【文章內(nèi)容簡介】 相位累加器輸出的數(shù)據(jù)就是合成信號的相位，相位累加器的溢出頻率就是DDS輸出的信號頻率。將相位寄存器的輸出與相位控制字相加得到的數(shù)據(jù)作為一個地址對正弦查詢表進(jìn)行尋址，查詢表把輸入的地址相位信息映射成正弦波幅度信號，通過D/A變換器把數(shù)字量變成模擬量，再經(jīng)過低通濾波器平滑并濾除不需要的取樣分量，以便輸出頻譜純凈的正弦波信號。在參考頻率為166。s的情況下，DDS系統(tǒng)輸出信號的頻率166。0為： （21）輸出信號的頻率分辨率Δ166。0為： （22） 圖25 DDS技術(shù)的原理框圖. AD9834的簡介AD9834是一款能產(chǎn)生高質(zhì)量正弦波和三角波的低功耗DDS芯片。它內(nèi)部載有比較器能產(chǎn)生方波用來產(chǎn)生脈沖信號。AD9834在3v時只有20mW的功耗，對功耗要求高的來說是一個較好的選擇。提供了相位調(diào)制和脈沖調(diào)制的功能。有28位的頻率寄存器；75Mhz的時鐘頻率。頻率和相位調(diào)制由存儲寄存器決定，可以通過軟件或是通過FSELECT和PSELECT兩個管腳操作串行口或修改存儲器。AD9834用三個串口寫入數(shù)據(jù)。串口的操作時鐘頻率最高達(dá)到40MHz，并且有DSP和微控制器標(biāo)準(zhǔn)兼容。其引腳圖26如下：圖26 AD9834引腳圖AD9834各個引腳定義及功能說明：FS ADJUST（1腳）：全面調(diào)控。在此腳與AGND有個電阻RSET。這決定了整個DA轉(zhuǎn)換的電流的幅度。電流和RSET的關(guān)系：IOUTFULLSCALE=18*FSADJUST/RSETFSADJUST=(額定),REST= KΩ(典型值)REFOUT（2腳）：輸出參考電壓。COMP（3腳）：DA轉(zhuǎn)換偏壓。用來耦合偏置電壓AVDD（4腳）：模擬部分正極電源。~。DVDD（5腳）：數(shù)字部分正極電源。CAP/（6腳）：。此電源產(chǎn)生于DVDD，用的是板上調(diào)節(jié)器。這個調(diào)節(jié)器需要一個100nF的去耦電容，接在此腳和DGND間，如果DVDD=，那么此引腳應(yīng)與DVDD短接。DGND（7腳）：數(shù)字的接地。MCLK（8腳）：數(shù)字時鐘輸入端。DDS輸出地頻率表述為主時鐘頻率的二進(jìn)制小數(shù)形式。此輸出地頻率精確度和相位噪聲由這個時鐘決定。FSELECT（9腳）：頻率選擇輸入端。FSELECT控制頻率寄存器，F(xiàn)REQ0、FREQ1，這用在相位累加器。要用的頻率寄存器可以由FSELECT或FSEL位來選擇。當(dāng)FSEL位選擇頻率寄存器時，則FSELECT接于COMS 的高或低。PSELECT（10腳）：相位選擇輸入端，PSELECT控制相位寄存器,PHASE0/PHASE1,增加到相位累加器的輸出，要用相位寄存器時可由FSELECT腳或PSEL位來選擇，當(dāng)由FSEL位控制時，F(xiàn)SELECT腳應(yīng)接在CMOS的高或低。RESET（11腳）：激活高數(shù)字輸入端。此引腳復(fù)位相應(yīng)的內(nèi)部寄存器置0，這相當(dāng)于部分模擬輸出。RESET不會影響地址存儲器。SLEEP（12腳）：激活高位數(shù)字輸入端，當(dāng)此引腳置高，DA轉(zhuǎn)換關(guān)閉。此引腳一樣有控制SLEEP12位的功能。SDATA（13腳）：數(shù)據(jù)串口輸入端。16位數(shù)據(jù)由此輸入。SCLK（14腳）：串行時鐘輸入。SCLK的每個下降沿就將一位輸入AD9834。FSYNC（15腳）：激活地位控制輸入端。此為輸入數(shù)據(jù)的幀同步信號。當(dāng)FSYNC拉低，內(nèi)部邏輯電路就會告知芯片一位新的字節(jié)進(jìn)入了。SIGN BIT OUT（16腳）：邏輯輸出。此引腳可以輸出比較器的輸出，也可輸出來自NCO的MSB，在寄存器置位POPBITEN可以使能此腳，DIGN/PIB為決定是比較器輸出還是來自NCO的MSB輸出。VIN（17腳）：比較器輸入端。比較器能夠由正弦波DA轉(zhuǎn)換的輸出產(chǎn)生方波。在接入比較器之前DA的輸出應(yīng)適當(dāng)濾波以減小抖動。當(dāng)置位OPBITEN和SIGN/PIB寄存器以置1，比較器輸入接VINAGND（18腳）：模擬的接地。IOUT（19腳），IOUTB（20腳）：電流輸出。這是一個高阻抗電流源。像200Ω電阻接于IOUT和AGND之間。IOUTB應(yīng)該在AGND之間接200的外部電阻，也可直接接AGND，建議在AGND間接一個20pF電容防止時鐘饋通。第3章 硬件電路的設(shè)計硬件電路主要包括單片機(jī)主控電路，液晶顯示電路，AD9834電路，按鍵電路，增益可控電路。 單片機(jī)主控電路及液晶顯示電路用STC89C52的P2口作為數(shù)據(jù)線，、R/W、RS。其中E是下降沿觸發(fā)的片選信號，R/W是讀寫信號，RS是寄存器選擇信號本模塊設(shè)計要點(diǎn)如下：顯示模塊初始化：首先清屏，再設(shè)置接口數(shù)據(jù)位為8位，顯示行數(shù)為1行，字型為57點(diǎn)陣，然后設(shè)置為整體顯示，取消光標(biāo)和字體閃爍,最后設(shè)置為正向增量方式且不移位。向LCD的顯示緩沖區(qū)中送字符，程序中采用2個字符數(shù)組，一個顯示字符，另一個顯示電壓數(shù)據(jù)，要顯示的字符或數(shù)據(jù)被送到相應(yīng)的數(shù)組中，,判斷是否夠顯示的個數(shù)，不夠則地址加一取下一個要顯示的字符或數(shù)據(jù)。LCD1602與STC89C52的接口電路圖如下圖31所示：圖31 LCD1602與STC89C52的接口電路圖 AD9834電路AD9834電路設(shè)計的時候要注意好，以便模擬和數(shù)字部分能分離固定在板子的確定部分，這可以使接地面便利的分離開。最小的刻板技術(shù)一般對接地面很好，因?yàn)樗o接地面很好的防護(hù)。數(shù)字信號和模擬信號的地只需接在一個地方。如果AD9834是單個設(shè)備需要AGND和DGND連接，板上的地面應(yīng)該在AD9834的AGND和DGND腳連接如果AD9834在一個系統(tǒng)中復(fù)雜的設(shè)備要AGND和DGND連接，連接應(yīng)該在一個點(diǎn)上，盡可能在AD9834附近建立一個中性點(diǎn)。AD9834電路設(shè)計圖如圖32所示：圖32 AD9834電路的電路圖 按鍵電路圖33按鍵電路的電路圖按鍵電路設(shè)計圖如上圖33所示。－“4*4行列式鍵盤”，，系統(tǒng)首先通過CPU對全部鍵盤進(jìn)行掃描，即把第一根行線置為“0”狀態(tài)，其余行線置于“1”狀態(tài)，讀入輸入緩沖器的狀態(tài)，若其狀態(tài)全為“1”表明該行無鍵按下，再將第二根行線置為“0”狀態(tài)，同樣讀入輸入緩沖器的狀態(tài)，如其狀態(tài)也全為“1”，則置第一根行線置為“0”狀態(tài)，以此類推。如讀入輸入緩沖器的狀態(tài)不全為“1”，確定哪一根列線為“0”狀態(tài)，當(dāng)某個鍵的行線和列線都為“0”狀態(tài)時，表明該鍵按下。 增益可控電路由于要使輸出幅度可調(diào)，因?yàn)樵贒DS的輸出端加上了一個增益可變的放大器，由于使用的是單電源進(jìn)行供電，因此需要把信號先耦合到電源的中心點(diǎn)，設(shè)計中通過一個電位器改變運(yùn)放反向端到地的阻抗從而改變增益，電路圖如圖34所示：圖34 增益可控模塊的電路圖第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 Keil軟件的介紹Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。運(yùn)行Keil軟件需要WIN9NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。如果使用C語言編程，那么Keil幾乎就是不二之選了，即使不使用C語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會令你事半功倍。Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。C51工具包的整體結(jié)構(gòu)，uVision與Ishell分別是C51 for Windows和for Dos的集成開發(fā)環(huán)境(IDE），可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個開發(fā)流程。開發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51及C51編譯器編譯生成目標(biāo)文件（.OBJ）。目標(biāo)文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對目標(biāo)文件(.ABS）。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進(jìn)行源代碼級調(diào)試，也可由仿真器使用直接對目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中。Keil C51軟件的優(yōu)點(diǎn)有以下兩點(diǎn)： C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。 ⒉與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用C來開發(fā)，體會更加深刻。Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。 系統(tǒng)軟件的整體設(shè)計系統(tǒng)軟件由主程序和產(chǎn)生波形的子程序組成，軟件設(shè)計主要是產(chǎn)生各種波形的子程序的編程，通過編程可得到各種波形。周期的改變可采用插入延時子程序的方法來實(shí)現(xiàn)。主程序流程圖如圖41所示：圖41 主程序流程圖 程序設(shè)計原理軟件任務(wù)分析和硬件電路設(shè)計結(jié)合進(jìn)行，哪些功能由硬件完成，哪些任務(wù)由軟件完成，在硬件電路設(shè)計基本定型后，也就基本上決定下來了。軟件任務(wù)分析環(huán)節(jié)是為軟件設(shè)計做一個總體的規(guī)劃。從軟件的功能來看可分為兩大類：一類是執(zhí)行軟件，它能完成各種實(shí)質(zhì)性的功能，如測量、顯示、計算、打印、通信和輸出控制等，另一類是監(jiān)控軟件，它是專門用來協(xié)調(diào)各執(zhí)行模塊與操作者之間的關(guān)系的，在系統(tǒng)軟件中充當(dāng)組織調(diào)度角色。這兩類軟件的設(shè)計方法各有特色，執(zhí)行軟件的設(shè)計偏重算法效率，與硬件關(guān)系密切，千變?nèi)f化。軟件任務(wù)分析時，應(yīng)先將各執(zhí)行模塊一一列出，并為每一個執(zhí)行模塊進(jìn)行功能定義和接口定義（輸入輸出定義）。在各執(zhí)行模塊進(jìn)行定義時，將要牽扯到的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)類型問題也一并規(guī)劃好。各執(zhí)行模塊規(guī)劃好后，就可以監(jiān)控程序了。首先根據(jù)系統(tǒng)功能和鍵盤設(shè)置選擇一種最適合的監(jiān)控程序結(jié)構(gòu)。相對來講，執(zhí)行模塊任務(wù)明確單純，比較容易編程，而監(jiān)控程序較易出問題。這如同當(dāng)一名操作工人比較容易，而當(dāng)一個廠長就比較難了。軟件任務(wù)分析的另一個內(nèi)容是如何安排各個執(zhí)行模塊和監(jiān)控軟件。整個系統(tǒng)軟件可分為前臺程序和后臺程序（背景程序）。前臺程序安排一些實(shí)時性要求較高的內(nèi)容，如定時系統(tǒng)和外部中斷（如掉電中斷）；而后臺程序指主程序及其調(diào)用的子程序，這類程序?qū)?shí)時性要求不是太高，延誤幾十ms甚至幾百ms也沒關(guān)系，所以通常將監(jiān)控程序（鍵盤解釋程序），打印程序和顯示程序等，與操作者打交道的程序放在后臺程序中執(zhí)行。不過也可以將全部程序均安排在前臺，后臺程序?yàn)椤笆瓜到y(tǒng)進(jìn)入睡眠狀態(tài)”，以利于系統(tǒng)節(jié)電和抗干擾。 信號產(chǎn)生的程序AD9834通過時序控制產(chǎn)生信號，產(chǎn)生波形的程序如下：void AD9834(unsigned char Type,unsigned long Freq,unsigned int Phase){ unsigned int PhaseWord。 unsigned long FreqWord=(unsigned long)(Freq * + )。 //2^28/75000000= unsigned int LSB = (FreqWord % 0x4000) + 0x4000。 //低14位 unsigned int MSB = (FreqWord / 0x4000) + 0x4000。 //高14位 switch(Type) { case 0: WriteDat(0x2038)。