【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 比較麻煩，本設(shè)計(jì)采用間接連接方式， 在此重點(diǎn)討論 8位總線方式。其電路圖如圖 。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 13 頁(yè) 共 55 頁(yè) 圖 LCD1602 與單片機(jī)的間接連接電路 如圖所示， LCD 的 8 位數(shù)據(jù)總線與 AT89C51 的 P1 口相連，三個(gè)控制端口 RS、 R/W 和 E 分別接 AT89C51 的 、 、 ，根據(jù)程序設(shè)計(jì)的不同也可選用 P3口的其它管腳。 VL 是 LCD的對(duì)比度調(diào)節(jié)端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，本電路使用 1K 的電位器來(lái)調(diào)整對(duì)比度，也可直接串接一個(gè)電阻到地。單片機(jī)要寫入指令時(shí) RS 為低電平；單片機(jī)要寫入數(shù)據(jù)時(shí) RS 為高電平； R/W為高電平時(shí)讀取數(shù)據(jù)， R/W為低電平時(shí)寫入數(shù)據(jù)。需要背光時(shí)， BLA串接一個(gè)限流電阻接 VDD， BLK接地。 9 管腳的復(fù)位端分別接 10uf 極性電容和 10K電阻，電容接電源，電阻接地，同時(shí)復(fù)位端通過(guò)按鍵接電源，當(dāng)按鍵按下時(shí)單片機(jī)復(fù)位。 獨(dú)立式按鍵接 AT89C51 的 P0 口，鍵盤控制頻率輸入在 LCD 上顯示。 低通濾 波器是保證輸出信號(hào)頻譜純度的重要部件 。 為了有效地濾除主頻以上的雜散分量 ,要求濾波器的衰減特性要陡直 ,延遲時(shí)間要短 。 根據(jù)這個(gè)要求 ,考慮到橢圓函數(shù)濾波器比全極點(diǎn)型濾波器 (如 :巴特沃茲 (Butterworth )、切貝雪夫 Chebyshev)濾波器等 )能做到對(duì)理想低通的最佳近似，且在同等技術(shù)指標(biāo)下所需階數(shù)最低，因而電路實(shí)現(xiàn)起來(lái)也比其他類型濾波器容易 。 故采用橢園函數(shù)濾波器。 圖 的電路圖 。該圖指標(biāo)為 :從 035MHz最大波紋 ＜ 0. 2dB，在 35MHz處 最小衰減 Amin為 50dB,Rs=R1=200Ω 。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 14 頁(yè) 共 55 頁(yè) 圖 橢圓函數(shù)低通濾波器電路 軟件程序 參考了指導(dǎo)老師提供的程序。 總程序分為三大部分，即鍵盤控制程序、顯示 控制 程序和 DDS控制部分的程序，后者是難點(diǎn)，關(guān)鍵是把二者結(jié)合起來(lái)。 鍵盤及液晶顯示程序流程圖 如 圖 所示。首先 LCD 進(jìn)行初始化，包括清除顯示，設(shè)置工作方式、光標(biāo)閃爍設(shè)置等。工作方式設(shè)置為：DL=1，為 8位數(shù)據(jù)長(zhǎng)度接口； N=1，為兩行顯示； F=0，為 5*7點(diǎn)陣字符。 N Y Y N Y N Y N 圖 鍵盤及 液晶顯示 程序 流程圖 采用三個(gè)獨(dú)立式按鍵控制頻率的輸入，三個(gè)獨(dú)立式按鍵的功能分別是：光標(biāo)移位、數(shù)值加 1和確認(rèn)。調(diào)用光標(biāo)移位子程序用于光標(biāo)自左向右移動(dòng)；加“ 1”子程序的功能是對(duì)某一位的數(shù)值加 1，這樣可以改變頻率值；當(dāng)輸入頻率的值確定時(shí)，按下確認(rèn)鍵，此時(shí)光標(biāo)消失，數(shù)值固定顯示。 開(kāi) 始 LCD 初始化 有鍵按下？ 顯 示 移位鍵按下？ 加 1 鍵按下？ 確認(rèn)鍵按下？ 調(diào)用光標(biāo)移位子程序 調(diào)用加“ 1”子程序 去光標(biāo)，數(shù)值固定 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 15 頁(yè) 共 55 頁(yè) 當(dāng)確認(rèn)鍵按下時(shí)，鍵盤輸入信號(hào)的頻率值，單片機(jī)進(jìn)行控制、計(jì)算、查表、求值，產(chǎn)生相應(yīng)的頻率控制字，通過(guò) P2口將頻率控制字送給 AD9850 芯片， 輸出的 正弦波形 即 為 所需 要的 信號(hào) ， 頻率值送 LCD 顯示。 然后返回鍵盤掃描程序處于等候狀態(tài) ， 具體程序見(jiàn)附錄 D。 DDS控制部分的程序 是整個(gè)程序的核心 。 首先是 頻率控制字的計(jì)算： 由于輸出頻率 clk320 K ff 2?? （ ） K （ △ PHASE） 就是頻率控制字，所以要讓 DDS 輸出正確的頻率，就得通過(guò)此計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。在單片機(jī)的顯示緩沖存儲(chǔ)單元里面存儲(chǔ)的是輸出頻率的十進(jìn)制數(shù)，而我們要送給 DDS 的是頻率控制字 K ，所以不能把顯 存中的數(shù)據(jù)直接賦給 DDS。對(duì)公式 ，得到 320clk?K=f2f （ ） 這樣我們可以按照此公式進(jìn)行計(jì)算后，將數(shù)據(jù)傳輸給 DDS， DDS就能輸出正確的頻率了。在計(jì)算前首先將顯存里面的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)據(jù)，同時(shí)也要把 322 和 fclk都轉(zhuǎn)化成十六進(jìn)制數(shù)。整個(gè)計(jì)算過(guò)程就是十六進(jìn)制數(shù)的乘法和除法。通過(guò)計(jì)算得到的數(shù)據(jù)還是十六進(jìn)制數(shù)，這些數(shù)據(jù)在 DDS三個(gè)控制信號(hào)（ FQ_UD、 W_CLK、 RESET）的作用下，按照并行輸入的順序傳輸給 DDS。這樣 DDS就能生成 LCD顯示的頻率。 其次是 傳輸程序 。 因?yàn)?DDS 的頻率控制字是 32位，也就是四個(gè)字節(jié)。只需要按照頻率控制字并行輸入時(shí)序和順序在 W_CLK、 FQ_UD信號(hào)的作用下輸入給 DDS。由并行輸入時(shí)序圖 ，第一組數(shù)據(jù)為相位控制字，包括 5位相位控制， 2位工作方式選擇， 1位掉電設(shè)置。由于我們的設(shè)計(jì)題目對(duì)相位沒(méi)有要求，所以給第一組為全 0，當(dāng)給 W_CLK 一個(gè)高電平，一組數(shù)據(jù)就送進(jìn) DDS 的輸入寄存器，連續(xù) 5次后，數(shù)據(jù)就全部送 入了 DDS的輸入寄存器，最后在 FQ_UD信號(hào)上升沿把 40位數(shù)送進(jìn) DDS 的頻率相位數(shù)據(jù)寄存器。完成后， DDS 就能輸出頻率控制字對(duì)應(yīng)的頻率了。在進(jìn)行這些操作之前，應(yīng)該給 DDS復(fù)位，給 reset信號(hào)一個(gè)高電平，然后經(jīng)幾個(gè)空操作后在給一個(gè)低電平就可以了，接著就可以傳輸數(shù)據(jù)了。 主程序在調(diào)用 DDS 程序完畢后進(jìn)入了死循環(huán)，從而使系統(tǒng)穩(wěn)定了下來(lái)。 各個(gè)子程序在調(diào)用完之后返回到鍵盤掃描處，等待再次輸入頻率值。 系統(tǒng)的軟件流程圖如圖 。 源程序 代碼 見(jiàn)附錄 D。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 16 頁(yè) 共 55 頁(yè) N Y Y N Y N N Y Y N Y 圖 系統(tǒng)的軟件流程圖 數(shù)據(jù) 及 結(jié)果 分析 測(cè)試儀器： SS7810型示波器， E321A型通用計(jì)數(shù)器。 在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中我們對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了測(cè)量 ， 測(cè)量結(jié)果如表 ： 開(kāi) 始 LCD 初始化 輸出頻率 輸入頻率值送 DDS 計(jì)算控制字 將控制字寫入AD9850 送 FQ_UD 信號(hào) 送完 5 次了嗎 有鍵按下？ 顯 示 移位鍵按下？ 加 1 鍵按下？ 確認(rèn)鍵按下？ 調(diào)用光標(biāo)移位子程序 調(diào)用加“ 1”子程序 去光標(biāo)，數(shù)值固定顯示 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 17 頁(yè) 共 55 頁(yè) 表 用 SS7810 型示波器測(cè)量的輸出頻率數(shù)值 理論值（鍵盤輸入值） 實(shí)際測(cè)量值 誤差 百分誤差 1Hz Hz Hz % 2 Hz Hz Hz % 3 Hz Hz Hz % 10 Hz Hz Hz % 11 Hz Hz Hz % 12 Hz Hz Hz % 1000 Hz Hz Hz % 1001 Hz Hz Hz % 1002 Hz Hz Hz % 表 用 E321A 通用型計(jì)數(shù)器測(cè)量的輸出頻率值 理論值（鍵 盤輸入值） 實(shí)際測(cè)量值 誤差 百分誤差 1000000 Hz KHz Hz % 2020000 Hz KHz Hz % 5000000 Hz KHz Hz % 10000000 Hz KHz Hz % 15000000 Hz KHz % 20200000 Hz KHz Hz % 23000000 Hz KHz Hz % 由以上 兩 組數(shù)據(jù) 分析 可以得 出 以下 結(jié)論： 首先 ,數(shù)據(jù)誤差都在 %～ %之間，其主要原因是實(shí)驗(yàn)室中暫時(shí)沒(méi)有 48MHz的有源晶振，所以實(shí)際電路中用 50MHz的有源晶振 代替了 48MHz的有源晶振。這樣就產(chǎn)生了 4%的誤差。也就是說(shuō)明了系統(tǒng)電路部分的誤差只有 %～ %。 其次 ,通過(guò)測(cè)試可以看出系統(tǒng)的穩(wěn)定性良好。在 1Hz～ 10MHz內(nèi)，完全可以實(shí)現(xiàn)步進(jìn) 1Hz,達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。 當(dāng)鍵盤輸入頻率值在 24MHz以上時(shí)，輸出頻率維持在 24M附近，誤差迅速增大。 通過(guò) SS7810型 示波器的觀察，當(dāng)輸出頻率小于 20MHz時(shí)波形均正常，其中 100Hz～ 10MHz之間的波形最好。當(dāng)輸出頻率大于 20MHz時(shí)波形較差，出現(xiàn)失真。 在實(shí)際條件下，當(dāng)輸出頻率在 24MHz以內(nèi)時(shí) DDS都可以正常輸出頻率。當(dāng)要求輸出 值 大于 24MHz時(shí)， DDS已經(jīng)無(wú)法 產(chǎn)生穩(wěn)定的頻率和波形。 因?yàn)楦鶕?jù)奈奎斯特抽樣定理可知， DDS的最大輸出頻率為1/2倍的外部時(shí)鐘頻率 ，本設(shè)計(jì)中外部時(shí)鐘 為 50MHz，故輸出頻率范圍為 0～ 25MHz。 最后， 要消除有源晶振產(chǎn)生的誤差的方法有兩種，一種方法是在電路中使用 48MHz 的有源晶振；另一種方法是修改程序中計(jì)算頻率控制字部分的有關(guān)數(shù)據(jù)。由于時(shí)間關(guān)系和對(duì)程序的理解分析還不 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 18 頁(yè) 共 55 頁(yè) 夠深入詳盡，所以沒(méi)有進(jìn)一步的對(duì)程序做出修改。 經(jīng)測(cè)試 分析 ，由單片機(jī)、 DDS芯片 AD9850構(gòu)成的信號(hào)源達(dá)到了題目提出的要求 。由于采用了較為靈活的設(shè)計(jì)方案，本系統(tǒng)具有 結(jié)構(gòu)緊湊，電路簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)大，可擴(kuò)展性強(qiáng)的特點(diǎn) 。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 第 19 頁(yè) 共 55 頁(yè) 總結(jié) 在設(shè)計(jì) 中，通過(guò)對(duì)硬件的 設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試以及軟件程序的分析 。 我 對(duì) 單片機(jī)、 DDS 芯片、 液晶顯示技術(shù)的 工作 原理和特點(diǎn)有了充分的了解 和認(rèn)識(shí) ，特別是進(jìn)一步熟悉了 AD9850 和 字符點(diǎn)陣式液晶模塊 LCM1602B 的應(yīng)用，在對(duì)軟件程序分析 的過(guò)程中進(jìn)一 步掌握了匯編語(yǔ)言編程。鍵盤輸入的頻 率值可在液晶上穩(wěn)定顯示，并可以通過(guò)功能鍵的設(shè)