【正文】 ：先檢查硬件電路是否準(zhǔn)確無誤的連接好，然后檢查硬件電路的最小系統(tǒng)是否正常工作，接著編寫一些測(cè)試程序去檢測(cè)電路中各個(gè)芯片是否正常工作，最后再調(diào)試程序。 、特點(diǎn)及其應(yīng)用。 通過本次設(shè)計(jì) 實(shí)踐，不僅豐富了我的知識(shí)還開闊了我的視野。 圖 63 方波波形圖 圖 64 失真的 方波波形圖 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 27 7 結(jié) 論 在本設(shè)計(jì)過程中，我 翻閱了 大量的相關(guān)書籍及資料，不僅從中收獲了相關(guān)的專業(yè)知識(shí)，還掌握了很多高效的學(xué)習(xí)方法。 4)程序的 燒錄和 調(diào)試 。 4) 修改元件參數(shù) 5) 保存原理圖 電路實(shí)現(xiàn)的基本步驟 1)單片機(jī)方案設(shè)計(jì) 。 原理圖的繪制 1) 創(chuàng)建一個(gè)新的設(shè)計(jì)文件管理庫 執(zhí)行 FILE|NEW 命令新建一個(gè)管理數(shù)據(jù)庫文件，選擇 SCHEMATIC DOCUMENT 圖標(biāo)，單擊 OK。 軟件界面如圖 52 所示： 圖 52 軟件界面 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 24 6 硬件電路制作 本次論文設(shè)計(jì)的原理圖繪制和 PCB制作所采用的軟件是 Protel99SE。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到 Keil C51唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 23 生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。加入文件后點(diǎn) “close”返回主界面，展開 “Source Group1”前面 “+”號(hào)，就會(huì)看到所加入的文件，雙擊文件名， 即可打開該源程序文件。 Keil使用 “工程 ”（ Project）的概念，對(duì)工程（而不能對(duì)單一的源程序）進(jìn)行編譯 /匯編、連接等操作。 keil 編程工具介紹 隨著單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā) 展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級(jí)語言開發(fā)，單片機(jī)的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展， Keil 軟件是目前最流行開發(fā) MCS51 系列單片機(jī)的軟件。 程序流程圖如下： 圖 51 程序流程圖 DDS 的時(shí)鐘頻率很高，對(duì)周圍電路有一定影響 ，在電路中 采取了一些抗干擾措施，如：引線盡量短，減少 交叉，每個(gè)芯片的電源與地之間都解憂去耦電容，數(shù)字地與模擬地分開。PCF8591 具有 4 個(gè)模擬輸入、 1 個(gè)模擬輸出和 1 個(gè)串行 I2C 總線接口。每次輸入指令前都要判斷液晶模塊是否處于忙的狀態(tài)。 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 20 的 RAM 地址映射及標(biāo)準(zhǔn)字庫表 液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。 指令 5：光標(biāo)或顯示移位 S/C ：高電平時(shí)顯示移動(dòng)的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo) 指令 6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時(shí)為 4 位總線，低電平時(shí)為 8 位總線 N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)為雙行顯示， F：低電平時(shí)顯示 5X7 的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示 5X10 的顯示字符。（說明 1 為高電平， 0 為低電平） 指令 1：清顯示，指令碼 01H，光標(biāo)復(fù)位到地址 00H 位置 指令 2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址 00H 指令 3：光標(biāo)和顯示位置設(shè)置 I/D，光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移，S：屏幕上所有文字是否左移或右移，高電平表示有效，低電平表示無效。 第 16 腳：背光源負(fù)極。當(dāng)RS 和 R/W共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng) RS 為高電平 R/W為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。 第 2 腳： VDD 接 5V正電源。 1602LCD 引腳與時(shí)序 字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式 LCD，目前常用 16*1， 16*2， 20*2 和 40*2 行等的模塊。 字符的顯示：用 LCD 顯示一個(gè)字符時(shí)比較復(fù)雜，因?yàn)橐粋€(gè)字符由 6 8 或 8 8點(diǎn)陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個(gè)位置對(duì)應(yīng)的顯示 RAM 區(qū)的 8 字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為“ 1”，其它的為“ 0”，為“ 1”的點(diǎn)亮，為“ 0”的不亮。1602 型 LCD 顯示模塊具有體積小，功耗低，顯示內(nèi)容豐富等特點(diǎn)。比較起來，橢圓濾波器性能更好，本設(shè)計(jì)中采用的是橢圓濾波器 [10]。常用的濾波器的頻率響應(yīng)有三種 :巴特沃斯型 （ Butterworth） ，切比雪夫型 (Chebyshev)和橢圓型 (Cauer)。 單片機(jī)與 AD9850 的接口 AD9850有兩種與微機(jī)并行打印口相連的評(píng)估版 ,并配有 Windows下運(yùn)行的軟件 ,可以作為應(yīng)用參考 ,但運(yùn)用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì) DDS 的控制與微機(jī)實(shí)現(xiàn)的控制相比 ,具有編程控制簡(jiǎn)便、接口簡(jiǎn)單、成本低 ,容易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的小型化等優(yōu)點(diǎn) ,因此普遍采用 MCS51單片機(jī)作為控制核心來向 AD9850 發(fā)送控制字。 在串行輸入方式 ,WCLK上升沿把 25引腳 的一位數(shù)據(jù)串行移入 ,當(dāng)移動(dòng) 40位后 ,用一個(gè) FQ_UD 脈沖即可更新輸出頻率和相位。或這些值的組合進(jìn)行調(diào)整 [6]。、90176。其系統(tǒng)功能如圖 411 所示。輸出的正弦波周期 T0=Tc2N/ M,頻率 fout=Mfc/ 2N,Tc、 fc 分別為外部參考時(shí)鐘的周期和頻率。~360176?？删幊?DDS 系統(tǒng)的核心是相位累加器 ,它由一個(gè)加法器和一個(gè) N 位相位寄存器組成 , N 一般為 24~32。 AD9850 采用先進(jìn)的 CMOS工藝 ,其功耗在 155mW,擴(kuò)展工業(yè)級(jí)溫度范圍為－ 40～ 80℃ ,采用 28腳 SSOP 表面封裝形式。手動(dòng)按鍵復(fù)位又分為按鍵電平復(fù)位和按鍵脈沖復(fù)位。片外石英晶體或者陶瓷諧振器及電容 C C2 接在放大器的反饋回路 中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。晶振的頻率可以在 1MHz24MHz內(nèi)選擇。 在 flash 編程和校驗(yàn)時(shí)， P2 口也接收高 8 位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出 電流。此外， 和 分別作定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的外部計(jì)數(shù)輸入 （ ）和時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入 （ ） ，在 flash編程和校驗(yàn)時(shí) ， P1 口接收低 8位地址字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。對(duì) P0 端口寫 “1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入?？臻e模式下， CPU停止工作，允許 RAM、 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。片上 Flash 允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。 單片機(jī)（ Micro Controller，又稱微控制器）是在一塊硅片上集成了各種部件的微型機(jī)算計(jì)，這些部件包括中央處理器 CPU、數(shù)據(jù)存貯器 RAM、程序存貯器 ROM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器和多種 I/O 接口電路 。 系統(tǒng)構(gòu)成如下圖 31 所示。本文提出的采用 DDS 作為信號(hào)發(fā)生核心器件的全數(shù)控函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)方案， 根據(jù)輸出信號(hào)波形類型可設(shè)置、輸出信號(hào)幅度和頻率可數(shù)控、輸出頻率寬等要求，選用了美國 A/D 公司的 AD9850 芯片，并通過單片機(jī)程序控制和處理 AD9850 的 40 位控制字， 從而實(shí)現(xiàn)了信號(hào)幅度、頻率、類型以及輸出等選項(xiàng)的全數(shù)字控制。 可見，通過上述變換不變量 K 將唯一的確定一個(gè)單頻率模擬余弦信號(hào) )(tS ： M tKftS c?2cos)( ? （ 29） 該信號(hào)的頻率為： MKff c?0 （ 210） 公式（ 210）就是直接數(shù)字頻率合成（ DDS）的方程式，在實(shí)際的 DDS 中 ，一般取 NM 2? ，于是 DDS 方程就可以寫成： 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 7 NcKff 20 ? （ 211） 根據(jù)公式（ 2－ 11）可知，要得到不同的頻率只要通過改變 K 的具體數(shù)值就可以了，而且還可以得到 DDS 的最小頻率分辨率（最小頻率間隔）為當(dāng) 1?K 時(shí)的輸出頻率： Ncresff 2? （ 212） 可見當(dāng)參考頻率 cf 始終一定時(shí)，其分辨率由相位累加器的位數(shù) N 決定，若取MHzfc 100? ， 32?N ，則 Hzfres ? ，即分辨率可以達(dá)到 ，這也是最低的合成頻率，輸出頻率的高精度 DDS 的一大優(yōu)點(diǎn)。因此，為了取出主頻 f0，必須在 D/A 轉(zhuǎn)換器的輸出端接入截止頻率為 fc/2 的低通濾波器。正弦幅度量化序列S(n)經(jīng) D/A 轉(zhuǎn)換后變成了包絡(luò)為正弦波的階梯波 S(t)。 N 位的尋址唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 5 ROM 相當(dāng)于把 0176。令相位加法器的字長為 N，當(dāng)相位控制字由 0 躍變到 P（ P≠0） 時(shí)，波形存儲(chǔ)器的輸入為相位累加器的輸出與相位控制字 P 之和，因而其輸出的幅度編碼相位會(huì)增加 P/2N，從而使最后輸出的信號(hào)產(chǎn)生相移。寄存器將加法器在上一個(gè)時(shí)鐘作用下繼續(xù)與頻率控制字進(jìn)行相加。因此，只要 n足夠大， DDS 可以得到很細(xì)的頻率間隔。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。 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。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。一個(gè)較快的正弦波可能會(huì)有 10 度的 Δ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。合成的信號(hào)波形形狀取決于波形 ROM 中存放的幅度碼，因此用DDS 可以產(chǎn)生任意波形。 直接數(shù)字頻率合成器（ Direct Digital Synthesizer）是從相位概念出發(fā)直接合 成所需波形的一種頻率合成技術(shù)。近幾年間，隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，直接數(shù)字頻率合成器（ Direct Digital Frequency Synthesis 簡(jiǎn)稱 DDS 或 DDFS）得到了飛速的發(fā)展，它以有別于其它頻率合成方法的優(yōu)越性能和特點(diǎn)成為現(xiàn)代頻率合成技術(shù)中的 佼佼者。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。 DDS 芯片輸出的一般是數(shù)字化的正弦波，因此還需經(jīng)過高速 D/A 轉(zhuǎn)換器和低通濾波器才能得到一個(gè)可用的模擬頻率信號(hào)。 DDS(直接數(shù)字合成 )技術(shù)是從相位概念出發(fā)直接合成所需波形的一種新的頻率合成技術(shù) ,與傳統(tǒng)的模擬式波形產(chǎn)生法相比 ,它具有相位變換連續(xù)、頻率轉(zhuǎn)換速度快、分辨率高、穩(wěn)定度高、相位噪聲小、便于集成、易于調(diào)整及控制靈活等多種優(yōu)點(diǎn)。 直接數(shù)字頻率合成器問世之初，構(gòu)成 DDS 元器件的速度的限制和數(shù)字化引起的噪聲這兩個(gè)主要缺點(diǎn)阻礙了 DDS 的發(fā)展與實(shí)際應(yīng)用?，F(xiàn)在要求信號(hào)源能產(chǎn)生波形的種類多、頻率范圍高，而且還要體積小、可靠性高、操作簡(jiǎn)單靈活、使用方便及可由計(jì)算機(jī)控制等特點(diǎn)。作為電子系統(tǒng)非常重要的組成部分的信號(hào)源，在很大程度上影響著系統(tǒng)的性能特點(diǎn)，因而常稱之為電子系統(tǒng)的測(cè)試信號(hào)源。AD9850。與傳統(tǒng)的頻率合成方法相比， DDS 合成信號(hào)具有頻率切換時(shí)間短、 頻率分辨率高、相位變化連續(xù)等諸多優(yōu)點(diǎn)。與傳統(tǒng)的頻率合成器相比， DDS 具有低成本、低功耗、高分辨率和快速轉(zhuǎn)換時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)，廣泛使用在電信與電子儀器領(lǐng)域，是實(shí)現(xiàn)設(shè)備全數(shù)字化 的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。 本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)為核心處理器，利用鍵盤輸入信號(hào)的參數(shù)，控制 DDS 的AD9850 模塊產(chǎn)生信號(hào)，信號(hào)的參數(shù)在 LCD1602 上顯示，完成正弦信號(hào)和方波信號(hào)的輸出，用示波器輸出驗(yàn)證。使用單片機(jī)靈活的控制能力與 AD9850 的高性能、高集成度相結(jié)合，可以克服傳統(tǒng) DDS 設(shè)計(jì)中的不足，從而設(shè)計(jì)開發(fā)出性能優(yōu)良的信號(hào)發(fā)生器系統(tǒng)。DDS 目 錄 1 引言 ................................................................................................................................ 1 2 DDS 概要 ......................................................................................................................... 2 DDS 介紹 .................................................................................................................. 2 DDS 結(jié)構(gòu) ......................................................................................................... 2 DDS 函數(shù)發(fā)生器 ............................................................................. 3 DDS 數(shù)學(xué)原理 ..........