【正文】 //向 AD9851 輸出 w、 fm 的數(shù)據(jù) } “復(fù)位”子程序運(yùn)行后，不但 是 AT89S52 中變量寄存器的所有數(shù)值全部清零，顯示電路也無顯示，同時 AD9851 無信號輸出（輸出頻率相位為 0）。 dis7[j]=0。 i=0。 } 在程序運(yùn)行時，不但在存儲寄存器中刪除了上一個輸入錯誤的數(shù)值，同時調(diào)用“顯示”子程序（“ display()”），也在顯示電路中刪除了上一個輸入錯誤的數(shù)值。 i=0。 } display()。 4． 2． 6 相位運(yùn)算子程序的設(shè)計 當(dāng)輸入的數(shù)值是要求的相位數(shù)據(jù)時，數(shù)值輸入后必須按下“相位”鍵，啟動相位運(yùn)算子程序。 4． 2． 5 頻率運(yùn)算子程序的設(shè)計 當(dāng)頻率數(shù)值和頻率單位輸入完畢，就要按下頻率按鍵（ FRE），啟動頻率運(yùn)算子程序。 “ KHz”頻率單位運(yùn)算子程序如下： khz( ) { p24=1。zij。 for(z=0。j++) { temp=1。 display()?！?i”用作記錄被按下的鍵是第幾次被按下， x[i]是全局定義的鍵值存儲單元，是數(shù)組變量，存儲被按鍵的鍵值。程序流程圖如圖41。}//mhz case 0x7fbf:{ok()。}//FRE case 0xf7bf:{fre6()。}//0 case 0xefef:{drop()。}//PHASE case 0xfeef:{seven()。}//4 case 0xefdf:{five()。 switch(keytemp) { case 0xfedf:{one()。 if(keytemp!=0xff) { delay(150)。 在數(shù)據(jù)傳送過程中，分別對 P P21 和 P27賦予不同的值（ 0或 1）以模擬W_CLK（字輸入時鐘信號）和 FQ_UD（頻率更新控制信號）等信號的變化過程（詳見圖 27 控制字時序圖）。aaa++)//向 AD9851 送 40位數(shù)據(jù) { P0=w[aaa]。 g=g8。 w[0]=w0。由圖可看出，頻率顯示是靜態(tài)顯示電路原理設(shè)計，由 AT89S52 的 引腳一次輸出 6╳ 8位串行頻率數(shù)據(jù)來完成頻率數(shù)值顯示的任務(wù)。如圖 35所示。而各位的公共陽極或公共陰極則分別由相應(yīng)的I/O 口線控制，實現(xiàn)各位形成段的分時選通，即同一時刻只有被選通位是能顯示相應(yīng)的字符，而其他所有位都是熄滅的。 3． 3 顯示電路 鍵盤和 LED（ Light Emitting Diode）顯示器是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中實現(xiàn)人機(jī)話的一種基本方式。 3． 2． 2 鍵盤電路的硬件設(shè)計 根據(jù)鍵盤電路設(shè)計方案中的按鍵功能分配，按鍵輸入電路至少需要 21 個按鍵，因此由 AT89S52 和 AD9851 組成的程控信號源電路設(shè)計的 I/O 口分配情況，可選擇 4╳ 8的矩陣式鍵盤輸入方式（如圖 33所示）。 8．按“ Clear”鍵時，將 AT89S52 中存儲的數(shù)據(jù)（數(shù)字鍵值存儲單元、相位值存儲單元、頻率值存儲單元和相位值存儲單元）全部“清零”，同時使“頻率顯示”為 0。 4．按“ Hz”鍵時，將 AT89S52 中存儲的頻率數(shù)據(jù)（數(shù)字鍵值 存儲單元）按“ Hz”運(yùn)算格式（╳ 1）運(yùn)算，轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)值后，將處理后的數(shù)據(jù)放入 AT89S52中指定頻率值存儲單元，并將數(shù)據(jù)（數(shù)字鍵值）存儲單元數(shù)據(jù)“清零”。在使用按鍵數(shù)量不多的單片微機(jī)中，常使用這種獨(dú)立式鍵盤。 如此重復(fù) 5次， W0～ W4 五組數(shù)據(jù)全部進(jìn)入了 AD9851 的數(shù)據(jù)輸入寄存器。 3． 1． 1 控制電路的硬件連接 控制電路的硬件連接如圖 3— 1所示。 （ 4） XTAL1和 XTAL2—— XTAL1是片內(nèi)振蕩器反相放大器和時鐘發(fā)生器的輸 入端，XTAL2 是片內(nèi)振蕩器反相放大器的輸出端。 （ 2） 外部程序存儲器讀選通，低電平有效。 P3口為可用作通用 I/O 口，每個引腳可驅(qū)動 4 個 TTL 負(fù)載。 在編程和校驗期間， P1 口可輸入低字節(jié)地址。 當(dāng)用作通用 I/O 口時，每個引腳可驅(qū)動 8 個 TTL 負(fù)載；當(dāng)用作輸入時，每個端口首先置 1。 AT89S 系列單片機(jī)和 MCS— 51系列單片機(jī)在內(nèi)部功能、引腳以及指令系統(tǒng)方面完全兼容。剩余 32 位是頻率控制字，用來對頻率進(jìn)行調(diào)制。 17． RESET：主復(fù)位端。內(nèi)部比較器的互補(bǔ) CMOS 邏輯正電平輸出。數(shù)模轉(zhuǎn)換器和高速比較器的模擬接地端。 3． PVCC： 6倍參考時鐘乘法器正電源電壓引腳。電源設(shè)置有休眠狀態(tài)，在該狀態(tài)下，功率為 4mW； 4．接口電路簡單，可用 8位并行口或串行口直接輸入頻率、相位控制字； 5．內(nèi)含 6 倍頻參考時鐘乘法器，可避免對外部高速參考時鐘振蕩器的需求，減小了外部頻率源過高而可能產(chǎn)生的相位噪聲。 2． 2． 1 AD9851 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) AD9851 是 AD公司采用先進(jìn)的 DDS 技術(shù)生產(chǎn)的具有高集成度的 DDS 芯片，它是采用 28 腳 SOP表面封裝的超大規(guī)模 DDS 集成芯片。 f0處的非諧波分量，幅值包絡(luò)為辛格函數(shù)。 5．波形存儲器 用相位累加器輸出的數(shù)據(jù)作為波形存儲器的取樣地址，進(jìn)行波形的相位 — 幅值轉(zhuǎn)換，即可在給定的時間上確定輸出波形的抽樣幅值。每來一個時鐘脈沖 fc，加法器將頻率控制字 K和寄存器輸出的累加相位數(shù)據(jù)相加，再把相加后的結(jié)果送至寄存器的數(shù)據(jù)輸入端。相位累加器在時鐘 fC 的控制下以步長 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波形。 第二章 DDS 原理及其實現(xiàn) 頻率合成信號發(fā)生器是科研、通信系統(tǒng)、教學(xué)實驗以及各種電子測量技術(shù)中一種信號源。 因此，研制開發(fā) DDS 技術(shù)信號發(fā)生器的功能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過傳統(tǒng)函數(shù)發(fā)生器。由于 DDS 器件生成的所有的波形都是以數(shù)字方式生成，因此函數(shù)發(fā)生器中的調(diào)制功能、掃描功能和突發(fā)生成功能都受到數(shù)字控制，并可以以非常高的精度進(jìn)行設(shè)置。在其它高精度測量實驗室中，將通過在每個工作臺上探測 10 MHz標(biāo)準(zhǔn)頻率參考信號，以實現(xiàn)這一目的。自第一部正弦波發(fā)生器問世以來，函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計已經(jīng)發(fā)生了多次演進(jìn)，在當(dāng)前數(shù)字領(lǐng)域中，大多數(shù)新型函數(shù)發(fā)生器正采用直接數(shù)字合成 (DDS)技術(shù)。 輸出頻率變換時間短：整片 DDS 合成器的瀕臨變換時間主要是 DDS 的數(shù)字處理延遲，通常為幾十個 ns（ AD9850 最小 43ns）。 DDS 系統(tǒng)一個顯著的特點(diǎn)就是在數(shù)字處理器的控制下能夠精確而快速地處理頻率和相位。隨著各種頻率合成器和頻率合成方案的出現(xiàn)，頻率合成技術(shù)得到了不斷的發(fā)展。并對鍵盤控制電路、頻率顯示電路、 AT89S52 對 AD9851 的數(shù)據(jù)傳送的具體軟件實現(xiàn)程序進(jìn)行了描述。 從信號源的硬件實驗設(shè)計來看，其工作可靠、效率良好，而且切換頻率速度快，既滿足了輸出波形高穩(wěn)定度、高精度、高分辨率的要求，又有價格低廉、體積小的特點(diǎn)， AD9851 芯片輸出頻率可達(dá)幾十兆赫茲。 1． 1 DDS 技術(shù)概述 1971 年 3 月美國學(xué)者 ， 和 首次提出了直接數(shù)字頻率合成（ DDS___Direct Digital Synthesis）技術(shù)。除此之外， DDS 的固有特性還有：相當(dāng)好的頻率和相位分辨率（頻率的可控范圍達(dá) uHz 級，相位控制小于 176。 調(diào)頻范圍大：整片的 DDS 合成器是不受穩(wěn)定性的影響的，在整個 Nyquist頻率范圍內(nèi)是可調(diào)的。DDS 在大部分操作中使用數(shù)字電路，從而提供了數(shù)字操作擁有的許多優(yōu)勢。根據(jù)數(shù)字電路的特點(diǎn)， DDS 電路可以鎖定在這一頻率，從 而提供與參考標(biāo)準(zhǔn)一樣精確的信號。不僅可以精確地設(shè)置 /改變頻率和定時，還可以精確地設(shè)置 /改變相位和幅度。對稱性可變的波形現(xiàn)在已是標(biāo)配功能，另外還可以內(nèi)置各種不常見的波形，如指數(shù)上升和下降型波形或正弦脈沖型波形等。目前國內(nèi)低頻信號源通常采用電橋 /振蕩器的方法，不受控、且精度比較差，一般穩(wěn)定性在 104量級。合成的信號波形形狀取決于波形 ROM 中存儲的幅度碼，因此用 DDS 可以產(chǎn)生任意波形。寄存器將加法器在上一個時鐘作用后產(chǎn)生的相位數(shù)據(jù)反饋到加法器的輸入端；以使加法器在下一個時鐘作用下繼續(xù)和頻率控制字進(jìn)行相加。 N位的尋址 ROM相當(dāng)于把 0176。因此，為了取出主頻 f0，必須在 D/A 轉(zhuǎn)換器的輸出端接入截止頻率為 fc/2 的低通濾波器。它將 32 位相位累加器，正弦函數(shù)功能查詢表， D/A 變換器以及調(diào)制、控制電路等集成到一起，它的時鐘頻率可達(dá) 180MHz，輸出信號頻率可達(dá) 70MHz，分辨率為 。 6．頻帶寬，正常輸出工作頻率范圍應(yīng)為 0～ 72MHz； 7．頻率分辨率高，其創(chuàng)新式高速 DDS 碼可接收 32 位調(diào)頻字，使得它在 180MHz系統(tǒng)時鐘下輸出頻率的精度可達(dá) ； 8．相位可調(diào)，可接收來自單片機(jī)的 5位頻率控制字； 9．內(nèi)置高性能的 10b數(shù)模轉(zhuǎn)換器。 4． W_CLK：字輸入時鐘端。 8． A VDD：模擬電源，接＋ 5V 電壓。 12． VINN：負(fù)電平輸入端。高電平有效。 并行方式輸入控制字的時序圖如圖 27 所示（在圖中， TCD：頻率更新后參考時鐘延遲； TDS：數(shù)據(jù)設(shè)置時間； TDH：數(shù)據(jù)裝入時間； TFH：頻率更新控制信號高電平有效時間；）通過 8 位總線 D0～ D7 可將數(shù)據(jù)輸入到寄存器，在重復(fù) 5次之后再在 FQ_UD上升沿把 40位數(shù)據(jù)從輸入寄存器裝入到頻率 /相位數(shù)據(jù)寄存器（更新 DDS 輸出頻率 和相位），同時把地址指針復(fù)位到第一個輸入寄存器。由于 AT89S 系列單片機(jī)繼承了MCS— 51 的原有功能，內(nèi)部含有大容量的 Flash 存儲器，又增加了新的功能，如看門狗定時器 WDT、 ISP 及 SPI 串行接口技術(shù)等，因此在電子產(chǎn)品開發(fā)及智能化儀器儀表中有著廣泛的應(yīng)用，是目前取代 MCS— 51 系列單片機(jī)的主流芯片之一。 P0 口也可用做訪問片外數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器時的第 8 位地址 /數(shù)據(jù)總線的復(fù)位口，這種情況下， P0 口內(nèi)含上拉電阻。 3． P2 口 —— 8位、雙向 I/O 口，內(nèi)部具有上拉電阻。當(dāng)用作輸入時，先將 P3口各位置 1，若外部負(fù)載將 P3 口拉低，則經(jīng)過上拉電阻向外輸出電流。 當(dāng) AT89S52 執(zhí)行片外程序存儲器的指令代碼時。 AT89S52 的振蕩器有兩種組成方 式：片內(nèi)振蕩器和片外振蕩器。 40 位頻率 /相位控制字（如上一章表 21所示用 W0、 W W W3和 W4 表示）是 AT89S52 的 P0口的 8個引腳（ ～ ）分別和 AD9851 的 8位數(shù)據(jù)輸入端口 (D0~D7)相連，由 AT89S52 經(jīng) P0口分 5 次傳送； AD9851 的 7腳（ W_CLK，字輸入時鐘端）和 AT89S52 P2 口的引腳 相連，由 AT89S52 經(jīng) 引腳控制 AD9851 數(shù)據(jù)傳送的字輸入時鐘信號（ W_CLK）。這時再將 AT89S52 的 引腳電壓置為高電平“ 1”，模擬成圖 27 所示的一個頻率更新控制信號脈沖（ FQ_UD），經(jīng)過這個脈沖之后 W0～ W4 五組數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)輸入寄存器進(jìn)入頻率 /相位寄存器，刷新頻率 /相位寄存器中原有的值，并由 AD9851的 21 腳輸出由 W0～ W4 決定頻率和相位的正弦波。 矩陣式鍵盤的連接電路如圖 32 所示，若有四根行線、四根列線，則構(gòu)成 4╳ 4 矩陣鍵盤，最多可定義 16個按鍵功能。同時使“ Hz 顯示燈”為“亮”。使“ Hz、 KHz、 MHz”顯示燈為“ 0”（滅）。 圖 33 4╳ 8 的矩陣式鍵盤的硬件連接圖 把 AT89S52 的 I/O 口中 ～ 四個引腳作為矩陣式鍵盤的四個行線輸入口 ,把 I/O 口中 ～ 八個引腳作為矩陣式鍵盤的八個列線輸出口 ,四個行線的另一端經(jīng)過一個 4╳ 10KΩ的阻排連接 +5V 電源。 發(fā)光二極管一般為砷化鎵半導(dǎo)體二極管，在發(fā)光二極管兩端加上正向電壓則發(fā)光二極管發(fā)光。由于人眼有視覺暫留 現(xiàn)象，只要每位顯示間隔足夠短，則會造成多位同時點(diǎn)亮的假象。 圖 35 頻率顯示電路設(shè)計 74HC164 是 8 位串行輸入并行輸出的移位寄存器（如圖 36 所示）， A、 B 為串行數(shù)據(jù)輸入端， QA～ QH為并行數(shù)據(jù)輸出端， CLK 為同步時鐘輸入端， CLR 為清除端。 因為 AD9851 產(chǎn)生的正弦波最大輸出頻率輸出可達(dá) 70MHz，分辨率為 ，如果只用 6個數(shù)碼管表示輸出頻率的赫茲數(shù)值是不完全夠的，所以在 6個數(shù)碼管的基礎(chǔ)上又加入三個發(fā)光二極管指示燈，把輸出頻率數(shù)值分成三檔（ Hz、 K Hz、M Hz），三個發(fā)光二極管分別代表輸出頻率數(shù)值的單位（ Hz、 K Hz、 M Hz），哪個發(fā)光二極管“亮”就代表輸出頻率數(shù)值的單位是哪個。 g=fm。//循環(huán)右移 8位 //g=_crol_(g,24)。 p21=1。 4． 2 鍵盤控制電路的程序設(shè)計 在 AT89S52 控制 AD9851 的電路設(shè)計系統(tǒng)中，鍵盤控制電路采用 4╳ 8的矩陣式鍵盤控制方式 ,鍵盤中各個按鍵的定義功能在第三章也有詳細(xì)的說明，不再詳述。//消除按鍵抖動 if(ke