【導(dǎo)讀】統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)及性能指標(biāo)的好壞都直接依賴于頻率源的性能。成直接數(shù)字合成三種方式。DDS的概念首先由美國學(xué)者J.Tierney等人提。出,它不同于前兩種頻率合成方法。它是把一系列數(shù)字量形式的信號通過DAC. 與其他頻率合成方法相比,DDS具有頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間。極短、頻率分辨率高、輸出相位連續(xù)、可編程、全數(shù)字化易于集成等突出優(yōu)點(diǎn)。因此,它得到越來越廣泛的應(yīng)用,成為現(xiàn)代頻率合成技術(shù)中的佼佼者。正弦信號、調(diào)幅信號、調(diào)頻信號、ASK及PSK信號。并通過使用AD8370及AD811. 來實(shí)現(xiàn)對幅度的控制。在工業(yè)自動化系統(tǒng)中，經(jīng)常要用一些信號作為測量基準(zhǔn)信號或輸出信號。大程度上決定了系統(tǒng)的性能，因而常稱之為電子系統(tǒng)的“心臟”。小、可靠性高、操作靈活、使用方便及可由計(jì)算機(jī)控制。率合成器和直接式非相關(guān)頻率合成器。合成的信號波形形狀取決于波形ROM中存放的幅度碼，因。所以矢量圍繞“相位輪”的旋轉(zhuǎn)也是線性的。相位輪上離散的相位點(diǎn)數(shù)由相位。相位的增量值，即矢量旋轉(zhuǎn)的速度完全由頻率控制字K決定。

　　

【正文】 位調(diào)諧寄存器 2。在本次設(shè)計(jì)中，主要在此模式下實(shí)現(xiàn) PSK調(diào)制。 圖 PSK調(diào)制的示意圖 的工作時(shí)序 AD9852 支持 8 位并行 I/0 操作和與 SPI 兼容的串行 I/0 操作，所有的寄存器均可在每種 I/0 模式下寫入和讀出。第 70引腳用于選擇 I/0操作模式，接高電平時(shí)表示系統(tǒng)使用并行編程模式，接低電平時(shí)表示使用串行編程模式。 無論選擇哪種模式，只有在寫入緩沖存儲器的 I/0 端口數(shù)據(jù)傳入寄存器頁面后才能執(zhí)行相應(yīng)的操作?？刂?AD9852 工作時(shí)，首先要將頻率控制字，選擇工作模式，及各種功能命令字寫入 AD9852 的寄存器 內(nèi)， 然后由外部或內(nèi)部 (可編程設(shè)置 )的更新時(shí)鐘，將控制字， 命令字送入 AD9852 的 DDS 核心執(zhí)行。 AD9852內(nèi)部的 39 個(gè) 8 位寄存器可分為 12 部分 :相位控制字寄存器 1和 2各占 2 字節(jié)，頻率控制字寄存器 1 和 2 各占 6字節(jié)，頻率增量寄存器占 6字節(jié)，更 新時(shí)鐘寄存器為 4 字節(jié)，斜率時(shí)鐘寄存器為 3 字節(jié)，控制寄存器為 4字節(jié)，其余的輸出幅度鍵控寄存器、輸出幅度鍵控斜率寄存器和控制 DAC寄存器各 2 字節(jié)。 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 33 當(dāng) S/P SELECT 引腳接高電平時(shí)，并行 I/0模式有效。此時(shí) I/0 端口與 DSP 和單片機(jī)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)兼容， 6 根地址線、 8 根雙向數(shù)據(jù)線和分離的讀寫控制輸入線組成所有 I/0 端口引腳 .圖 和圖 分別是 AD9852 在并行輸入方式下的讀寫時(shí)序圖。 圖 AD9852 并行輸入讀時(shí)序圖 圖 AD9852 并行輸入寫時(shí)序圖 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 34 第七 章 系統(tǒng)整體調(diào)試及測試結(jié)果 DDS 信號發(fā)生器的器件安裝完畢后，需要進(jìn)行調(diào)試，排除軟件和硬件的故障，使研制的儀器符合設(shè)計(jì)要求。 調(diào)試的方法 系統(tǒng)調(diào)試包括硬件調(diào)試、軟件調(diào)試和整體調(diào)試，調(diào)試的流程如圖 。 圖 調(diào)試的流程圖 硬件和軟件的研制是互相獨(dú)立的平行進(jìn)行，也就是說，軟件調(diào)試是在硬件完 成之前，硬件也是在無完整的軟件情況下進(jìn)行調(diào)試。它們需要借助另外的工具提 供調(diào)試環(huán)境。 硬件和軟件分調(diào)完畢后，還要在整個(gè)系統(tǒng)上 進(jìn)行軟件和硬件的聯(lián)調(diào)。在調(diào)試中找出問題，判斷故障源，修改硬、軟件。反復(fù)進(jìn)行這一過程，直至沒有錯(cuò)誤為止。 硬件靜態(tài)調(diào)試 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 35 系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試時(shí)，首先要對硬件進(jìn)行靜態(tài)調(diào)試，靜態(tài)調(diào)試的目的是排除明顯的硬件故障。集成電路器件未插入電路板之前，必須用萬用表仔細(xì)檢查線路，查看連線是否連接正常，防止電源短路，并重點(diǎn)檢查系統(tǒng)總線 ( 地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線 )是否存在相互之間短路或與其他信號線的短路。在排除所有的錯(cuò)誤后，接上電源，并用萬用表測量加在各集成電路芯片插座上的電壓、極性是否正確。 通電后，可用示波器檢查時(shí)鐘信號、脈沖信號及噪聲電平，還可以用萬用表測量元件的工作狀態(tài)。如果發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)重新檢查線路，直至符合要求，才算完成 靜態(tài)調(diào)試。 軟件調(diào)試 程序編制時(shí)，用戶通過開發(fā)系統(tǒng)的鍵盤、顯示器及開發(fā)系統(tǒng)的編輯軟件，按 照所要求的格式、語法規(guī)定，把源程序輸入到開發(fā)系統(tǒng)中。在開發(fā)系統(tǒng)機(jī)上，利 用匯編軟件對輸入的用戶源程序進(jìn)行匯編，變?yōu)榭蓤?zhí)行的目 標(biāo)代碼。在匯編過程中，如果用戶源程序有語法錯(cuò)誤，可返回第一步進(jìn)行修改，再進(jìn)行匯編，直至語法錯(cuò)誤全部糾正為止。 調(diào)試軟件可以利用軟件模擬開發(fā)系統(tǒng)。模擬開發(fā)系統(tǒng)是在計(jì)算機(jī)上利用模擬 硬件和軟件的研制是互相獨(dú)立的平行進(jìn)行，也就是說，軟件調(diào)試是在硬件完成之前，硬件也是在無完整的軟件情況下進(jìn)行調(diào)試。它們需要借助另外的工具提供調(diào)試環(huán)境。 硬件和軟件分調(diào)完畢后， 還要在整個(gè)系統(tǒng)上 進(jìn)行軟件和硬件的聯(lián)調(diào)。在調(diào)試中找出問題，判斷故障源，修改硬、軟件。反復(fù)進(jìn)行這一過程，直 至沒有錯(cuò)誤為止。 在本次設(shè)計(jì)中需要注意的事項(xiàng) 1． PCB 的布局 :在本次設(shè)計(jì)中既有數(shù)字信號又有模擬信號，同時(shí)既有高頻信號又有低頻信號，所以對于 PCB 板有嚴(yán)格的要求。通過合理的 PCB 布局和器件的西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 36 布線，大面積鋪銅和接地、模擬和數(shù)字電路獨(dú)立供電、對時(shí)鐘信號或數(shù)字信號進(jìn)行適當(dāng)屏蔽以及 低頻大信號與高頻小信號相互隔離，可以有效地減小各種干擾。同時(shí)對于高頻差分信號的布線應(yīng)該盡量的短和對稱，這樣可以得到更加純凈穩(wěn)定的信號。 的電路設(shè)計(jì)：要對 MCU 的每個(gè)電源引腳接退耦電容一般電容大小為，并且應(yīng)該盡量靠近芯片。為 MCU 提供時(shí)鐘的晶振盡量靠近芯片并且在晶振的每個(gè)引腳串接一個(gè) 30P 左右的電容到地，這樣可以使晶振起振并穩(wěn)定工作。 本次設(shè)計(jì)中遇到的問題 及解決方法 AD9852 正常工作時(shí)所需的電流估計(jì)不足，導(dǎo)致電源設(shè)計(jì)不合理為其提供的電流達(dá)不到要求，解決方法是由原來的線性電源方案改為開關(guān)電源方案，但要注意的是采用開關(guān)電源供電時(shí)一定要注意濾波電路的設(shè)計(jì)，以減小電源噪聲。 2． AD9852 有時(shí)會出現(xiàn)寄存器不能更新且芯片溫度很高。解決方法是在AD9852 的 20 引腳 I/OUDCLK 與控制器 I/O 口接上 1K的限流電阻。因?yàn)?AD9852上電復(fù)位后，芯片默認(rèn)利用內(nèi)部時(shí)鐘產(chǎn)生寄存器更新時(shí)鐘信號，而 I/OUDCLK引腳需要輸出 內(nèi)部更新時(shí)鐘，當(dāng)輸出引腳使用。當(dāng) I/OUDCLK 引腳輸出高電平時(shí)，而此時(shí)控制器 I/O 若剛好輸出低電平，則很可能使 AD9852 內(nèi)部高電平和低電平甚至地直接連通，從而可能導(dǎo)致 AD9852 損壞。 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 37 第八章 測試結(jié)果 由于實(shí)驗(yàn)室僅有幾臺 40MHz 的模擬示波器，對于數(shù)字鍵控信號不能完美的捕捉，所以有些圖片并不能很好的體現(xiàn)出波形的特性，為了能夠很好的體現(xiàn)出數(shù)字鍵控信號的特性，特向?qū)嶒?yàn)室的魏坤同學(xué)借了一臺他自制的數(shù)字示波器，對于具體的參數(shù)并不能確定 是否 很精確， 但是較模擬示波器來說該數(shù)字示波器還是更能體現(xiàn)出數(shù)字鍵控信號的特性。 圖 10K時(shí)波形 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 38 圖 2ASK波形 圖 2FSK波形 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 39 圖 2PSK波形 下圖為模擬示波器觀察到的掃頻信號頻率，掃頻頻率為 100100K。 圖 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 40 圖 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 41 第 九 章 結(jié)論、討論及建議 本文詳細(xì)介紹了直接數(shù)字頻率合成技術(shù)的基本原理和工作特點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上利用波形形成技術(shù)、單片機(jī)控制技術(shù)及增益程控技術(shù)，開發(fā)設(shè)計(jì)了一個(gè) DDS 信號發(fā)生器。通過對本課題的研究，可以得出以下的結(jié)論 : 1 .DDS 技術(shù)具有許多傳統(tǒng)頻率合成技術(shù)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)， 不僅輸出頻率分辨率高，轉(zhuǎn)換迅速，而且非常易于實(shí)現(xiàn)數(shù)字程控。因此，在今后的頻率合 成領(lǐng)域，DDS 技術(shù)將得到更加快速的發(fā)展和越來越廣泛的應(yīng)用。 2 .本次設(shè)計(jì)的 DDS 信號發(fā)生器主要利用 STM32 將用戶輸入的頻率數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的頻率控制字，在正確的寫時(shí)序下對 DDS 芯片 AD9852 進(jìn) 行編程，再經(jīng)過增益程控，最終得到所需的頻率信號。它可以輸出正弦波和方波信號，能夠?qū)崿F(xiàn)AM ,FSK 和 PSK 數(shù)字調(diào)制，保證輸出幅度在 0V5V VPP范圍內(nèi)任意可調(diào)，達(dá)到了各種技術(shù)指標(biāo)的要求，提高了輸出信號的保真度、穩(wěn)定性和精確度。 3 .針對現(xiàn)代系統(tǒng)設(shè)計(jì)中軟件日益重要的發(fā)展趨勢，在本次設(shè)計(jì)中嘗試了現(xiàn)代儀器儀表的設(shè)計(jì)方法，把軟件作為系統(tǒng)的核心，利用軟件代替部分硬件電路，編制了專門的誤差補(bǔ)償程序，改善了輸出幅頻特性，并采用了結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)思想和方法，為系統(tǒng)今后的功能擴(kuò)展打下了良 好的基礎(chǔ)。 4 .由 DDS 系統(tǒng)在輸出高頻信號時(shí)對外界干擾比較敏感，因此抗干擾技術(shù)是保證整個(gè)系統(tǒng)精度和可靠性的重要技術(shù)措施，根據(jù)電磁兼容的原理，應(yīng)用了行之有效的抗干擾措施對系統(tǒng)進(jìn)行了抗干擾設(shè)計(jì)。 雖 然本次設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，但還存在一些不足的地方，有待于進(jìn)一 步的完善。例如，由于時(shí)間所限，本次設(shè)計(jì)的只是整個(gè)系統(tǒng)中的核心部分，還不能直接當(dāng)作 一臺真正的儀器加以使用，可再 細(xì)化幅度控制功能 功能，也可對輸入面板作進(jìn)一步的改進(jìn)。由于本系統(tǒng)采用了結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法，因此可以很方便的添加新的功能模塊，無需對整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改。這些問題可留待今后加以解決。 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 42 致 謝 經(jīng)過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。 在這里首先要感謝我的導(dǎo)師 伍明高 老師。 伍明高 老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從 開始的 查閱資料，設(shè)計(jì) 的 確定和修改，中期檢查，后期 初稿的修改到完稿 等整個(gè)過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。 然后還要感謝大學(xué)四年來所有的老師，為我們打下 電子信息方面的 基礎(chǔ)；同時(shí)還要感謝所有的同學(xué)們，正是因?yàn)橛辛四銈兊闹С趾凸膭?。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)才會順利完成。 最后感謝 我的母校 —西工大明德學(xué)院 大學(xué)四年來對我的大力栽培。 西北工業(yè)大學(xué)明德學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 43 參考文獻(xiàn) 【 1】 徐愛鈞 .智能化測量控制儀表原理與設(shè)計(jì) .北京航空航天大學(xué)出版社1995 【 2】 張衛(wèi)平，張英儒編著 .現(xiàn)代電子電路原理與設(shè)計(jì) . 原子能出版社， 1997 【 3】 何小艇主編 . 電子系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 浙江大學(xué)出版社， 2021 【 4】 常新華，林春勛等編 .高頻信號發(fā)生器原理、維修與檢定 .電子工業(yè)出版社 ,1996 【 5】 張學(xué)鋒，胡長江 .功能各異的各種任意波形發(fā)生器 .國外電子測量技術(shù) ,2021 【 6】 趙國勛，徐荃安 .基于直接數(shù)字頻率合成的正弦波發(fā)生器 .自動化與 儀表， 2021 【 7】 薛剛 . 基于 DDS 技術(shù)的任意波發(fā)生器 .自動化與 儀器儀表， 2021 【 8】 王建和，段傳華，洪海麗，方秀花 . 采用 DDS 技術(shù)實(shí)現(xiàn)的頻率合成信號發(fā)生器 .電子技術(shù)， 1997 【 9】 劉芳 .直接數(shù)字頻率合成器 AD9852 及應(yīng)用 .國外電子元器件， 2021 【 10】 PHSaul. 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