【正文】 ................................................. 27 遞推數(shù)列法 ................................................................................. 28 第七章 電路原理圖的繪制 .............................................................................. 31 一般步 驟 ................................................................................................ 31 原理圖的繪制 ........................................................................................ 31 結(jié)束語 .................................................................................................................. 32 致 謝 .................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 1 第一章 緒論 背景 在電子技術(shù)領(lǐng)域中，也就是所謂的信號(hào)源號(hào)源有很多種，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、合成的信號(hào)源等，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)。 DDS 是從上世紀(jì)七十年代發(fā)展起來的一種頻率合成技術(shù)，它采用數(shù)字處理模塊，參照一個(gè)頻率固定且精確的時(shí)鐘頻率源，產(chǎn)生頻率、相位均可調(diào)的輸出信號(hào)。 論證方案 AD9850 控制字的寫入方式有并行和串行兩種，并行寫入方式的優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣瓤? ,能夠提升整個(gè)系統(tǒng)的處理速度 ,但占用的單片機(jī)的 I/ O 口資源太多。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 2N1。 相位 — 幅度變換原理圖如下圖所示： 圖 相位 — 幅度變換原理圖 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。中層虛線內(nèi)是一個(gè)完整的可編程 DDS 系統(tǒng) ,外層虛線內(nèi)包含了AD9850 的主要組成部分 [7]。在 125MHz 的時(shí)鐘下 , 32 位的頻率控制字可使AD9850 的輸出頻率分辨率達(dá) 。空閑模式下， 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。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 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P2口也接收高 8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào) [4]。 而我們用只需一個(gè)通 道就行啦。本文主要給出串行寫入方式的匯編源程序以 供讀者調(diào)試參考。 泰勒級(jí)數(shù)展開法 這是一種有效的生成正弦波的方法。假設(shè)取樣周期是 Ts，產(chǎn)生的 正弦波的圓頻率為 w，那么我們需要產(chǎn)生的數(shù)列就是： sin(0), sin(w*Ts), sin(2*w*Ts), ... sin(n*w*Ts) 假設(shè) f(n)= sin(n*w*Ts)，則問題就變成，從 f(n1), f(n2), f(n3),..., 29 如何計(jì)算 f(n)了。這里我們選擇 Q14， Q14 的定點(diǎn)小數(shù)能表示 2到 2的取值范圍，對(duì)于本例的正弦波計(jì)算正好合適。我們可以看到這時(shí)定點(diǎn)小數(shù)已經(jīng)十分接近 0x7fff 了，最終產(chǎn)生的正弦波的頻率也會(huì)有很大的誤差。這段時(shí)間我不僅學(xué)到了許多新的知識(shí)，還鞏固了以前學(xué)的一些知識(shí)。 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。 但是，定點(diǎn)小數(shù)并不是什么時(shí)候都這么精確。我們使用 16bit 也就是 short 型的整數(shù)來表示定點(diǎn)小數(shù)。 先來看看如何 推導(dǎo)出遞推數(shù)列的公式。其缺點(diǎn)在于使用大量的存儲(chǔ)空間。 21 第五章 軟件部分設(shè)計(jì) 軟件程序的功能就是通過程序使整個(gè)系統(tǒng)按照人們的設(shè)想要求工作起來 ,本系統(tǒng)中最主要的部分就是將 AD9850 的 40 位控制字通過單片機(jī)寫入到 AD9850 芯片內(nèi) ,系統(tǒng)的程序流程圖如圖 4 所示。 8腳（ R2IN）、 9 腳（ R2OUT）、 10腳（ T2IN）、 7腳（ T2OUT）為第二數(shù)據(jù)通道。按鍵電平復(fù)位電路是在普通 RC復(fù)位電路的基礎(chǔ)上接一個(gè)有下拉電阻 10K、上拉電容 10μ f接 VCC,電源由開關(guān)經(jīng)串接的 1K 限流電阻至復(fù)位腳 （和上拉電容并聯(lián)），上拉電容支路負(fù)責(zé)在“上電”瞬間實(shí)施復(fù)位；開關(guān)通過 1K上拉電阻和 10K 下拉電阻分壓器，保證對(duì)單片機(jī)實(shí)施按鍵電平復(fù)位。能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。 AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié) Flash、 256 字節(jié) RAM、 32 位 I/O 口線、看門狗定時(shí)器、 2個(gè)數(shù)據(jù)指針、三個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、一個(gè) 6向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)、全雙工串行口、片內(nèi)晶振 及時(shí)鐘電路。其系統(tǒng)功能如圖 33 所示。 AD9850 采用先進(jìn)的 CMOS 工藝 ,其功耗在 155mW,擴(kuò)展工業(yè)級(jí)溫度范圍為－ 40～80℃ ,采用 28 腳 SSOP 表面封裝形式?！?360176。 頻率預(yù)置與調(diào)節(jié)電路 K 被稱為頻率控制字，也叫相位增量。 采用 DDS 芯片制作的信號(hào)源，輸出信號(hào)的頻率和幅度都可由微機(jī)來精確控制，常用的幅度調(diào)節(jié)方法是在 DDS 輸出端加數(shù)字增益控制電路，或者通過改變DAC 的參考電壓或編程電阻來實(shí)現(xiàn)。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。 該電路設(shè)計(jì)方案正確可行 ,頻率容易控制 ,操作簡(jiǎn)單靈活 ,且具有廣闊的應(yīng)用前景。作為電子系統(tǒng)必不可少的組成部分的信號(hào)源，在很大程度上決定了系統(tǒng)的性能，因而常稱之為電子系統(tǒng)的“心臟”。相對(duì)于直接法、鎖相法等傳統(tǒng)信號(hào)合 成方法， DDS 技術(shù)具有頻率分辨率高、電路簡(jiǎn)單且易于控制的優(yōu)點(diǎn)。與并行方式相比 ,串行寫入方式在數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣壬弦? ,但它更大優(yōu)點(diǎn)是能節(jié)省很多 I/ O 口資源。因此，只要 N 足夠大， DDS 可以得到很細(xì)的頻率間隔。正弦幅度量化序列 S(n)經(jīng) D/A 轉(zhuǎn)換后變成了包絡(luò)為正弦波的階梯波 S(t)。 圖 AD9850管腳排列圖 10 圖 AD9850組成框圖 合成。并具有 5 位相位控制位 ,而且允許相位按增量 180176。掉電保護(hù)方式下， RAM 內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止 [3]。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P2 口送出高八位地址。 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。所以一通道的 1 1 1 14 腳就全空腳啦。 AD9850 數(shù)據(jù)傳送子程序如下 : DDS_DATA BIT P1. 3 DDS_WCL K BIT P1. 4 DDS_FQUD BIT P1. 5 DATA0 DATA 30H DATA1 DATA 31H DATA2 DATA 32H DATA3 DATA 33H DATA4 DATA 34H ORG 0000H MAIN : MOV 30H , 0H 118 AD9850 數(shù)據(jù)傳送子程序如下 : DDS_DATA BIT P1. 3 DDS_WCL K BIT P1. 4 DDS_FQUD BIT P1. 5 DATA0 DATA 30H DATA1 DATA 31H DATA2 DATA 32H DATA3 DATA 33H DATA4 DATA 34H ORG 0000H MAIN : MOV 30H , 0H MOV 31H , 06H MOV 32H , 66H MOV 33H , 66H MOV 34H , 66H 22 lcall SEND_DATA lcall SEND_DATA SJMP ＄ END_DATA : MOV R1 , DATA4 MOV R0 , 05H CLR DDS_FQUD LOOP_SEND_W: MOV A , R1 CLR C SEND_1_BIT : LOOP_SEND : CLR DDS_WCL K RRC A MOV DDS_DATA ,C DJNZ R2 ,LOOP_SEND DEC R1 DJNZ R0 ,LOOP_SEND_W SETB DDS_FQUD RET END 23 圖 系統(tǒng)程序流程圖 AT89S52 初始化 AD9850 初始化 LCD1602 初始化 正弦波、方波、三角波發(fā)生 顯示及數(shù)據(jù)輸出 24 第六章 用到的數(shù)學(xué)原理 數(shù)學(xué)原理 設(shè)有一頻率為 f 的余弦信號(hào) )(tS ： 現(xiàn)在以采樣頻率 cf 對(duì) )(tS 進(jìn)行采樣，得到的離散序列為： )2cos()( fnTS ?? ?2,1,0?n 其中cc fT1? 為采 樣周期。一定角度的正弦及余弦波都可以展開成泰勒級(jí)數(shù)，實(shí)際應(yīng)用是只取有限項(xiàng)進(jìn)行近似處理。解決了這個(gè)問題，也就找到了遞推公式。 的 Q14值是*2^14=5550=0x786F，同樣 的 Q14 值為 0x15AE。為了能夠精確地計(jì)算這樣的正弦波，必須使用 32bit 的 Q30 定點(diǎn)小數(shù)。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我對(duì)信號(hào)發(fā)生器的硬件認(rèn)真地進(jìn)行了學(xué)習(xí)，通過此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我收獲很多。執(zhí)行主菜單的 DESIGN|ADD REMOVE LIBRARY 命令或單擊左側(cè)設(shè)計(jì)管理器的 ADD|REMOVE 按鈕。在上面的例子中我們用 0x786F 表示 ，這存在一定的誤差，把 Q14 的 0x786F 再轉(zhuǎn)換為浮點(diǎn)數(shù)就是 0x786F/2^14=，可以看到相對(duì)誤差非常小，也就是說最終得到的正弦波在頻率上的誤 差也是非常小的。現(xiàn)在看如何用定點(diǎn)小數(shù)來更快的計(jì)算正弦波。本章介用遞推數(shù)列算正弦波的方法，先介紹原理，推導(dǎo)出遞推公式，然后用浮點(diǎn)小數(shù)實(shí)現(xiàn)計(jì)算，再用定點(diǎn)小數(shù)進(jìn)一步優(yōu)化算法，最后進(jìn)行誤差分析，并提出更精 確的定點(diǎn)小數(shù)算法。這樣，不但可以解決頻率單一的問題，還可以增加數(shù)據(jù)量，從而增加精度。 VL與地之間接一個(gè) 10K 的滑動(dòng)變阻器來到 1602 初始顯示的調(diào)節(jié)。其中 13腳（ R1IN）、 12腳（ R1OUT）、 11 腳（ T1IN）、 14 腳（ T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。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。 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。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得AT89S52 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]。將 DAC 的輸出經(jīng)低通濾波后接到 AD9850 內(nèi)部的