單片機(jī)信號(hào)發(fā)生器(編輯修改稿)
2025-07-23 08:55 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 個(gè)頻點(diǎn)(N為相位累加器位數(shù))；頻率切換速度快，可達(dá)us量級(jí)； 頻率切換時(shí)相位連續(xù)； 可以輸出寬帶正交信號(hào)； 輸出相位噪聲低，對(duì)參考頻率源的相位噪聲有改善作用； 可以產(chǎn)生任意波形； 全數(shù)字化實(shí)現(xiàn)，便于集成，體積小，重量輕。在各行各業(yè)的測試應(yīng)用中，信號(hào)源扮演著極為重要的作用。但信號(hào)源具有許多不同的類型，不同類型的信號(hào)源在功能和特性上各不相同，分別適用于許多不同的應(yīng)用。目前，最常見的信號(hào)源類型包括任意波形發(fā)生器，函數(shù)發(fā)生器，RF信號(hào)源，以及基本的模擬輸出模塊。信號(hào)源中采用DDS技術(shù)在當(dāng)前的測試測量行業(yè)已經(jīng)逐漸稱為一種主流的做法。一個(gè)完整周期的函數(shù)波形被存儲(chǔ)在上面所示的存儲(chǔ)器查找表中。相位累加器跟蹤輸出函數(shù)的電流相位。為了輸出一個(gè)非常低的頻率，采樣樣本之間的差相位(Δ)將非常小。例如，一個(gè)很慢的正弦波可能將有1度的Δ相位。則波形的0號(hào)采樣樣本采得0度時(shí)刻的正弦波的幅度，而波形的1號(hào)采樣將采得1度時(shí)刻的正弦波的幅度，依次類推。經(jīng)過360次采樣后，將輸出正弦曲線的全部360度，或者確切地說是一個(gè)周期。一個(gè)較快的正弦波可能會(huì)有10度的Δ相位。于是，36次采樣就會(huì)輸出正弦波的一個(gè)周期。如果采樣率保持恒定，上述較慢的正弦波的頻率將比較快的正弦波慢10倍。進(jìn)一步說，一個(gè)恒定的Δ相位必將導(dǎo)致一個(gè)恒定正弦波頻率的輸出。但是，DDS技術(shù)允許通過一個(gè)頻率表迅速地改變信號(hào)的Δ相位。函數(shù)發(fā)生器能夠指定一個(gè)頻率表，該表包括由波形頻率和持續(xù)時(shí)間信息組成的各個(gè)段。函數(shù)發(fā)生器按順序產(chǎn)生每個(gè)定義的頻率段。通過生成一個(gè)頻率表，可以構(gòu)建復(fù)雜的頻率掃描信號(hào)和頻率跳變信號(hào)。DDS允許函數(shù)發(fā)生器的相位從一級(jí)到另一級(jí)連續(xù)變化。矢量信號(hào)發(fā)生器提供高靈活度和強(qiáng)大的解決方案，可用于科學(xué)研究，通信，消費(fèi)電子，宇航/國防，半導(dǎo)體測試以及一些新興領(lǐng)域，如軟件無線電，無線電頻率識(shí)別( RFID)，以及無線傳感網(wǎng)絡(luò)等。有些公司還提供許多其他利用DAC來產(chǎn)生模擬信號(hào)的模擬輸出產(chǎn)品。模擬輸出板的基本架構(gòu)是，將一個(gè)小型的FIFO存儲(chǔ)器連接到一個(gè)DAC上。絕大部分的模擬輸出板被用來產(chǎn)生靜態(tài)電壓，而且許多可以被用來產(chǎn)生低頻波形。 6 硬件設(shè)計(jì) RS232通信模塊上位機(jī)通過RS232電平轉(zhuǎn)換就可以和單片機(jī)進(jìn)行通信，本設(shè)計(jì)采用MAX232跟串口直接連接電腦，電路如圖61。圖61 RS232模塊 DDS模塊單片機(jī)輸出經(jīng)過DA轉(zhuǎn)換后的輸入到DDS模塊第9腳，控制方波的占空比，單片機(jī)輸出進(jìn)過數(shù)字電位器后輸入到DDS模塊第57腳，控制輸出波形的幅度，DDS第18腳為串行數(shù)據(jù)傳輸口，1517腳為模塊控制端口，3和113引腳分別輸出方波和正弦波，電路連接如圖62。圖62 DDS模塊 7 軟件設(shè)計(jì) 上位機(jī)：通過上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)給下位機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)波形，界面如下： 8 通信協(xié)議設(shè)計(jì)由于要用到單片機(jī)和上位機(jī)的串口通信，所以有必要進(jìn)行一些簡單的通信協(xié)議設(shè)計(jì)。通信協(xié)議里面定義了控制輸出波形、模式、頻率、幅度、信號(hào)類型、占空比等參量，具體協(xié)議如圖71。圖71 通信協(xié)議 9 結(jié)論經(jīng)過反復(fù)調(diào)試，多功能函數(shù)發(fā)生器基本達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，能選擇性的輸出三角波、方波、正弦波、2PSK、LFM，還增加了一些常用波形的輸出，如2ASK、FSK。本設(shè)計(jì)項(xiàng)目用到了單周期的STC12C5A60S2單片機(jī)、DDS模塊，并利用DDS實(shí)現(xiàn)了較高頻率波形的輸出，利用其串口模塊實(shí)現(xiàn)了與PC機(jī)的通信。項(xiàng)目的設(shè)計(jì)使得自己對(duì)設(shè)計(jì)一個(gè)電路有了進(jìn)一步的了解和對(duì)以后工作打下基礎(chǔ)，也鍛煉了自己的思維和動(dòng)手能力。 致謝在即將完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，就要離開母校走上工作崗位之時(shí)，心中充滿了對(duì)母校和老師們的感激之情，母校4年的培養(yǎng)使我的知識(shí)水平和思想境界有了質(zhì)的提高。在這里，想特別對(duì)4年來在學(xué)習(xí)、生活和思想方面給予我關(guān)心、支持、鼓勵(lì)的各位老師、同學(xué)們道聲謝謝！感謝父母多年來在物質(zhì)和精神上莫大的關(guān)懷、鼓勵(lì)和支持，是父母的愛給了我上進(jìn)的巨大動(dòng)力，也因此懂得了感恩。祝愿我的母校明天更比今天好！ 參考文獻(xiàn)[1] 張偉,[M].人民郵電出版社,2006.[2] [J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用,2002,(7):5556.[3] [M].北京航空航天大學(xué)出版社,2002.[4] [M].北京航空航天大學(xué)出版社,1999.[5] [M].北京航空航天大學(xué)出版社,2006.[6] 蔣輝平,[M].北京機(jī)械工業(yè)出版社,2009. 附錄 源程序清單 includeincludeincludeincludeincludelong uint Frequency_0 = 0x00。 //轉(zhuǎn)羇換?后243。0的?頻μ率234。表括?示?long uint Frequency_1 = 0x00。 //轉(zhuǎn)羇換?后243。的?頻μ率234。表括?示?uchar modulation_signal[8] = {0,1,0,1,0,1,0,1}。 //調(diào)獺?制?信?號(hào)?long uint modulation_Frequency_0 = 100000。 //0載?頻μ/LFM時(shí)骸?候242。則242。為a上?限T頻μ率234。long uint modulation_Frequency_1 = 200000。 //1載?頻μ/LFM時(shí)骸?候242。則242。為a下?限T頻μ率234。long uint
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