【正文】 方法是在系統(tǒng)初始化時， ， ，若有鍵按下，與門會輸出一個低電平申請中斷。 // define data_OUT P1 sbit FQ_UD=P3^2； //AD9854信號更新申請 // sbit W_CLK=P3^3； // 寫控制字時鐘 // unsigned char CON_word[5]； // 控制字 // Void delay (unsigned into N) { into I； for(I=0； IN； I++)； } Void WRITE_AD9850(void) { unsigned char I； FQ_UD=0； W_CLK=0； delay(0)； CON_word[0]=CON_word[0]amp。 上電 系統(tǒng)初始化 確認鍵 正弦波 或 方波 三角波 鋸齒波 YES NO YES YES NO NO YES 根據(jù)鍵值計算控制字 控 制字寫入 AD9850,頻率更新 LCD 顯示 使能 T0 定時器 T0 中斷， DAC0 輸出三角波 使能 T1 定時器 T1中斷 DAC0輸出鋸齒波 第 4 章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 28 中斷鍵盤處理程序 計算機控制系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)和控制信號的輸入主要使用鍵盤。 （ 7）加強軟件抗干擾設(shè)計，它是提高計算機應(yīng)用系統(tǒng)可靠性的有利措施 。系統(tǒng)中控制軟件占有很重要的地位。 對于多層板，往往專門設(shè)置一層地平面，但是，多層板的成本較高，而采用在雙面板上作地線網(wǎng)格的方法能獲得幾乎相同的方法。由于RS232電路電平與 TTL電平不同，因此 RS232驅(qū)動器與 TTL電平連接時必須經(jīng)過電平轉(zhuǎn) 21 換，本系統(tǒng)采用 MAXIM公司的 MAX232來完成這一功能。在本系統(tǒng)中，為了使輸出信號頻率最高 80MHz時能夠最低程度的降低 AD9850內(nèi) 部系統(tǒng)時鐘 125MHz的干擾，采用了具有較窄過渡帶特性的橢圓濾波器，并采用 7階橢圓低通濾波。在三端穩(wěn)壓器輸出端接有 ，這是為了消除電路的高頻噪聲，改善負載瞬態(tài)的響應(yīng)。根據(jù)以上原則，進行硬件設(shè) 15 計。 其 系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖如圖 22 所示 。 AD9850在接上精密時鐘源和寫入頻率相位控制字之間后就可產(chǎn)生一個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源或經(jīng)內(nèi)部的高速比較第 2 章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計 12 器轉(zhuǎn)換為方波輸出。方案三，結(jié)構(gòu)相對比較復(fù)雜，但具有輸出頻率穩(wěn)定性高，頻率輸出線形度好、頻率分辨度高、波形正確，頻率變換時間小，相位 噪聲 小、人機界面好、易于控 制等優(yōu) 11 點、性能 優(yōu)良 ，只是成本有點高。 ● 從傳統(tǒng)的仿真調(diào)試到基于 JTAG接口的在系統(tǒng)調(diào)試 C8051F配置了標準的 JTAG接口 （ (Joint Test Action Group)聯(lián)合測試行動小組 )是一種國際標準測試協(xié)議（ IEEE ） ） 。 它的指令系統(tǒng)與 MCS－ 51 完全兼容。 （ 3）時鐘電路與復(fù)位電路 。而且價格也比較貴，一般在幾百元左右。自六十年代以來，信號發(fā)生器有了迅速的發(fā)展，出現(xiàn)了函數(shù)發(fā)生器、掃頻 信號發(fā)生器、合成信號發(fā)生器、程控信號發(fā)生器等各種新的種類，而且 各類信號發(fā)生器的主要性能指標也都有了大幅度的提高。 MCS96 集成度為 12 萬只 晶體管 /片，尋址范圍 64K 字節(jié)、 5 個 8 位并行口、一個全雙工串行口、 4 個 16位定時器、 8 通道 10 位A/D 轉(zhuǎn)換器等，另外 MCS96 指令能處理位、字節(jié)、字，有 16 位乘 16 位乘法 、 32 位除 16 位除法指令，一塊單片計算機的功能可以和一臺多片系統(tǒng)機相媲美。 一般微處理器和有關(guān)元器件分軍用和民用兩級，民用產(chǎn)品主要用于辦公室及機房環(huán)境，工作溫度在 0～ 70℃ ，軍用產(chǎn)品要求在惡劣環(huán)境條件下穩(wěn)定工作，工作溫度在 65～+125℃ ， 工業(yè)級產(chǎn)品的性能介于以上兩者之間，在 40～ +85℃ 溫度環(huán)境可正常工作。 *******學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 基于單片機的信號發(fā)生器的設(shè)計 學(xué) 生： 學(xué) 號： 專 業(yè)： 班 級： 指導(dǎo)教師： ********學(xué)院 ****年六 月 I 摘 要 本系統(tǒng) 以 C8051F020 單片機 和 DDS 芯片 AD9850 為核心 ，輔以必要的模擬和 數(shù)字電路，構(gòu)成了一 種 基于 DDS 技術(shù)的信號發(fā)生器。工業(yè)產(chǎn)品可靠性比民用產(chǎn)品強，而價格較軍用品低。單片機已經(jīng)進入一個嶄新的階段 。與此同時，各類信號發(fā)生器在簡化機械結(jié)構(gòu)，體積小型化、功能多樣 化等各方面也取得了顯著的進展。 在實際應(yīng)用中，超低頻波和高頻波一般是不用的，一般用中頻，即幾十赫茲到幾千赫茲。 （ 4） 單片機與 DDS 芯片 AD9850 的接口電路。其中的 C8051F020 單片機含有 64kB 片內(nèi) Flash 程序存儲器，4352B 的 RAM、 8 個 I/O 端口共 64 根 I/O 口線、一個 12 位 A/D 轉(zhuǎn)換器和一個 8 位 A/D轉(zhuǎn)換器以及 2 個 12 位 D/A 轉(zhuǎn)換器、 2 個比較器、 5 個 16 位通用定時器、 5 個捕捉 /比較模塊的可編程計數(shù) /定時器陣 列、看門狗定時器、 VDD 監(jiān)視器和溫度傳感器等部分 。引入 JTAG接口將使 8位單片機傳統(tǒng)的仿真調(diào)試實現(xiàn)徹底的變革。 綜上所述， 為了達到高精度，高穩(wěn)定的正弦信號輸出 ， 我們選擇了第三 種方案 。在 125MHz的時鐘下， 32位的頻率控制字可使 AD9850的輸出頻率分辨率達 ,并具有 5位相位控制位，而且允許相位按增量 180176。 13 圖 22 總體結(jié)構(gòu) 框 圖 LCD 顯示模塊 4 4 鍵盤 上位機 PC 控制模塊 C8051F020 單片機 串口通信 MAX232 DDS 模塊 AD9850 低通濾波和放大模塊 波 形 輸 出 第 3 章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 14 第 3 章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 系統(tǒng)硬件總體設(shè)計 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計包含兩部分內(nèi)容：一是系統(tǒng)擴展，即單片機內(nèi)部的功能單元（如 ROM、 I/O、定時 /計數(shù)器等）容量不能滿足應(yīng)用系統(tǒng)的要求時，必須在片外進行擴展，選擇適當?shù)男酒?，設(shè)計適當?shù)碾娐贰? 系統(tǒng)部件設(shè)計 電源設(shè)計 本系統(tǒng)是多電源系統(tǒng)，使用四種共地電源 ： +5V， +， +15V， 15V，其中 ：液晶顯示模塊 Mlz011286串口通信芯片 MAX232等需要 +5V的供電電壓，如圖 3l(b)；單片機 C8051F0 DDS芯片 AD9850需要 + ??11 ， 如圖 31(c)； 運放芯片MAX437需要 +15V、 15V的供電電壓 ， 如圖 3l(a)。為了使 LM317輸出 +，對 R2的電阻值進行計算，并通過在面包板上實際調(diào)節(jié)，最終得到 R2值為 230 Ω 時 ， 可滿足輸出要求。根據(jù)系統(tǒng)要求輸出信號的頻率可達 80MHz，設(shè)定其通帶為 80MHz，且 7階濾波具有下 降速度更快的過渡帶，可以有效的濾 100MHz以上的高頻擾。 MAX232芯片包含兩路接收器和驅(qū)動器，內(nèi)部有一個電源電壓轉(zhuǎn)換器，可以把輸入的 +5V電壓變換為 RS232輸出電平所需的 10V～ +10V電壓。良好的接地對高頻電路來講尤為重要。它不僅要產(chǎn)生波形數(shù)據(jù)，控制波形的發(fā)生，還要和 PC機的通訊以及顯示、鍵盤的控制，因此系統(tǒng)軟件的好壞直接決定著系統(tǒng)的功能和穩(wěn)定。 本系統(tǒng)的軟件包括以下幾個程序模塊： 第 4 章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 26 （ 1） 主程序模塊。 鍵入信號的軟件處理方法是影響系統(tǒng)使用和操作性能的重要因素。0xfc； // 置工作方式選擇位為 00 // for(I=0； I5； I++) { data_OUT=CON_word[I]； // 送控制字 // W_CLK=0； delay(0)； W_CLK=1； delay(0)； } FQ_UD=1； } Void main () { FQ_UD=0； WRITE_AD9854()； } 37 附錄 2 方波發(fā)生程序 PCA0的 CEX0用于 8位 PWM調(diào)制，該方波頻率由 T0溢出頻率決定，占空比由PCA0P0寄存器中的值決定， PCA0P0=256256*占空比 。在本系統(tǒng)中，鍵盤程序包括以下幾個部分 ： Kbscan（） ； Delay（） ； ； I/O口輸入的 子程序 ； ； “。 （ 3） 中斷 鍵盤 程序。它集成了編輯器、編譯器、調(diào)試器，源程序編輯、編譯、下載、調(diào)試全部可以在一個環(huán)境下完成。對于電路板上上下兩層的空余面積，采取地網(wǎng)鋪銅的形式，第 3 章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 24 并在空處打幾個過孔使兩層的地網(wǎng)保持電平一致。串口通訊接口電路連接如圖 36所示。首先計算 AD9850輸出信號的幅度。在本系統(tǒng)中，單片機的復(fù)位是靠外部電路實現(xiàn)的，在時鐘電路工作后，只要在 C8051F020的 /RST引腳上加一個有效的低電平信號，單片機便實現(xiàn)初始化狀態(tài)復(fù)位。 15V電源設(shè)計圖 圖 3l(b) +5V電源設(shè)計圖 第 3 章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 16 圖 3l(c) + 本系統(tǒng)中所需電源電壓為直流電壓，最高值為 15V，穩(wěn)壓塊壓降為 2V，所以穩(wěn)壓前直流電壓為 士 17V。 系統(tǒng)的擴展和模塊設(shè)計應(yīng)遵循下列原則 ??10 ： (1)盡可能選擇標準化、模塊化的典型電路，提高設(shè) 計的成功率和結(jié)構(gòu)的靈活性。、 45176。美國 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 ??9 。 C8051F的 JTAG接口不僅支持 FLASH ROM的讀 /寫操作及非侵入式 在系統(tǒng)調(diào)試，而且它的 JTAG邏輯還為在系統(tǒng)測試提供邊界掃描功能。與以前的 51 系列單片機相比， C8051F020 增添了許多功能，同時其可靠性和速度也有了很大提高 ??7 。 （ 6） LCD 顯示模塊。 5 本文研究的內(nèi)容 本論文的任務(wù)是根據(jù)信號發(fā)生器的特點和應(yīng)用情況，結(jié)合新一代高性能 DDS芯片AD9850和新一代高性能片上系統(tǒng)級單片機 C8051F020設(shè)計一種使用簡單、性能優(yōu)良的信號發(fā)生器。它是一種為電子測量和計量工作提供符合嚴格技術(shù)要求的電信號設(shè)備。 單片機的性能特點 單片機具有以下特點 ??3 ： （ 1）受集成度限制，片內(nèi)存儲容量較小，一般 8 位單片機的 ROM 小 于 4/8K 字節(jié)，RAM 小于 256 字節(jié)，但可在外部擴展，通常 ROM、 RAM 可分別擴展至 64K 字節(jié)。 近年來，在國際上出現(xiàn)了 Mechanics和 electronics復(fù)合而成的 Mechtronic這個新詞，我國譯為“機電一體化”。它 首先 通過 鍵盤輸入頻率，然后通過單片機 C8051F020 計算后得出 相應(yīng)頻率的數(shù)據(jù)，再把該數(shù)據(jù)送入 DDS 芯片AD9850 的 緩存區(qū) ，最后由 DDS 輸出相應(yīng)的頻率， 該頻率經(jīng)過濾波和放大后就得到 所需要的頻率， 并 且 把數(shù)據(jù) 送入液晶顯示器進行顯示。從 CPU、存儲器到輸入輸出端口，一應(yīng)俱全。 第四階段： 1983 年至今， 8 位單片機鞏固發(fā)展及 16 位單片機推出階段。由于早期的信號發(fā)生器機械結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，功率比較大，電路比較簡單 (與數(shù)字儀器、示波器等相比 )，因此，發(fā)展速度較慢。 高頻、低頻和超低頻信號發(fā)生器： 大多使用文氏橋振蕩電路，即 RC 振蕩電路，通過改變電容和電阻值，改變頻率。15V 電壓。 方案二：采用 Cygnal的一種混合信號系統(tǒng)級單片機 C8051F020 ??7 。與 8051相比，在相同的時鐘下，單周期指令運行速 度為原來的 12倍；全指令集平均運行速度為原來的 。 方案分析： 方案一， 結(jié)構(gòu)很簡單，制作容易，但是輸出信號有頻率線性度差、頻率穩(wěn)定度低、頻率分辨率低、頻率變換時間比較長，相位噪聲大以及人機界面不友好等缺點。 相位寄存器每過 2N/M個外部參考時鐘后返回到初始狀態(tài)一次，相應(yīng)的 正弦查詢表完成 一個循環(huán)也回到初始位置，從而使整個 DDS系統(tǒng)輸出一個正弦波。 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)框圖 整個系統(tǒng)采用 C8051F020 單片機作為控制核心，它將鍵盤送過來的控制信號 轉(zhuǎn)換后送給 DDS 芯片 AD9850，然后通過低通濾波模塊再經(jīng)過運放放大，就輸出波形。 (7)系統(tǒng)的擴展及各功能模塊的設(shè)計在滿足系統(tǒng)功能要求的