【文章內容簡介】 工作狀態(tài)，同時復位寄存器指針，準備下一次位控制 /數據字的裝入。 基于 DDS 的函數發(fā)生器 9 表 1 AD9850串行裝載的數據 結構 位代號 功能 位代號 功能 位代號 功能 位代號 功能 W0 Freqb0 (LSB) W10 Freqb10 W20 Freqb20 W30 Freqb30 W1 Freqb1 W11 Freqb11 W21 Freqb21 W31 Freqb31 (MSB) W2 Freqb2 W12 Freqb12 W22 Freqb22 W32 Control W3 Freqb3 W13 Freqb13 W23 Freqb23 W33 Control W4 Freqb4 W14 Freqb14 W24 Freqb24 W34 PowerDown W5 Freqb5 W15 Freqb15 W25 Freqb25 W35 Phaseb0 (LSB) W6 Freqb6 W16 Freqb16 W26 Freqb26 W36 Phaseb 1 W7 Freqb7 W17 Freqb17 W27 Freqb27 W37 Phaseb 2 W8 Freqb8 W18 Freqb18 W28 Freqb28 W38 Phaseb 3 W9 Freqb9 W19 Freqb19 W29 Freqb29 W39 Phaseb4 (MSB) 基于 DDS 的函數發(fā)生器 10 管腳定義 D31D22D13D04DGND5DVDD6WCLK7FQUD8CLKIN9AGND10AVDD11RSET12QOUTIB13QOUT14VINN15VINP16DACBL17AVDD18AGND19IOUTIB20IOUT21RESET22DVDD23DGND24D725D626D527D428AD9850 圖 5 AD9850引腳圖 基于 AD9850 的模塊原理圖 圖 6 AD9850模塊圖 基于 DDS 的函數發(fā)生器 11 3 總體設計方案 系統(tǒng)設計原理 本文提出的采用 DDS作為信號發(fā)生核心器件的全數控函數信號發(fā)生器設計方案 ， 根據輸出信號波形類型可設置 、 輸出信號頻率可數控 、 輸出頻率寬等要求 ， 選用了美國 A/D公司的 AD9850 芯片 ， 并通過單片機程序控制和處理AD9850的 32位頻率控制字 ， 再經放大后加至以數字電位器為核心的數字衰減網絡 ， 從而實現(xiàn)了信號頻率 、 類型以及輸出等選項的全數字控制 。 本系統(tǒng)主 要由單片機 、 DDS直接頻率信號合成器 、 鍵盤電路 、 A/D轉換模塊 、 濾波電路等部分組成 。 單片機 AT89S52是整個系統(tǒng)關鍵部分，通過對鍵盤進行掃描讀入相位信息，經轉換后輸出到芯片 AD9850，輸出波形。鍵盤輸入的數字信息經 AT89S52控制的 LCD12864顯示。 總體設計框圖 系統(tǒng)構成如下圖 7所示。 圖 7 系統(tǒng)框圖 LCD12864 鍵盤 單片機 AD9850 低通濾波器 信號輸出 基于 DDS 的函數發(fā)生器 12 4 系統(tǒng)硬件模塊的組成 鍵盤控制模塊 通過鍵盤對波形的頻率進行控制 ，如圖 8 所示。 K1K2K3P33P34P32 圖 8 鍵盤控制模 塊 單片機控制模塊 主控電路中，以單片機為主體，通過分析鍵盤輸入的數字值，對 AD9850寫入相應的控制字。它是系統(tǒng)的大腦。單片機（ MICROCONTROLLER，又稱為微控制器）是在一塊硅片上集成了各種部件的微型機算計，這些部件包括中央處理器 CPU、數據存貯器 RAM、程序存貯器 ROM、定時器 /計數器和多種 I/O 接口電路。 AT89S52 的主要性能 單片機 AT89S52 的主要性能分別為：與 MCS51 單片機產品兼容 ； 8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器； 1000 次擦寫周期；全靜態(tài)操作： 0Hz～ 33Hz、三級加密程序存儲器、 32 個可編程 I/O 口線、三個 16 位定時器 /計數器、八個中斷源、全雙工 UART 串行通道、低功耗空閑和掉電模式、 11 掉電后中斷可喚醒、看門狗定時器、雙數據指針、掉電標識符。 基于 DDS 的函數發(fā)生器 13 AT89S52 的功能描述 T89S52 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 存儲器。使用 ATMEL 公司高密度非易失性存儲器技術制造，與工業(yè) 80C51 產品指令和引腳完全兼容。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。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用系統(tǒng)提供高靈活、有效的解決方案 [2]。 AT89S52 具有以下標準功能： 8k字節(jié) Flash、 256 字節(jié) RAM、 32 位I/O 口線、看門狗定時器、 2 個數據指針、三個 16 位定時器 /計數器、一個 6向量 2級中斷結構、全雙工串行口、片內晶振及時鐘電路。另外 ， AT89S52 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?？臻e模式下， CPU停止工作，允許 RAM、 定時器 /計數器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護方式下， RAM 內容被保 存，振蕩器被凍結，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復位為止。 AT89S52 的引腳結構如圖 9 所示 ： 12345MOSI/6MISO/7SCK/8RST9RXD/10TXD/11INT0/12INT1/13T0/14T1/15WR/16RD/17XTAL218XTAL119Vss202122232425262728PSEN29ALE/PROG30EA/Vpp313233343536373839Vcc40AT89S52 圖 9 單片機 AT89S52引腳結構圖 P0 口： P0 口是一個 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。作為輸出口，每位能驅基于 DDS 的函數發(fā)生器 14 動 8 個 TTL 邏輯電平。對 P0 端口寫為 “1”時，引腳用作高阻抗輸入。當訪問外部程序和數據存儲器時， P0 口也被作為低 8 位地址 /數據復用。在這種模式下 ， P0 具有內部上拉電阻。在 flash 編程時， P0 口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。程序校驗時，需要外部上拉電阻。 P1 口： P1 口是 一個具有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 輸出緩沖器能驅動 4 個 TTL 邏輯電平。對 P1 端口寫 “1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流。此外， 和 分別作定時器 /計數器 2 的外部計數輸入 （ ） 和時器 /計數器 2 的觸發(fā)輸入 （ ） ，在 flash 編程和校驗時 ， P1 口接收低 8 位地址字節(jié)。 P2 口： P2 口是一個具有內部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器。能驅動 4 個 TTL 邏輯電平。 對P2 端口寫 “1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流。在訪問外部程序存儲器或用 16 位地址讀取外部數據存儲器 （ 例如執(zhí)行 MOVX @DPTR） 時， P2 口送出高八位地址。在這種應用中， P2 口使用很強的內部上拉發(fā)送 1。在使用 8 位地址 （ 如 MOVX @RI） 訪問外部數據存儲器時 ， P2口輸出 P2 鎖存器的內容。 在 flash 編程和校驗時， P2 口也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號 [4]。 隨著計算機技術的高速發(fā)展，單片機以其自身的特點，已廣泛應 用于智能儀器、工業(yè)控制、家用電器、電子玩具等各個領域。 時鐘電路 XTAL1 是片內振蕩器的反相放大器輸入端， XTAL2 則是輸出端，使用外部振蕩器時，外部振蕩信號應直接加到 XTAL1，而 XTAL2 懸空。內部方式時，時鐘發(fā)生器對振蕩脈沖二分頻，如晶振為 12MHz，時鐘頻率就為 6MHz。晶振的頻率可以在 1MHz24MHz 內選擇。電容取 30PF 左右 。 AT89C51 中有一個用于構成內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。這個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成自激振蕩器 [5]。片外石英晶體或者陶瓷諧振器及電容 C C2接在基于 DDS 的函數發(fā)生器 15 放大器的反饋回路中構成并聯(lián)振蕩電路。對外接電容 C C2 雖然沒有十分嚴格的要求，但電容容量的大小會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 30pF，晶振 通常 采用，如圖 10 所示。 圖 10 時鐘電路 復位電路 AT89C51 的外部復位電路有上電自動復位和手動按鍵復位。上電復位電容充電來實現(xiàn)。手動按鍵復位又分為按鍵電平復位和按鍵脈沖復位。 按 鍵電平復位電路是在普通 RC復位電路的基礎上接一個有下拉電阻 10K、上拉電容10μf 接 VCC,電源由開關經串接的 1K 限流電阻至復位腳（和上拉電容并聯(lián)），上拉電容支路負責在“上電”瞬間實施復位；開關通過 1K上拉電阻和 10K 下拉電阻分壓器，保證對單片機實施按鍵電平復位。電路圖如 圖 11 所示： 10ufC31KR210KR1Reset 圖 11 復位電路 基于 DDS 的函數發(fā)生器 16 LCD 顯示模塊 現(xiàn)在的字符型液晶模塊已經是單片機應用設計中最常用的信息顯示器件了 。 12684 型 LCD 顯示模塊具有體積小，功耗低，顯示內容豐富等特點。 LCD12864 的主要性 能 帶中文字庫的 128X64 是一種具有 4 位 /8 位并行、 2線或 3線串行多種接口方式，內部含有國標一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊；其顯示分辨率為 12864, 內置 8192個 16*16點漢字，和 128個 16*8點 ASCII字符集 .利用該模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構成全中文人機交互圖形界面。可以顯示 84 行 1616 點陣的漢字 . 也可完成圖形顯示 .低電壓低功耗是其又一顯著特點。由該模塊構成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶顯示模塊相比，不論硬件電路結構或顯示程序都要簡潔得多，且 該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊。 12864 型接口電路說明如表 2所示。 表 2 LCD接口說明 管腳號 管腳名稱 電平 管腳功能描述 1 VSS 0V 電源地 2 VCC +5V 電源正 3 V0 對比度（亮度）調整 4 RS(CS） H/L RS=“H”, 表示 DB7—— DB0 為顯示數據 RS=“L”, 表示 DB7—— DB0為顯示指令數據 5 R/W(SID) H/L R/W=“H”,E=“H”, 數據被讀到 DB7—— DB0 R/W=“L”,E=“H→L”, DB7 —— DB0 的數據被寫到IR 或 DR 6 E(SCLK) H/L 使能信號 7 DB0 H/L 三態(tài)數據線 8 DB1 H/L 三態(tài)數據線 9 DB2 H/L 三態(tài)數據線 基于 DDS 的函數發(fā)生器 17 10 DB3 H/L 三態(tài)數據線 11 DB4 H/L 三態(tài)數據線 12 DB5 H/L 三態(tài)數據線 13 DB6 H/L 三態(tài)數據線 14 DB7 H/L 三態(tài)數據線 15 PSB H/L H： 8 位或 4位并口方式， L：串口方式（見注釋 1） 16 NC 空腳 17 /RESET H/L 復位端，低電平有效（見注釋 2） 18 VOUT LCD 驅動電壓輸出端 19 A VDD 背光源正端（ +5V）（見注釋 3） 20 K VSS 背光源負端（見注釋 3） LCD 與單片機的聯(lián)接 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20LCD12864+5v+5v10KR9P24 P25 P26 P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07 P21 P23P22 圖 12 LCD與單片機的聯(lián)接電路 在實際的接線中， 12864 的 D