【文章內容簡介】 Fi (3) K = 2N/M (4)由此可以看出，當N比較大時，對于很大范圍內的M值，DDS系統(tǒng)都可以在一個周期內輸出足夠的點，保證輸出波形失真很小。第三章 硬件電路設計167。 對一個系統(tǒng)來說，系統(tǒng)結構的好壞是非常重要的。我本著實現所有要求的功能的基礎上，簡化系統(tǒng)結構，這樣可以降低成本，也可以減少一些電路本身的干擾。對于本系統(tǒng)我采用了四個模塊，即：鍵盤模塊、控制模塊、顯示模塊、正弦信號發(fā)生模塊。鍵 盤正弦信號產生顯 示CPU 系統(tǒng)總框圖根據系統(tǒng)總框圖可知CPU是用來處理鍵盤傳來的按鍵信號，并且控制顯示模塊和正弦信號產生模塊的正常工作的。本系統(tǒng)的核心是正弦信號產生模塊，因它是產生正弦信號的中心，其它器件只是讓整個系統(tǒng)更加完善。 167。 方案一：利用單片機查詢正弦表的方法來產生正弦信號。此方法的優(yōu)點是電路簡單，易實現程控。缺點是輸出信號頻率范圍比較窄，而且輸出信號的波形好壞和單片機查詢的正弦表有密切關系，既在正弦波的一個周期內所查的正弦表次數越多，則正弦波的波形越好。但是單片機的負擔也變大了，計算量將明顯提高，則單片機的大部分資源被輸出正弦波的工作所占用。方案二：利用模擬電路知識中的振蕩電路的方法來產生正弦信號。此方法的優(yōu)點是輸出信號頻率范圍比較寬。缺點是電路的抗干擾能力比較差，不易實現程控，當輸出頻率比較高時電路設計比較困難。方案三：利用DDS技術來產生正弦信號。此方法的優(yōu)點是輸出信號的頻率范圍比較寬，電路比較簡單，易于實現程控。缺點是DDS器件價格有點高，而且多數是帖片元件，這對于焊接工藝要求比較高。為了達到更好的效果，本次設計我采用DDS技術。167。按照系統(tǒng)功能要求，決定CPU模塊采用AT89S52單片機，正弦信號產生模塊采用AD8951，顯示模塊采用LCD，控制模塊采用三個獨立按鍵。正弦信號發(fā)生器系統(tǒng)硬件電路由單片機、AD985LCD顯示電路和按鍵電路等組成，它的硬件電路如附錄所示。AT89S52鍵盤LCD顯示AD9851圖3. 3 設計方案框圖167。 單片機最小系統(tǒng)模塊 AT89S52單片機簡介單片微機(SingleChip Microputer)簡稱為單片機。它在一塊芯片上集中成了中央處理單元CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、定時/計數和多功能輸入/輸出I/O口，如并行口I/O、串行口I/O和轉換A/D等。就其組成而言，一塊單片機就是一臺計算機。由于它具有體積小、功能強和價格便宜等優(yōu)點，因而被廣泛地應用于產品智能化和工業(yè)控制自動化上。 單片機典型內部組成原理圖單片機特點：a)單片機體積小巧、使用靈活、成本低，易于真正產品化。組裝各種智能式控制設備和儀器，能做到機電儀一體化。b)面向控制。能有針對性地解決各種從簡單到復雜的各類控制任務，因而能獲得最佳的性能價格比。c)抗干擾能力強，適應溫度范圍寬，在各種惡劣的環(huán)境下都能可靠的工作。這是其它微機集中無法比擬的。d)可以方便的實現多機、分布式的集散控制，使整個控制系統(tǒng)的效率大大地提高。e)單片機應用產品的研制周期短，所開發(fā)出來的樣機就是以后批量生產的產品，可以避免不必要的二次開發(fā)過程。單片機應用：a)工業(yè)方面：電機控制，工業(yè)機器人，過程控制，智能傳感器，機電儀一體化等。b)儀器儀表方面：智能儀器，醫(yī)療儀器，色譜儀，示波器等。c)家用電器：高級電子玩具，微波灶，洗衣機，錄像機等。d)電訊方面：調制解調器，智能通訊設備等。e)導航與控制方面：導彈控制，魚雷制導控制，智能武器裝置，航天導航系統(tǒng)等。f)數據處理方面：圖形終端，彩色與黑白復印機，溫式硬盤驅動器，磁帶機，打印機等。g)汽車方面：點火控制，變速器控制，防滑剎車，排氣控制等。MCS51系列單片機在我國得到了廣泛的應用，是單片機的主流系列，軟硬件應用設計資料豐富齊全。為了提高指令的執(zhí)行速度和效率，采用了面向控制的結構和指令系統(tǒng)的獨立CPU，即選擇Atmel公司的AT89S52單片機。AT89S52是低功耗，高性能，采用CMOS工藝的8位單片機。其片內具有8KB的可在線編程的Flash存儲器。該單片機采用了ATMEL公司的高密度、非易失性存儲器技術，與工業(yè)標準型AT89S52單片機的握住系統(tǒng)和引腳完全兼容；片內的Flash存儲器可在線重新編程，或使用通用的非易失性存儲器編程器；通用的8位CPU與在線可編程Flash集成在一塊芯片上，從而使AT89S52功能更加完善，應用更加靈活；具有較高的性能價格比，使其在嵌入式控制系統(tǒng)中有著廣泛的應用前景[1]。AT89S52單片機具有如下特性[16]：l 片內存儲器包含8KB的Flash，可在線編程，擦寫次數不少于1000次；l 具有256字節(jié)的片內RAM；l 具有可編程的32根I/O口線（P0、PP2和P3口）；l 具有3個可編程定時器T0，T1和T2；l 內含2個數據指針DPTR0和DPTR1；l 中斷系統(tǒng)是具有8個中斷源、6個中斷矢量、2級優(yōu)先權的中斷結構；l 串行通信口是1個全雙工的UART串行口；l 2種低功耗節(jié)電工作方式為空閑模式和掉電模式；l 具有3級程序鎖定位；l 含有1個看門狗定時器；l 具有斷電標志POF；l ～；l 全靜態(tài)工作模式為0～3MHz（AT89S52）和0～16MHz（AT89LS52）；l 與MCS51產品完全兼容。 單片機模塊電路圖 167。 AD9851及外圍模塊 AD9851芯片簡介AD9851是在AD9850的基礎上，做了一些改進以后生成的具有新功能的DDS芯片。AD9851相對于AD9850的內部結構，只是多了一個6倍參考時鐘倍乘器，當系統(tǒng)時鐘為180mhz時，在參考時鐘輸入端，只需輸入30mhz的參考時鐘即可。AD9851是由數據輸入寄存器、頻率/相位寄存器、具有6倍參考時鐘倍乘器的DDS芯片、10位的模/數轉換器、內部高速比較器這幾個部分組成。其中具有6倍參考時鐘倍乘器的DDS芯片是由32位相位累加器、正弦函數功能查找表、D/A變換器以及低通濾波器集成到一起。這個高速DDS芯片時鐘頻率可以達到180mhz，輸出頻率可以達到70mhz，[9]。 功能方框圖 D0–D7:8位數據輸入. 數據端口，用于裝載32位的頻率控制字和8位相位控制字。 D7為最高位5/PGND:6 REFCLK倍乘器接口6/PVCC:6 REFCLK 倍乘器正向供電電壓引腳7/W_CLK:8/FQ_UD:. FQ_UD 作用當輸入寄存器只能容納一位有效的數據。 9/REFCLOCK: 參考時鐘輸入. CMOS/TTL電平脈沖,直接或通過 6 REFCLK倍乘器. 直接模式, 6REFCLK 倍乘器采用,倍乘器輸出也是系統(tǒng)時鐘。系統(tǒng)時鐘上升沿開始工作。10,19/AGND:模擬地(DAC and Comparator).11,18/AVDD:模擬電路的正向供電電壓 (DAC和比較器, Pin 18)和帶隙電壓參考Pin 11.12/RSET: DAC外部復位連接— k?電阻接地10 MA and IOUTB滿量程輸出成為可能. RSET = 13/VOUTN:內部比較器負向輸出端14/VOUTP:內部比較器正向輸出端15/VINN :內部比較器的負向輸入端。16/VINP :內部比較器的正向輸入端。17/DACBP:DAC (無連接)以便有很好的無雜散性能。20/IOUTB:互補DAC 輸出具有和IOUT有相同的參數，除去 IOUTB = (滿量程輸出IOUT). 輸出負載應該等于IOUT最好的無雜散性能21/IOUT :=(滿量程輸出–IOUTB)22/RESET:主復位引腳。高電平有效。高電平清除DDS累加器和相位延遲器為0Hz和0相位，同時置數據輸入為并行模式以及禁止6倍參考時鐘倍乘器工作。未清除40bit .23/DVDD:數字電源引腳(+5Ｖ)。 24/DGND:數字地. 引腳圖 AD9851的控制字與控制時序 AD9851有40位控制字，32位用于頻率控制，5位用于相位控制。1位用于電源休眠控制，2位用于選擇工作方式。這40位控制字可通過并行方式或串行方式輸入到AD9851，在并行裝入方式中，通過8位總線D0D7將數據輸入到寄存器，在重復5次之后在FQUD上升沿把40位數據從輸入寄存器裝入到頻率/相位數據寄存器（更新DDS輸出頻率和相位），同時把地址指針復位到第一個輸入寄存器。接著在WCLK的上升沿裝入8位數據，并把指針指向下一個輸入寄存器，連續(xù)5個WCLK上升沿后，WCLK的邊沿就不再起作用，直到復位信號或FQUD上升沿把地址指針復位到第一個寄存器。在串行輸入方式，WCLK上升沿把25引腳的一位數據串行移入，當移動40位后，用一個FQUD脈沖即可更新輸出頻率和相位。 AD9851的復位（RESET）信號為高電平有效，且脈沖寬度不小于5個參考時鐘周期。AD9851的參考時鐘頻率一般遠高于單片機的時鐘頻率，因此AD9851的復位（RESET）端可以與單片機的復位端直接相連[4]。 AD9851模塊電路圖 AD9851模塊電路圖167。 LCD顯示模塊 本次設計我所使用的是1602LCD。相比12864lcd，1602價格更低，且能滿足本設計要求。 基本操作時序讀狀態(tài)：輸入：RS=L,RW=H,E=H 輸出：D0~D7=狀態(tài)字寫指令：輸入：RS=L,RW=L,D0~D7=指令碼，E=高脈沖 輸出：無讀數據：輸入：RS=H,RW=H,E=H 輸出：D0~D7=數據寫數據：輸入：RS=H,RW=L,D0~D7=數據，E=高脈沖 輸出：無 LCD模塊電路圖 1602LCD模塊電路圖167。 電源模塊本次設計的電源主要是給AT89S52單片機、AD9851和LCD供電，我采用USB供電，直接產生5V電源，方便而又經濟。 USB供電模塊第四章 軟件程序設計167。主程序包含單片機SFR初始化、LCD和AD9851初始化部分。下圖為主程序流程圖：開始進入主函數單片機SFR初始化AD9851初始化LCD初始化等待主程序代碼：main(){ InitLcd()。 lcd_1602_word(0x80,16,****Frequence***)。 lcd_1602_word(0xc0,16,Fre: 100Hz)。 ad9851_reset_serial()。 ad9851_wr_serial(0x01,100)。 TMOD=0X01。 EA=1。 ET0=1。 TH0=0xD8。 TL0=0xF0。 TR0=1。 while(1) { if(View_Change) { View_Change=0。 ad9851_wr_serial(0x01,Frequence_Value)。 LCD_WriteCom(0xc7)。 Frequence_View=Frequence_Value。 Frequence_View=Frequence_View/100。 if(Frequence_View=10000) LCD_WriteData(39。139。)。 else LCD_WriteData(39。 39。)。 if(Frequence_View=1000) LCD_WriteData(Frequence_View%10000/1000+0x30)。 else LCD_WriteData(39。 39。)。 if(Frequence_View=100) LCD_WriteData(Frequence_View%1000/100+0x30)。 else LCD_WriteData(39。 39。)。 if(Frequence_View=10) LCD_WriteData(Frequence_View%100/10+0x30)。 else LCD_WriteData(39。 39。)。 LCD_WriteData(Frequence_View%