51系列單片機(jī)實(shí)現(xiàn)ad9850dds信號(hào)源研制畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2024-07-19 15:20 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 作時(shí)鐘125MHz。(5)5位調(diào)相控制字，可實(shí)現(xiàn)相位調(diào)制功能。(6)頻率轉(zhuǎn)換速率極快，107次/秒。(7)低功耗：在125MHz時(shí)鐘頻率、+5V電源工作時(shí)，功耗為380mW；110MHz時(shí)鐘、+，功耗為155mW。(8)工作溫度范圍寬：40℃～+85℃。 圖16 引腳功能D0—D7： 8位數(shù)據(jù)輸入口，可分次并行轉(zhuǎn)載40位控制數(shù)據(jù)，D7（第250腳）也可以作為串行數(shù)據(jù)輸入端使用；DEND： 數(shù)字地；DVDD： 數(shù)字電源；WCIK： 數(shù)字寫(xiě)入脈沖；FQUD： 頻率刷新功能信號(hào)；CLK IN： 外部參考時(shí)鐘輸入，可以是CMOS電子的脈沖序列。AGND： 模擬電源；REST： DA 輸出電流的了控制電阻連接端，；QOUT： 內(nèi)部比較器輸出端；QOUTB： 內(nèi)部比較器互補(bǔ)輸出端；VINN： 內(nèi)部比較器的負(fù)相輸入端；VINP： 內(nèi)部比較器的正相輸入端；DACBL： 內(nèi)部的旁路端，通常懸空；IOUTB： DA 的互補(bǔ)輸出端；本設(shè)計(jì)采用方案三，作為0～10MHz正弦信號(hào)發(fā)生。1．2．3 輸出電壓放大方案一：采用高頻三極管做功率放大。選擇恰當(dāng)?shù)碾娮韬碗娙輥?lái)實(shí)現(xiàn)符合題目要求的放大倍數(shù)。但是使用三極管放大時(shí)，信號(hào)放大的穩(wěn)定性不高，很難滿足題目的要求。故不采用。方案二：采用寬頻運(yùn)算放大器做前級(jí)電壓放大，AD8056可以達(dá)到300M的帶寬，而且頻率穩(wěn)定性好。所以在本設(shè)計(jì)中采用了方案二。第二章 硬件設(shè)計(jì)根據(jù)上面的論證，本系統(tǒng)以PIC16F877單片機(jī)為核心，配合DDS專用芯片AD9850，完成正弦信號(hào)的產(chǎn)生，并輔以各個(gè)功能模塊完成題目的設(shè)計(jì)要求。1x5鍵盤(pán)LCD顯示器16F877PIC單片機(jī)DDSAD9850898501K—15KHz正弦波低通濾波 寬頻放大 圖21 系統(tǒng)原理框圖 圖2－2 系統(tǒng)硬件圖 硬件模塊設(shè)計(jì)正弦信號(hào)產(chǎn)生模塊的主要部分是AD9850。AD9850 采用先進(jìn)的CMOS 工藝, 供電時(shí)僅為155mW,溫度范圍為40～80℃, 采用28 腳SSOP 表面封裝形式。圖中層虛線內(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。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?？删幊藾DS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為32；每來(lái)一個(gè)外部參考時(shí)鐘,相位寄存器便以步長(zhǎng)M遞加；相位寄存器的輸出與相位控制字相加后可輸入到正弦查詢表地址上；正弦查詢表包含一個(gè)正弦波周期的數(shù)字幅度信息, 每一個(gè)地址對(duì)應(yīng)正弦波中 0176。～360176。范圍的一個(gè)相位點(diǎn)；查詢表把輸入地址的相位信息映射成正弦波幅度信號(hào), 然后驅(qū)動(dòng)DAC 以輸出模擬量。圖23 AD9850組成框圖相位寄存器每過(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。輸出的正弦波周期TO = 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。AD9850采用32位的相位累加器將信號(hào)截?cái)喑?4位輸入到正弦查詢表,查詢表的輸出再被截?cái)喑?0 位后輸入到DAC， DAC輸出兩個(gè)互補(bǔ)的電流。DAC滿量程輸出電流通過(guò)一個(gè)外接電阻RSET調(diào)節(jié), AD9850精密時(shí)鐘源和寫(xiě)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。在125MHz 的時(shí)鐘下, 32位的頻率控制字可使AD9850 ；并具有5位相位控制位,而且允許相位按增量180176。、90, 45, ,。圖24 AD9850結(jié)構(gòu)圖25 AD9850連接圖 圖26 AD9850與PIC16F877硬件連接 帶負(fù)載輸出 要達(dá)到6V177。1V的帶負(fù)載輸出，我們先使用寬頻運(yùn)放AD8056做前級(jí)放大，為了達(dá)到合適的電壓增益，我們使用了兩級(jí)放大切換，改變放大的級(jí)數(shù)以便適應(yīng)增益要求；經(jīng)運(yùn)放輸出的電壓電流較弱，帶負(fù)載能力不強(qiáng)，所以輸出端接上了50Ω電阻，輸出幅度能達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。 圖27 放大電路 正弦調(diào)制信號(hào)的產(chǎn)生 1k正弦調(diào)制信號(hào)的產(chǎn)生采用DDS技術(shù)。 DDS技術(shù)采用全數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)頻率合成，和其它一般的頻率合成技術(shù)相比，有一些突出的優(yōu)點(diǎn)和獨(dú)特的性能：DDS 在相對(duì)帶寬、頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間、頻率分辨率、相位連續(xù)性、正交輸出以及集成化等一系列性能指標(biāo)方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了傳統(tǒng)頻率合成技術(shù)所能達(dá)到的水平。DDS的實(shí)現(xiàn)原理如下圖所示: 圖28 DDS技術(shù)的實(shí)現(xiàn)DDS 技術(shù)的實(shí)現(xiàn)依賴于高速、高性能的數(shù)字器件?？删幊踢壿嬈骷云渌俣雀摺⒁?guī)模大、可編程，以及有強(qiáng)大EDA 軟件支持等特性，十分適合實(shí)現(xiàn)頻率的合成。由于本系統(tǒng)要求產(chǎn)生1KHz的正弦調(diào)制信號(hào),失真度要求要小,而且穩(wěn)定性要好,DDS 的失真度除受D/A 轉(zhuǎn)換器本身的噪聲影響外，還與存儲(chǔ)深度M和D/A 公司的CPLD 器件EPM7128，其最高工作頻率為120MHz，典型可用門(mén)5000 門(mén)， DDS 設(shè)計(jì)電路產(chǎn)生的波形存在高次諧波，須進(jìn)行低通濾波使波形平滑，為使通帶內(nèi)的起伏最小，我們采用了巴特沃斯二階低通濾波器，如下圖，巴特沃思二階低通濾波器的截止頻率為f c = 1/ 2πRC 。由于只需產(chǎn)生1KHz的正弦信號(hào),本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的濾波器的截至頻率為2KHz。 圖29 二階低通濾波 LCD液晶顯示在各種智能儀器和便攜產(chǎn)品中，除了能顯示字符，數(shù)字之外，通常還能顯示各種突圖形，曲線，和屏幕的上下滾動(dòng)，動(dòng)畫(huà)，閃爍，即文本顯示功能，數(shù)據(jù)顯示模塊的首選應(yīng)該是液晶顯示器，因?yàn)樗軌蚍奖?、明了地證明傳輸數(shù)據(jù)的正確性。由于本系統(tǒng)重點(diǎn)在與無(wú)線傳輸，如果采用不含字庫(kù)的液晶顯示器，那么大部分時(shí)間會(huì)花在做字庫(kù)上面。因此，數(shù)據(jù)顯示模塊采用帶字庫(kù)的液晶顯示器。采用了TG12864A 液晶顯示器，該顯示器是12864點(diǎn)陣式液晶，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖. 圖210 TG12864A 液晶顯示器結(jié)構(gòu)圖
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