【正文】 在FQ_UD端信號(hào)的上。W_CLK端信號(hào)的作用是用來使其在上升沿將8位的頻率控制字加載進(jìn)入數(shù)據(jù)輸入存儲(chǔ)器，并且將地址指針下移指向下一個(gè)數(shù)據(jù)輸入地址端。在并行數(shù)據(jù)輸入模式下，40位的數(shù)據(jù)控制字經(jīng)8位數(shù)總據(jù)線分5次重復(fù)輸入。為相位調(diào)整字，準(zhǔn)備送往AD9850的頻率控制輸出。在此軟件工作時(shí)，首先由用戶從 4x4鍵盤輸入所需要的信號(hào)的頻率值，初始相位值，以及設(shè)定AD9850的工作模式。因此，在應(yīng)用這些控制碼時(shí)必須十分注意，除非是進(jìn)行性能測試，否則應(yīng)盡量避免應(yīng)用這些控制碼。值得注意的是，在AD9850中有一些特殊的控制碼是被用來在工廠中對AD9850進(jìn)行性能測試的。(4)D31~D0用來控制AD9850的輸出頻率。(2)D37用來調(diào)節(jié)AD9850的輸出功率。在并行輸入模式的情況下，模式控制碼為00，由數(shù)據(jù)輸入端D7~D0每次呂位分5次輸入頻率控制字。} 波形數(shù)據(jù)產(chǎn)生 AD985O控制字的計(jì)算AD9850共包含有40位控制碼(D39～DO)，這40位控制碼的作用是：(l)D39和D38用來控制AD9850的數(shù)據(jù)輸入模式。0xf0。0xf0)!=0xf0) { temp=P1。 //作為取消標(biāo)志位 break。 //小數(shù)點(diǎn)標(biāo)志位 break。 break。 break。0xf0)!=0xf0) { temp=P1。0xf0。 temp=P1。0xf0。//判斷第四行 temp=P1。0xf0。0xf0)!=0xf0) { temp=P1。//作為確認(rèn)標(biāo)志位 break。 break。 break。 break。 while(temp!=0xf0) { temp=P1。 temp=tempamp。 if(temp!=0xf0) { delay(5)。 temp=tempamp。 } } } P3=0xfb。 temp=tempamp。 } while((tempamp。 case 0x7d:num=0x0b。 case 0xbd:num=6。 case 0xdd:num=5。 switch(temp) { case 0xed:num=4。0xf0。 temp=P1。0xf0。//檢測第二行 temp=P1。0xf0。 } while(temp!=0xf0) //判斷是否松手，如果不松手一直執(zhí)行此while()語句，如果松手后，temp=0xf0,就能跳出外面的第二個(gè)大循環(huán)，進(jìn)而可以去掃描第二行 { temp=P3。 case 0x7e:num=0x0a。 case 0xbe:num=3。 case 0xde:num=2。 //注意必須都有這步，不然會(huì)一直執(zhí)行此死循環(huán)，但不能跳出外面的第二個(gè)大循環(huán) switch(temp) { case 0xee:num=1。0xf0。 temp=P1。0xf0。//檢測第一行 temp=P1。圖42 鍵盤子程序流程圖/*******************************************鍵盤掃描程序*******************************************/uint keyscan(){ uint temp。CPU在響應(yīng)中斷并執(zhí)行中斷服務(wù)程序時(shí)才掃描鍵盤，并做出相應(yīng)的操作。鍵盤輸入程序一般包括一下幾個(gè)部分：(l)判斷是否有鍵按下；(2)消除按鍵事產(chǎn)生的機(jī)械抖動(dòng)；(3)掃描鍵盤，得到按下鍵的參數(shù)；(4)計(jì)算鍵值；(5)判斷閉合的鍵是否釋放；(6)執(zhí)行鍵操作；(7)返回。 //Set Intensity 0xX0~0xXf} 鍵盤掃描及按鍵識(shí)別子程序 在本設(shè)計(jì)中，所設(shè)定的頻率和初始相位都是通過鍵盤輸入的，因此要通過鍵盤掃描和按鍵識(shí)別程序?qū)⑤斎氲逆I值處理后送至AD9850。 //Decode Mode Select D7~D0 1 B decode 0 No decode Write_Max7219(SCAN_LIMIT, 0x07)。 //Normal Operation XXXXXXX1 Shutdown Mode XXXXXXXX0 Write_Max7219(DISPLAY_TEST, 0x00)。REST_A=0。REST_A=0。 AD9850初始化子程序/*AD9850初始化程序*/void Reset_AD9850()//復(fù)位，并行模式{WCLK_A=0。程序設(shè)計(jì)中要注意AD9850的時(shí)序要求，正確送出邏輯控制字，注意其刷新時(shí)鐘。主要流程如下:圖41 總流程圖圖41是一個(gè)總體流程圖，對于一個(gè)基于DDS的高精度信號(hào)源來說，在軟件設(shè)計(jì)時(shí)還要進(jìn)一步細(xì)分。 軟件總體流程根據(jù)所要實(shí)現(xiàn)的技術(shù)指標(biāo)和系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，需要合理安排程序流程才能夠?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)的軟件控制。本設(shè)計(jì)選用的主控制芯片為AT89C52，因此用匯編語言完成軟件部分的功能。圖316 電源部分電路設(shè)計(jì)圖4 基于DDS的信號(hào)源軟件設(shè)計(jì)上一章中主要介紹了基于DDS的信號(hào)源的硬件部分，這一章將介紹系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)?？紤]到開關(guān)電源的紋波比較大，所以采用線性電源來實(shí)現(xiàn)多電源系統(tǒng)。15V，其它都是+5V電源。比較器芯片LM308需要+15V電壓，和采樣保持芯片LF398需要177。圖315 功率放大 電源模塊設(shè)計(jì)本系統(tǒng)是多電源系統(tǒng)，使用四種共地電源:177。~177。圖313 輸出頻率電路圖314 電壓顯示電路 功率放大器為了實(shí)現(xiàn)信號(hào)發(fā)生器的功率放大，輸出大于1W的信號(hào)源，同時(shí)考慮到方波所要求的帶寬1～1MHz，選擇高速BUF634作為信號(hào)發(fā)生器的功率放大,如下圖315。MAX7219正常顯示時(shí)的程序十分簡單，只需向內(nèi)部寄存器地址Xl～X8寫入相應(yīng)的顯示值即可。圖312 MAX7219典型應(yīng)用電路MAX7219的數(shù)據(jù)輸入主要由三根輸入線完成，它們分別是串行數(shù)據(jù)線、時(shí)鐘線與加載線。可以級(jí)聯(lián)使用。譯碼與非譯碼兩種顯示方式可選。它的特點(diǎn)有:串行接口的傳輸速率可達(dá) 1OMHz。它與通用微處理器只有3根串行線相連,最多可驅(qū)動(dòng)8個(gè)共陰數(shù)碼管或64個(gè)發(fā)光二極管?，F(xiàn)在,一片MAX7219便可完成8位數(shù)碼管的顯示驅(qū)動(dòng)任務(wù)。若是動(dòng)態(tài)顯示,8位顯示驅(qū)動(dòng)電路一般由1片8255,4片5407構(gòu)成,不僅硬件資源占用多,而且需要由軟件定時(shí)刷新,軟件資源占用也不少。下面主要介紹一下MAX7219驅(qū)動(dòng)電路。下圖312中的圖(a)和圖(b)分別是proteus中的仿真電路圖和仿真波形，電路圖加的信號(hào)源是10KHz的交流方波。因此,圖中設(shè)置了電容選擇檔,分成6個(gè)檔位,分別是：1～10Hz；10～100Hz；100Hz～1KHz；1KHz～10KHz；10KHz～100KHz；100KHz～1MHz,并有八選一芯片CD4501控制選擇（只用了其中6個(gè)選擇腳），CD4501由單片機(jī)控制職能選擇。然而T卻是變化的,而且變化范圍很大,在109s～1s之間變化,所以這將導(dǎo)致輸出波形的變化范圍會(huì)很大,甚至輸出完全失真的波形。當(dāng)t=tl時(shí): 公式（38）在tl與t2乓區(qū)間: 公式（39）當(dāng)t= t2時(shí): 公式（310）公式(37)和公式(39)表明在輸入方波的負(fù)半周和正半周期間,輸出電壓都是一條直線,斜率分別為認(rèn)U1m/RC和U1m/RC,因此輸出是三角波。圖310 積分電路及外圍電路CD4501引腳功能說明，如下表33：表33引腳號(hào)符號(hào)功能1 2 4 5 12 13 14 15IN/OUT輸入/輸出端9 10 11A B C地址端3OUT/IN公共輸出/輸入端6INH禁止端7VEE負(fù)電壓端8Vss數(shù)字信號(hào)接地端圖311給出了積分電路波形圖。CD4051八選一電路的控制信號(hào)經(jīng)過74HC373來源于AT89C52單片機(jī)的P0～P3接口,74HC373也是考慮復(fù)用P0端口而設(shè)置的。但考慮信號(hào)頻率很寬,低頻達(dá)到1Hz以下,高頻達(dá)1MHz以上,為了完成不同頻段時(shí)的線性積分,需要不同大小的積分電容(100 pF、1nF、10nF、100nF、1μF、10μF)。表32 鍵字、面板123頻率輸入456相位輸入7890C(取消)0E(—)00F(.)0D(確定)圖39 輸入接口電路 輸出接口電路設(shè)計(jì)信號(hào)輸出由前面的分析可知,AD9850輸出經(jīng)過一個(gè)低通濾波器就可以得到所需要的正弦波形,若要得到方波只需將所產(chǎn)生的正弦波通過AD9850內(nèi)部集成的比較器即可,下面主要分析如何獲得三角波。4x4鍵盤的8根線接到單片機(jī)的P1端口,行輸出接在P1端口的低4位,列輸出接在P1端口的高4位,在這些鍵中有0～一個(gè)小數(shù)點(diǎn)、一個(gè)頻率輸入、一個(gè)相位輸入、一個(gè)取消鍵和一個(gè)確認(rèn)鍵,這15個(gè)鍵就可以完成系統(tǒng)的輸入所需要的所有數(shù)據(jù),如表32。圖38 A/D轉(zhuǎn)換的電路 輸入輸出接口電路設(shè)計(jì) 輸入接口電路設(shè)計(jì)用戶將所需的頻率通過接口電路輸入到單片機(jī),單片機(jī)將它轉(zhuǎn)換為控制字送AD9850就可以產(chǎn)生所需要的正弦波形。B/C啟動(dòng)信號(hào)(BLANK/CONV),電平啟動(dòng)。AIN模擬量輸入,單端,可以是單極性或雙極性,由15腳 BOF(Bipolar OFF)選擇:BOF接地,單極性,輸入范圍0～+10V。AD570內(nèi)部有三態(tài)緩沖寄存器,但該寄存器不是外部可控的,在A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí),該寄存器自動(dòng)接通,在讀走數(shù)據(jù)前,數(shù)據(jù)輸出線上一直有信號(hào)輸出。芯片內(nèi)含:D/A轉(zhuǎn)換電路、時(shí)鐘脈沖、比較器、逐次逼近寄存器SAR、緩沖寄存器。AD570是一個(gè)用電平啟動(dòng)的8位逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器,轉(zhuǎn)換時(shí)間25μs,精度177。 A/D轉(zhuǎn)換采樣后的信號(hào)雖然時(shí)間上不連續(xù),但幅度仍然連續(xù),仍為模擬信號(hào),必須經(jīng)過量化,轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),才能送入單片機(jī)處理。（K在芯片內(nèi)部）保持狀態(tài):輸出與前一個(gè)采樣點(diǎn)的輸入相同,不隨該時(shí)刻輸入變化而變化。圖37 采樣保持電路LF398引腳名稱及功能：1腳：V+ 正電源電壓輸入腳2腳：偏置調(diào)零引腳3腳：IN 輸入引腳4腳：V 負(fù)電源電壓輸入腳5腳：OUT 輸出引腳6腳：CH 保持電容引腳7腳：REF 參考電壓輸入引腳8腳：CON 控制邏輯IN（+）采樣保持電路有兩種工作狀態(tài):采樣狀態(tài)和保持狀態(tài)。A/D轉(zhuǎn)換需要一定時(shí)間,在轉(zhuǎn)換過程中,如果送給A/D轉(zhuǎn)換器的模擬量發(fā)生變化,則不能保證精度。又由于本設(shè)計(jì)的波形失真大部分是來自濾波和AD9850本身，所以本設(shè)計(jì)的波形失真遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1%，滿足設(shè)計(jì)要求。以下是proteus軟件仿真結(jié)果，由于proteus里面的虛擬示波器功能有限，并且由公式公式（35）可知截至頻率于各電容、電感成線性關(guān)系，所以10kHz的截至濾320kHz為例來模擬1MHz濾32MHz，并且把1MHz濾32MHz的各電容、電阻參數(shù)都增大100倍。表31元件值元件值歸一化去歸一化元件值歸一化去歸一化C1/pF2004C8/pFC2/pFC9/pF1644C3/pF2772L1/μHC4/pFL2/μHC5/pF2160L3/μHC6/pF1332L4/μHC7/pF2352從以上數(shù)據(jù)，理論上分析可知，1M以上頻率的波形衰減70dB，相當(dāng)于約1/3000左右，這使得波形失真遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1%，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。5)用和頻率標(biāo)度系數(shù)對濾波器去歸一化，其中為1MHz。橢圓濾波器的電路拓?fù)鋱D如圖35,根據(jù)電路拓?fù)鋱D給出橢圓濾波器設(shè)計(jì)的具體步驟。其中濾波器的歸一化是指將所有電抗元件都除上一個(gè)頻率標(biāo)度系數(shù)(FSF),就可把一個(gè)已知頻率響應(yīng)標(biāo)定到不同頻率范圍。其中濾波器的歸一化是指將所有電抗元件都除上一個(gè)頻率標(biāo)度系數(shù),就可把一個(gè)己知頻率響應(yīng)標(biāo)定到不同的頻率范圍。橢圓濾波器的幅度函數(shù)為： 公式（31）式中咨為紋波參數(shù),有理函數(shù)為: 公式（32）當(dāng)為偶數(shù)時(shí),。橢圓濾波器不僅通帶內(nèi)有起伏,阻帶內(nèi)也有起伏,而且過渡帶陡峭。其中巴特沃斯濾波器通帶最平坦,它的通帶內(nèi)沒有紋波,在靠近零頻處,有最平坦通帶,趨向阻帶時(shí)衰減單調(diào)增大,缺點(diǎn)是從通帶到阻帶的過渡帶最寬,對于帶外干擾信號(hào)的衰減作用最弱,過渡帶不夠陡峭,因此它適用于對通帶要求較高,而去除的頻率離通帶較遠(yuǎn)的情況。 濾波電路為了使輸出的頻率不受外界和一些雜波的干擾,需用一個(gè)低通濾波器(LPF)濾除高次諧波。 引出端符號(hào)： D0～D7 數(shù)據(jù)輸入端 OE 三態(tài)允許控制端（低電平有效） LE 鎖存允許端Q0