【正文】 byshev)和橢圓型 (Cauer)。 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。、90176。輸出的正弦波周期 T0=Tc2N/ M,頻率 fout=Mfc/ 2N,Tc、 fc 分別為外部參考時(shí)鐘的周期和頻率?？删幊?DDS 系統(tǒng)的核心是相位累加器 ,它由一個(gè)加法器和一個(gè) N 位相位寄存器組成 , N 一般為 24~32。手動(dòng)按鍵復(fù)位又分為按鍵電平復(fù)位和按鍵脈沖復(fù)位。晶振的頻率可以在 1MHz24MHz內(nèi)選擇。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。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻?？臻e模式下， CPU停止工作，允許 RAM、 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。 單片機(jī)（ Micro Controller，又稱微控制器）是在一塊硅片上集成了各種部件的微型機(jī)算計(jì)，這些部件包括中央處理器 CPU、數(shù)據(jù)存貯器 RAM、程序存貯器 ROM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器和多種 I/O 接口電路 。本文提出的采用 DDS 作為信號(hào)發(fā)生核心器件的全數(shù)控函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)方案， 根據(jù)輸出信號(hào)波形類型可設(shè)置、輸出信號(hào)幅度和頻率可數(shù)控、輸出頻率寬等要求，選用了美國(guó) A/D 公司的 AD9850 芯片，并通過(guò)單片機(jī)程序控制和處理 AD9850 的 40 位控制字， 從而實(shí)現(xiàn)了信號(hào)幅度、頻率、類型以及輸出等選項(xiàng)的全數(shù)字控制。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。 N 位的尋址唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 5 ROM 相當(dāng)于把 0176。寄存器將加法器在上一個(gè)時(shí)鐘作用下繼續(xù)與頻率控制字進(jìn)行相加。絕大部分的模擬輸出板被用來(lái)產(chǎn)生靜態(tài)電壓，而且許多可以被用來(lái)產(chǎn)生低頻波形。但是， DDS技術(shù)允許通過(guò)一個(gè)頻率表迅速地改變信號(hào)的 Δ相位。為了輸出一個(gè)非常低的頻率，采樣樣本之間的差相位 (Δ)將非常小。 直接數(shù)字頻率合成器（ Direct Digital Synthesizer）是從相位概念出發(fā)直接合 成所需波形的一種頻率合成技術(shù)。但信號(hào)源具有許多不同的類型，不同類型的信號(hào)源在功能和特性上各不相同，分別適用于許多不同的應(yīng)用。 DDS(直接數(shù)字合成 )技術(shù)是從相位概念出發(fā)直接合成所需波形的一種新的頻率合成技術(shù) ,與傳統(tǒng)的模擬式波形產(chǎn)生法相比 ,它具有相位變換連續(xù)、頻率轉(zhuǎn)換速度快、分辨率高、穩(wěn)定度高、相位噪聲小、便于集成、易于調(diào)整及控制靈活等多種優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)在要求信號(hào)源能產(chǎn)生波形的種類多、頻率范圍高，而且還要體積小、可靠性高、操作簡(jiǎn)單靈活、使用方便及可由計(jì)算機(jī)控制等特點(diǎn)。AD9850。與傳統(tǒng)的頻率合成器相比， DDS 具有低成本、低功耗、高分辨率和快速轉(zhuǎn)換時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)，廣泛使用在電信與電子儀器領(lǐng)域，是實(shí)現(xiàn)設(shè)備全數(shù)字化 的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。使用單片機(jī)靈活的控制能力與 AD9850 的高性能、高集成度相結(jié)合，可以克服傳統(tǒng) DDS 設(shè)計(jì)中的不足，從而設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)出性能優(yōu)良的信號(hào)發(fā)生器系統(tǒng)。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，對(duì)信號(hào)源的要求越來(lái)越高，要求其輸出頻率高達(dá)微波頻段甚至更高，頻率范圍從零 Hz 到幾 GHz 頻率分辨率達(dá)到 mHz 甚至更小，相應(yīng)頻點(diǎn)數(shù)更多 。近幾年超高速數(shù)字電路的發(fā)展以及對(duì) DDS 的深入研究， DDS 的最高工作頻率以及噪聲性能已接近并達(dá)到鎖相頻率合成器相當(dāng)?shù)乃健? 另外，有些 DDS 芯片還具有調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相等調(diào)制功能及片內(nèi) D/A 變換器（如 AD7008）。具體體現(xiàn)在相對(duì)帶寬、頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間短、頻率分辨率高、輸出相位連續(xù)、可產(chǎn)生寬帶正交信號(hào)及其他多種調(diào)制信號(hào)、可編程和全數(shù)字化、控制靈活方便等方面，并具有極高的性價(jià)比。這里我們用 DDS 實(shí)現(xiàn)正弦波的合成作為說(shuō)明介紹。于是， 36 次采樣就會(huì)輸出正弦波的一個(gè)周期。 矢量信號(hào)發(fā)生器提供高靈活度和強(qiáng)大的解決方案，可用于科學(xué)研究，通信，消費(fèi)電子，宇航 /國(guó)防，半導(dǎo)體測(cè)試以及一些新興領(lǐng)域，如軟件無(wú)線電，無(wú)線電頻率識(shí)別 ( RFID)，以及無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)等 [2]。要改變 DDS 的輸出頻率，只要改變控制字 K 即可。 控制波形的加法器 次加法器通過(guò)改變波形控制字 W 可以控制輸出信號(hào)的波形。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S(t)臺(tái)階數(shù)就越多，輸出的波形的精度也就越高。 由奈奎斯特準(zhǔn)則可知 ，允許輸出的最高頻率 2max co ff ?，即 12 ?? NK ，但實(shí)際上在應(yīng)用中受到低通濾波器的限制，通常 2max co ff ?。 圖 31 系統(tǒng)框圖 由系統(tǒng)框圖可知，鍵盤控制頻率的輸入，鍵盤輸入的數(shù)據(jù)通過(guò)單片機(jī)的控制，在 LCD 上顯示其頻率、波形類型和幅度大小，控制 AD9850 輸出波形，通過(guò)電位器調(diào)節(jié)信號(hào)的幅度和方波的占空比。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C52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 [2]。當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P0 口也被作為低 8 位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。 P2 口： P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，單片機(jī)以其自身的特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于智能儀器、工業(yè)控制、家用電器、電子玩具等各個(gè)領(lǐng)域。對(duì)外接電容 C C2 雖然沒(méi)有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性，這里采用電容 60pF，晶振采用 。 AD9850 的引腳排列如圖 所示 ,圖 為其組成框圖。范圍的一個(gè)相位點(diǎn)。 相 位控制字 頻 率控制字 相位累加器 ∑ 相 位寄存器 ∑ 正 弦查詢表 微 控 制 器 DAC LPF 比較器 正弦波輸出 方波輸出 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 14 AD9850 在接上精密時(shí)鐘源和寫入頻率相位控制字之后就 可產(chǎn)生一個(gè)頻率和相位都可編程控制的模擬正弦波輸出 ,此正弦波可直接用作頻率信號(hào)源或經(jīng)內(nèi)部的高速比較器轉(zhuǎn)換為方波輸出。 AD9850 的控制字與控制時(shí)序 AD9850有 40位控制字 , 32位用于頻率控制 ,5位用于相位控制 , 1位用于電源休眠 (Powerdown)控制 , 2 位用于選擇工作方式 。單片機(jī)與 AD9850 的接口既可采用并行方式 ,也可采用串行方式 ,但為了充分發(fā)揮芯片的高速性能 ,應(yīng)在單片機(jī)資源允許的情況下盡可能選擇并行方式 ,本文重點(diǎn)介紹其并行方式的接口。具體電路圖如圖 49 所示。這樣一來(lái)就組成某個(gè)字符。 第 3 腳： VL 為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè) 10K 的電位器調(diào)整對(duì)比度。 在實(shí)際的接線中， 1602 的 DB0—DB7 與單片機(jī)的 P0 口相接， RS 與 相接，R/W與 相接， E 與 相接 。 指令 7：字符發(fā)生器 RAM 地址設(shè)置。 1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（ CGROM）已經(jīng)存儲(chǔ)了 160 個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，比如大寫的英文字母“ A”的代碼是 01000001B（ 41H），顯示時(shí)模塊把地址 41H 中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來(lái)，我們就能看到字母“ A”。 在 LCD 的顯示調(diào)節(jié)時(shí)也要選取適當(dāng)?shù)碾娮璨拍苁挂壕琳５娘@示，常選取的阻值為 1000 歐左右。工程的建立、設(shè)置、編譯 /匯編及連接產(chǎn)生目標(biāo)文件的方法非常易于掌握。在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。 2) 加載元件 庫(kù) 在電路圖放置元件之前，必須先加載庫(kù)文件。 硬件電路實(shí)物圖如圖 61 所示： 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 25 硬件測(cè)試波形圖 ：頻率 1000HZ，幅度 ，波形如圖 62 所示。在整個(gè)樣機(jī)制作和調(diào)試的過(guò)程中，還總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)。 ，所以當(dāng) 頻率較高時(shí)方波會(huì)出現(xiàn)失真現(xiàn)象。焊接的時(shí)候，要認(rèn)真焊好每一個(gè)焊點(diǎn)每一條線，為調(diào)試做好基礎(chǔ)，減少不必要的麻煩。 圖 61 硬件電路實(shí)物圖 圖 62 正弦波波形圖 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 26 ：頻率 1MHZ，幅度 2V，波形如圖 64 所示。 3) 繪制電路圖 放置元件、繪制導(dǎo)線、放置電源部件、放置電氣連接點(diǎn)、放置文字標(biāo)注。 下載步驟： 1)選擇 MCU類 型： STC89C52RC； 2)選擇串口及波特率； 3)打開(kāi)編譯好的 .HEX 文件； 4)點(diǎn)擊 “Download/下載 ”按鈕，給單片機(jī)上電，消息框提示握手成功，幾秒種后程序下載完畢，單片機(jī)自動(dòng)開(kāi)始運(yùn)行下載的程序。這時(shí)工程管理窗口的文件頁(yè)（ Files）會(huì)出現(xiàn) “Target1”，將其前面 “+”號(hào)展開(kāi)，接著選擇 Source Group1，右擊鼠標(biāo)彈出快捷菜單，選擇 Add File to Group/Source Group1，出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話框，要求尋找并加入源文件（在加入一個(gè)源文件后，該對(duì)話框不會(huì)消失，而是等待繼續(xù)加入其它文件）。采用自下而上即單獨(dú)調(diào)試好每一個(gè)模塊后，再連接成一個(gè)完整的系統(tǒng)調(diào)試。 PCF8591 是一個(gè)單片集成、單獨(dú)供電、低功耗、 8bit CMOS 數(shù)據(jù)獲取器件。 指令 9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 BF：忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。 4)1602 液晶模塊內(nèi)部的控制器共有 11 條控制指令，如下表所示 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 19 表 42 控制字說(shuō)明表 序號(hào) 指令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 1 清顯示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 2 光標(biāo)返回 0 0 0 0 0 0 0 0 1 * 3 置輸入模式 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 4 顯示開(kāi) /關(guān)控制 0 0 0 0 0 0 1 D C B 5 光標(biāo)或字符移位 0 0 0 0 0 1 S/C R/L * * 6 置功能 0 0 0 0 1 DL N F * * 7 置字符發(fā)生存貯器地址 0 0 0 1 字符發(fā)生存貯器地址 8 置數(shù)據(jù)存貯器地址 0 0 1 顯示數(shù)據(jù)存貯器地址 9 讀忙標(biāo)志或地址 0 1 BF 計(jì)數(shù)器地址 10 寫數(shù)到 CGRAM 或DDRAM） 1 0 要寫的數(shù)據(jù)內(nèi)容 11 從 CGRAM或 DDRAM讀數(shù) 1 1 讀出的數(shù)據(jù)內(nèi)容 1602 液晶模塊的讀寫操作，屏幕和光標(biāo)的操作都是通過(guò)指令編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 第 5 腳： R/W為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。 漢字的顯示：漢字的顯示一般采用圖形的方式，事先從微機(jī)中提取要顯示的漢字的點(diǎn)陣碼（一般用字模提取軟件），每個(gè)漢字占 32B，分左右兩半，各占 16B，左邊為 5??右邊為 6??根據(jù)在 LCD 上開(kāi)始顯示的 行列號(hào)及每行的列數(shù)可找出顯示 RAM 對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，送上要顯示的漢字的第一字節(jié)，光標(biāo)位置加 1，送第二個(gè)字節(jié)，換行按列對(duì)齊，送第三個(gè)字節(jié)??直到 32B 顯示完就可以 LCD 上得到一個(gè)完整字符。 LCD 顯示模塊 現(xiàn)在的字符型液晶模塊已經(jīng)是單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)中最常用的信息顯示器件了 。 濾波電路設(shè)計(jì) 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 (LPF)濾除高次諧波。接著在 WCLK 的上升沿裝入 8 位數(shù)據(jù) ,并把指針指向下一個(gè)輸入寄存器 ,連續(xù) 5 個(gè)WCLK上升沿后 , WCLK的邊沿就不再起作用 ,直到復(fù)位信號(hào)或 FQUD上升沿把地址指針復(fù)位到第一個(gè)寄存器 [7]。并具 有 5 位相位控制位 ,而且允許相位按增量 180176。相位寄存器每過(guò) 2N/M 個(gè)外部參考時(shí)鐘后返回到初始狀態(tài)一次 ,相應(yīng)地正弦查詢表每經(jīng)過(guò)一個(gè)循環(huán)也回到初始位置 ,從而使整個(gè) DDS 系統(tǒng)輸出一個(gè)正弦波。 圖 44 AD9850 管腳排列圖 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 13 圖 45 AD9850 組成框圖 AD9850 內(nèi)含可編程 DDS 系統(tǒng)和高速比較器 ,能實(shí)現(xiàn)全數(shù)字編程控制的頻率合成。上電復(fù)位電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)。內(nèi)部方式時(shí)，時(shí)鐘發(fā)生器對(duì)振蕩脈沖二分頻，如晶振為 ，時(shí)鐘頻率就 約 為 6MHz。對(duì) P2 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。在 flash 編程時(shí)， P0 口也用來(lái)接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。另外 ， STC89C52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式。它 是系統(tǒng)的大腦。 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 8 3 總體設(shè)計(jì)方案 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理 單片機(jī) STC89C52 是整個(gè)系統(tǒng)關(guān)鍵部分，通