【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 制輸出管腳BPWMO IOB8：TimerA脈寬調(diào)制輸出管腳APWMO IOB7：通用異步串行數(shù)據(jù)接收管腳Rx IOB6：雙向IO端口 IOB5：外部中斷源EXT2的反饋管腳 IOB4：外部中斷源EXT1的反饋管腳 IOB3：外部中斷源EXT2 IOB2：外部中斷源EXT1 IOB1：串行接口的數(shù)據(jù)傳送管腳 IOB0：串行接口的時(shí)鐘信號(hào) DAC1 12 輸出 DAC1數(shù)據(jù)輸出管腳 DAC2 13 輸出DAC2數(shù)據(jù)輸出管腳X32I 2 輸入 32768Hz晶振輸入管腳 X32O 1 輸出 32768Hz晶振輸出管腳 VCOIN 70 輸入 PLL的RC濾波器連接管腳 AGC 16 輸入 AGC的控制管腳 MICN 19 輸入 麥克風(fēng)負(fù)向輸入管腳 MICP 21 輸入 麥克風(fēng)正向輸入管腳 V2VREF 14 輸出 ，可用作外部ADC Line_In通道的最高參考輸入電壓，不可作為電壓源使用 MICOUT 18 輸出 麥克風(fēng)1階放大器輸出管腳，管腳外接電阻決定AGC增益倍數(shù) OPI 17 輸入 麥克風(fēng)2階放大器輸入管腳 VEXTREF 23 輸入 ADC Line_In通道的最高參考輸入電壓管腳 VMIC 25 輸出 麥克風(fēng)電源 VADREF 22 輸出 AD參考電壓(由內(nèi)部ADC產(chǎn)生) VDD 5,69 輸入 邏輯電源的正向電壓 VSS 10,26,71 輸入 邏輯電源和IO口的參考地 VDDIO 37,38,56 輸入 IO端口的正向電壓管腳 VSSIO 35,36,48 輸入 IO端口的參考地 AVDD 24 輸入 模擬電路（A/D、D/A和2V穩(wěn)壓源）正向電壓 AVSS 15 輸入 模擬電路（A/D、D/A和2V穩(wěn)壓源）參考地 RESET 68 輸入 低電平有效的復(fù)位管腳 SLEEP 49 輸出 睡眠模式(高電平激活) ICE 7 輸入 激活I(lǐng)CE(高電平激活) ICECLK 8 輸入 ICE串行接口時(shí)鐘管腳 ICESDA 9 輸入輸出 ICE串行接口數(shù)據(jù)管腳 TEST 3 輸入 測(cè)試模式時(shí)接高電平，正常模式時(shí)接地GND或懸浮 ROMT 47 輸入 測(cè)試閃爍存儲(chǔ)器，正常模式時(shí)懸浮 N/C 55 輸入 正常使用時(shí)接地 N/C 4 輸入 正常使用時(shí)接地 N/C 6 輸入 正常使用時(shí)接地 PFUSE,PVIN20,11 輸入 程序保密設(shè)定腳。用戶慎重使用。 由于SPCE061A內(nèi)置有2K字的SRAM和32K字的內(nèi)存FLASH，能滿足速度要求；集成有7通道10位電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC，可以滿足系統(tǒng)采樣調(diào)制信號(hào)的要求；一片凌陽SPCE061A單片機(jī)就可以完成整個(gè)系統(tǒng)的主要功能，基本不需要擴(kuò)展其他器件，不僅體積小而且可靠性高。而且凌陽單片機(jī)具有C語言風(fēng)格的匯編語言，有與標(biāo)準(zhǔn)C兼容的C語言，C語言函數(shù)可以與匯編函數(shù)互相調(diào)用，使其開發(fā)更加容易，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)更加簡(jiǎn)單。 正弦信號(hào)發(fā)生器采用了直接數(shù)字頻率合成技術(shù)，可采用ADI公司的DDS集成芯片AD9850。 AD9850是AD公司生頻率合成器，主要由可編程DDS系統(tǒng)、產(chǎn)的最高時(shí)鐘為125 MHz、采用先進(jìn)的CMOS技術(shù)的直接高性能模數(shù)變換器（DAC）和高速比較器3部分構(gòu)成，能實(shí)現(xiàn)全數(shù)字編程控制的頻率合成。 圖33 AD9850的原理框圖AD9850內(nèi)含可編程DDS系統(tǒng)和高速比較器，可實(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，由一個(gè)加法器和一個(gè)N位相位寄存器組成，N一般為24～32。每來一個(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?！?60176。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輸出模擬量。相位寄存器每過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。輸出的正弦波頻率為： （31）為外部參考時(shí)鐘頻率。 　　 AD9850有40位控制字，32位用于頻率控制（低32位），5位用于相位控制，1位用于電源休眠( Powerdown) 控制，2位用于選擇工作方式。這40 位控制字可通過并行或串行方式輸入到AD9850。在并行裝入方式中，通過8 位總線D0D7將數(shù)據(jù)輸入到寄存器，在W CLK的上升沿裝入8位數(shù)據(jù)，并把指針指向下一個(gè)輸入寄存器，在重復(fù)5次之后再在FQUD上升沿把40位數(shù)據(jù)從輸入寄存器裝入到頻率/相位數(shù)據(jù)寄存器(更新DDS 輸出頻率和相位) ，同時(shí)把地址指針復(fù)位到第一個(gè)輸入寄存器。AD9850的復(fù)位(RESET) 信號(hào)為高電平有效，且脈沖寬度不小于5 個(gè)參考時(shí)鐘周期。AD9850的參考時(shí)鐘頻率一般遠(yuǎn)高于單片機(jī)的時(shí)鐘頻率（本人所用為單片機(jī)89C51，使用12M晶振），因此AD9850 的復(fù)位(RESET)端可與單片機(jī)的復(fù)位端直接相連。 圖34 AD9850引腳圖AD9850系統(tǒng)時(shí)鐘的最高頻率可達(dá)180MHz。為了提高系統(tǒng)的電磁兼容能力，AD9850內(nèi)部集成了一個(gè)6倍頻器，降低了所需外接時(shí)鐘頻率。若外部介入的參考頻率選用20MHz，則經(jīng)AD9850內(nèi)部6倍頻后，系統(tǒng)時(shí)鐘頻率相當(dāng)于120MHz。由頻率合成公式可計(jì)算出，在此時(shí)鐘下的輸出頻率分辨率為： Hz= （32）最大輸出頻率為系統(tǒng)時(shí)鐘頻率120MHz，遠(yuǎn)超出本題100Hz的步進(jìn)值，1kHz～10MHzs的要求。AD9851內(nèi)部有5個(gè)8位輸入數(shù)據(jù)寄存器，其中32位用于裝載頻率控制字FSW。時(shí)序通過對(duì)32位控制字的賦值可精確控制最終合成的信號(hào)頻率fo。FSW與fo之間的轉(zhuǎn)換公式為： （33）其中方波信號(hào)可由AD9850芯片產(chǎn)生的正弦信號(hào)經(jīng)內(nèi)部高速比較器便可得到，至于三角波信號(hào)可由方波信號(hào)經(jīng)積分器積分后即可得到。圖 35 AD9850的組成框圖本設(shè)計(jì)中40 位控制字通過串行方式送入AD9850。系統(tǒng)工作時(shí)，單片機(jī)按照用戶要求輸出不同的命令控制字，控制AD9850產(chǎn)生不同的正弦波（1KHz10MHz），經(jīng)放大后輸出正弦波。串行輸入時(shí)AD9850 40 位控制字的產(chǎn)生方法：每一個(gè)CLK 時(shí)鐘上升沿，由控制字輸入口的第8位（25 管腳）移入1 位控制位（低位先移入），40個(gè)WCLK 移位時(shí)鐘后，F(xiàn)QUD 脈沖的上升沿更新輸出頻率，頻率控制字由下式?jīng)Q定 (34) 其中fOUT 為AD9850 輸出的頻率， 為32b 的頻率控制字，fCLK 為系統(tǒng)時(shí)鐘頻率。 AM/FM調(diào)制模塊 調(diào)制：用信號(hào)m(t)去控制載波s(t)的某一個(gè)(或幾個(gè))參數(shù)，使之按m(t) 的規(guī)律而變化調(diào)制：用信號(hào)m(t)去控制載波s(t)的某一個(gè)(或幾個(gè))參數(shù)，使之按m(t) 的規(guī)律而變化。調(diào)制的目的是提高頻率以便發(fā)射、提高系統(tǒng)的性能、有效利用頻帶。圖36 調(diào)制過程圖1. AM調(diào)制 定義:用信號(hào)m(t)去控制載波s(t)的振幅，使已調(diào)波的包絡(luò)按照m(t)的規(guī)律線性變化。 (35) 其中A0是載波振幅，是載波角頻率，是載波起始相位。AM信號(hào)表達(dá)式：已調(diào)波為 (36) 載波 調(diào)制信號(hào) 已調(diào)波圖37 AM調(diào)制過程圖 圖38 AM產(chǎn)生的數(shù)學(xué)模型2. FM調(diào)制用調(diào)制信號(hào)m(t)去控制載波s(t)的頻率， 頻率調(diào)制就是載波的振幅保持不變，瞬時(shí)頻率與調(diào)制信號(hào)呈線性關(guān)系 (37)式中為未調(diào)載波頻率；KF為為調(diào)頻靈敏度。得FM波的時(shí)域表示式為 (38)若調(diào)制信號(hào)為單一頻率的正弦波，即 (39)則FM波的表示式為 (310) 本設(shè)計(jì)中，AM 信號(hào)采用模擬調(diào)制。將AD9850 產(chǎn)生的載波信號(hào)和由文氏電橋產(chǎn)生的1kHz調(diào)制信號(hào)加到乘法器上。單片機(jī)根據(jù)外部調(diào)制度ma，給出不同的地址值，使4051(1)選通不同的通道，接通不同阻值與R0 構(gòu)成分壓電路，從而改變載波的電壓幅值，產(chǎn)生AM 信號(hào)。圖39 調(diào)制度ma的實(shí)現(xiàn) 調(diào)制度ma 參數(shù)計(jì)算： ，AD9850為500mv。則調(diào)制度的計(jì)算公式如下：ma=（Vs/2）/（V0/2）= Vs / V0=Vs/500 mv （311）Vs= ma500 mv=R0/(R0 +R) V （312）其中：Vs 為輸入信號(hào)幅值，V0 為載波的幅值。1kHz調(diào)制信號(hào)由文氏電橋產(chǎn)生的，其電路圖如圖310所示。圖310 1KHz正弦信號(hào)發(fā)生器電路圖 電路中，R1,C1組成電橋的一個(gè)臂。R3,D1,D2與W1組成電橋的另外兩臂，起穩(wěn)定作用。適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)W1，可以得到波形失真小，且工作穩(wěn)定的輸出波形。R3是為了克服二極管死區(qū)而設(shè)的。由于振蕩器的輸出阻抗比較高，直接連在負(fù)載上會(huì)影響它的正常工作。圖中A2作為同相放大器接到振蕩器的輸出端，振蕩信號(hào)從A2的輸出端引出，輸出信號(hào)幅度由W2調(diào)整。 FM信號(hào)由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。基于FM原理，根據(jù)調(diào)頻信號(hào)變化的規(guī)律采用數(shù)字方式控制DDS正弦波發(fā)生器的頻率控制字，直接作用于輸出波形的頻率值，即實(shí)現(xiàn)了對(duì)載波的頻率的調(diào)制，該方式下，DDS調(diào)制信號(hào)輸出波形頻率與調(diào)制信號(hào)頻率控制字成正比，而載波信號(hào)頻率控制字又隨調(diào)制信號(hào)成正比例變化。利用單片機(jī)內(nèi)部2kHZ 的時(shí)基中斷，每?jī)蓚€(gè)中斷為一個(gè)周期（1kHZ），第1個(gè)中斷輸出載頻（100kHZ~10MHZ），第2個(gè)中斷促使AD9850 輸出載頻減去頻偏的值，便獲得FM信號(hào)。其中載波的頻率通過鍵盤進(jìn)行設(shè)置，頻率控制字的二進(jìn)制碼事先算好并存儲(chǔ)，用來FM信號(hào)直接調(diào)用。調(diào)制信號(hào)頻率控制字調(diào)制信號(hào)調(diào)制后的頻率控制字FM已調(diào)DDS載波信號(hào)控制字產(chǎn)生器DDS調(diào)制信號(hào)載波信號(hào)頻率控制字圖311 FM調(diào)頻原理框圖 基帶序列產(chǎn)生模塊由單片機(jī)產(chǎn)生的脈沖信號(hào)送入74LS165時(shí)鐘輸入端，再由它本身帶預(yù)置功能的移位寄存器循環(huán)移位即可獲得10Kbps二進(jìn)制基帶序列信號(hào)。 ASK、PSK信號(hào)產(chǎn)生模塊 ASK、PSK采用數(shù)字鍵控的產(chǎn)生方法，圖312和圖313分別是他們實(shí)現(xiàn)的原理框圖。ASKCOSwtS(t）圖312 ASK信號(hào)調(diào)制原理框圖COSwtPSK1800移相S(t）圖 313 PSK信號(hào)調(diào)制原理框圖 ASK/PSK 信號(hào)由圖314所示電路原理圖產(chǎn)生。工作時(shí)將AD9850 產(chǎn)生的正弦波信號(hào)引出兩路，一路直接輸入4051（2），另一路經(jīng)倒相器后輸入4051(2)，根據(jù)10kbps的碼元選通4051不同的通道以輸出ASK信號(hào)。輸出ASK信號(hào)時(shí)一路接收AD9850 產(chǎn)生的正弦波信號(hào)，一路接地，4051根據(jù)10kbps的碼元選通不同的通道以實(shí)現(xiàn)PSK信號(hào)。圖314 ASK/PSK 信號(hào)產(chǎn)生原理圖 濾波電路設(shè)計(jì)采用一個(gè)二階巴特沃茲低通濾波電路及一個(gè)運(yùn)算放大器完成，實(shí)為AD811組成的增益為2的低通濾波器。圖315 低通濾波器 放大電路設(shè)計(jì)放大部分較為簡(jiǎn)單，只需要做一個(gè)3倍的電壓放大即可。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，由于輸出帶負(fù)載能力也很重要，故本設(shè)計(jì)采用了高速單運(yùn)算放大器AD811完成末級(jí)放大。AD811的帶寬增益積為140MHz，在雙15V供電時(shí)，有正負(fù)12V的輸出擺幅，最大輸出電流為100mA，可以滿足設(shè)計(jì)要求。為防止自激，實(shí)際中可采用反相3倍電壓放大。天津工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 第四章 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及仿真結(jié)果分析 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 軟件整體流程圖 系統(tǒng)上電先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，然后進(jìn)查鍵程序的循環(huán)，主程序流程（見圖41）。初始化掃描鍵盤FSK/ASKAMFM修改輸出頻率值和命令控制字開10KHz中斷產(chǎn)生碼元循環(huán)1秒程控選擇合適的電阻開2KHz中斷數(shù)字調(diào)制循環(huán)1秒輸出頻率值送AD9850控制字圖41 軟件整體流程圖 AM信號(hào)的流程圖掃描鍵盤N是否有AM按鍵按下Y單片機(jī)給出地址選擇合適電阻輸出AM信號(hào)