以得到合成的信號(hào)波形。經(jīng)過 360 次采樣后，將輸出正弦曲線的全部 360 度，或者確切地說是一個(gè)周期。通過生成一個(gè)頻率表， 可以構(gòu)建復(fù)雜的頻率掃描信號(hào)和頻率跳變信號(hào)。當(dāng) K=1 時(shí)， DDS 輸出最低頻率（也即頻率分辨率），為 fc/2n,而 DDS 的最大輸出頻率由 Nyquist 采樣定理決定，即 fc/2，也就是說 K 的最大值為2n 1。 控制相位的加法器 此加法器通過改變相位控制字 P 可以控制輸出信號(hào)的相位參數(shù)。 相位 —幅度變換原理圖如下圖所示： D/A 轉(zhuǎn)換器 D/A 轉(zhuǎn)換器的作用是把合成的正弦波數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量。 根據(jù)上述原理可以構(gòu)造一個(gè)不變量 K 為量化相位增量的量化序列： nKn ?)(? ?2,1,0?n （ 27） 然后完成從 )(n? 到另一個(gè)序列 )(nS 的映射，由 )(n? 構(gòu)造序列： )2c o s (2c o s)(2c o s)(cf n TKnKM nnS ???? ??? （ 28） 公式（ 28）是連續(xù)信號(hào) )(tS 經(jīng)采樣頻率為 cf 采樣后的離散時(shí)間序列，根據(jù)采樣定理，當(dāng)21?? MKffc時(shí)， )(nS 經(jīng)過低通濾波器平滑后，可唯一恢復(fù)出 )(tS 。 總體設(shè)計(jì)框圖 本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)為核心處理器，利用鍵 盤輸入信號(hào)的參數(shù)，控制 DDS 的AD9850 模塊產(chǎn)生信號(hào)，信號(hào)的參數(shù)在 LCD1602 上顯示，完成正弦信號(hào)和方波信號(hào)的輸出，用示波器輸出驗(yàn)證。使用宏晶公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng) 8個(gè) TTL邏輯電平。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。在使用 8 位地址 （ 如 MOVX RI） 訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí) ， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或者陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器。美國(guó) AD 公司推出的高集成度頻率合成器 AD9850 便是采用 DDS 技術(shù)的典型產(chǎn)品之一。正弦查詢表包含一個(gè)正弦波周