【正文】 起伏，但過渡帶比較陡峭 。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 (Chebyshef)和橢圓型 (Cauer)。 AT9850 與單 片機的聯(lián)接 Reset 與單片機的 引腳 相連， FQUP 與單片機的 引腳 相連， WCLK基于 DDS 的函數(shù)發(fā)生器 18 與單片機的 引腳 相連，數(shù)據(jù)傳輸采用串行方式，即 D7腳 與單片機的 引腳 相連 ，如圖 13所示。 VL 與地之間接一個 10K 的滑動變阻器來到 12864 初始顯示的調(diào)節(jié)。 12864 型接口電路說明如表 2所示。可以顯示 84 行 1616 點陣的漢字 . 也可完成圖形顯示 .低電壓低功耗是其又一顯著特點。 12684 型 LCD 顯示模塊具有體積小，功耗低，顯示內(nèi)容豐富等特點。 按 鍵電平復(fù)位電路是在普通 RC復(fù)位電路的基礎(chǔ)上接一個有下拉電阻 10K、上拉電容10μf 接 VCC,電源由開關(guān)經(jīng)串接的 1K 限流電阻至復(fù)位腳（和上拉電容并聯(lián)），上拉電容支路負責在“上電”瞬間實施復(fù)位；開關(guān)通過 1K上拉電阻和 10K 下拉電阻分壓器，保證對單片機實施按鍵電平復(fù)位。上電復(fù)位電容充電來實現(xiàn)。對外接電容 C C2 雖然沒有十分嚴格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性，這里采用電容 30pF，晶振 通常 采用，如圖 10 所示。這個放大器與作為反饋元件的片外石英 晶體或者陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器 [5]。電容取 30PF 左右 。內(nèi)部方式時，時鐘發(fā)生器對振蕩脈沖二分頻，如晶振為 12MHz，時鐘頻率就為 6MHz。 隨著計算機技術(shù)的高速發(fā)展，單片機以其自身的特點，已廣泛應(yīng) 用于智能儀器、工業(yè)控制、家用電器、電子玩具等各個領(lǐng)域。在使用 8 位地址 （ 如 MOVX RI） 訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時 ， P2口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。在訪問外部程序存儲器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器 （ 例如執(zhí)行 MOVX DPTR） 時， P2 口送出高八位地址。 對P2 端口寫 “1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。 P2 口： P2 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。 P1 口： P1 口是 一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏輯電平。在 flash 編程時， P0 口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。當訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時， P0 口也被作為低 8 位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。作為輸出口，每位能驅(qū)基于 DDS 的函數(shù)發(fā)生器 14 動 8 個 TTL 邏輯電平。掉電保護方式下， RAM 內(nèi)容被保 存，振蕩器被凍結(jié)，單片機一切工作停止，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。另外 ， AT89S52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2種軟件可選擇節(jié)電模式。在單芯片上，擁有 靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、有效的解決方案 [2]。使用 ATMEL 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。 AT89S52 的主要性能 單片機 AT89S52 的主要性能分別為：與 MCS51 單片機產(chǎn)品兼容 ； 8K字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器； 1000 次擦寫周期；全靜態(tài)操作： 0Hz～ 33Hz、三級加密程序存儲器、 32 個可編程 I/O 口線、三個 16 位定時器 /計數(shù)器、八個中斷源、全雙工 UART 串行通道、低功耗空閑和掉電模式、 11 掉電后中斷可喚醒、看門狗定時器、雙數(shù)據(jù)指針、掉電標識符。它是系統(tǒng)的大腦。 圖 7 系統(tǒng)框圖 LCD12864 鍵盤 單片機 AD9850 低通濾波器 信號輸出 基于 DDS 的函數(shù)發(fā)生器 12 4 系統(tǒng)硬件模塊的組成 鍵盤控制模塊 通過鍵盤對波形的頻率進行控制 ，如圖 8 所示。鍵盤輸入的數(shù)字信息經(jīng) AT89S52控制的 LCD12864顯示。 本系統(tǒng)主 要由單片機 、 DDS直接頻率信號合成器 、 鍵盤電路 、 A/D轉(zhuǎn)換模塊 、 濾波電路等部分組成 。完成 40 位控制 /數(shù)據(jù)字的裝載后， FQ_UD 引腳的脈沖信號上升沿刷新 AD9850 的工作狀態(tài)，同時復(fù)位寄存器指針，準備下一次位控制 /數(shù)據(jù)字的裝入。 40 位控制 /數(shù)據(jù)字通過 AD9850 的 D7 引腳在 W_CLK 引腳的脈沖信號上升邊沿作用下分 40 次裝入。位 W35～ W39 的 5 位是相位控制字，改變它的內(nèi)容可以改變 AD9850 的輸出相位。位 W32 和 W33 用于工廠測試，應(yīng)向這兩位賦 0。但是要注意的是 ,此時數(shù)據(jù)輸入端的三個管腳不可懸空 ,其中 D0 ,D1 腳接高電平 ,D2 腳要接地。其中串行寫入方式是采用 D7 作為數(shù)據(jù)輸入端 ,每次 W_CL K 的上升沿 時 把一個數(shù)據(jù)串行移入到輸入寄存器 40 位數(shù)據(jù)都移入后 ,FQ_UD 上升沿 時 完成輸出信號頻率和相位的更新。W 為相應(yīng)的十進制頻率控制字 , 然后轉(zhuǎn)換為十微控制器 相位累加器 波形轉(zhuǎn)換和算法 低通濾波器 數(shù)模轉(zhuǎn)換器 比較器 矩形波端口 參考時鐘 Sin信號 基于 DDS 的函數(shù)發(fā)生器 8 六進制即可。頻率控制位可通過下式計算得到 :f out = ( f r W) / 232 其中 : f out 要輸出的頻率值 。 圖 2 AD9850系統(tǒng)功能圖 圖 3 整體原理圖 AD9850 的控制字及控制時序 AD9850 的控制字有 40 位 ,其中 32 位是頻率控制位 ,5 位是相位控制位 ,1 位是電源休眠控制位 ,2 位是工作方式選擇控制位。 或這些值的組合進行調(diào)整。 、 176。 、 90176。AD9850 在接上精密時鐘源和寫入頻率相位控制字之 間后就可產(chǎn)生一個頻率和相位都可編程控制的模擬正弦波輸出，此正弦波可直接用作頻率信號源或經(jīng)內(nèi)部的高速比較器轉(zhuǎn)換為方波輸出。 DAC 滿量程輸出電流通過一個外接電阻 RSET 調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)關(guān)系為ISET=32()， RSET 的典型值是 。輸出的正弦波 周期 To=tc2N/M，頻率 fout=Mfc/2N， tc,fc分別為外部參考時鐘的周期和頻率。查詢表把輸入地址的相位信息映射成正弦波幅度信號，然后驅(qū)動 DAC 以輸出模式量。 ～ 360176。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?？删幊?DDS 系統(tǒng)的 核心是相位累加器，它由一個加法器和 1 個 N 位相位寄存器組成， N 一般為 24～ 32。圖 2 中層虛線內(nèi)是一個完整的可編程 DDS 系統(tǒng)，外層虛線內(nèi)包含了 AD9850 的主要組成部分。 AD9850采用先 進的 CMOS 工藝，其功耗在 供電時僅為 155mW，擴展工業(yè)級溫度范圍為 40～ 80℃ ，采用 28 腳 SSOP 表面封裝形式。 基于 DDS 的函數(shù)發(fā)生器 6 2 AD9850 介紹 芯片性能 隨著數(shù)字技術(shù)的飛速發(fā)展，用數(shù)字控制方法 用 一個參考頻率源 產(chǎn)生多種頻率的技術(shù)，即直接數(shù)字頻率合成（ DDS）技術(shù)異軍突起。 可見，通過上述變換不變量 K 將唯一的確定一個單頻率模擬余弦信號)(tS ： M tKftS c?2cos)( ? 基于 DDS 的函數(shù)發(fā)生器 5 該信號的頻率為： MKff c?0 公式（ 2— 2） 公式（ 2— 2）就是直接數(shù)字頻率合成 （ DDS） 的方程式，在實際的 DDS 中，一般取 NM 2? ，于是 DDS方程就可以寫成： NcKff 20 ? 公式（ 2— 3） 根據(jù)公式（ 2— 3）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 1?K 時的輸出 頻率： Ncresff 2? 可見當參考頻率 cf 始終一定是，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。 對應(yīng)的相位序列為 fnT?? 2)( ? ?,2,1,0?n 從上式可以看出相位序列呈線性，即相鄰的樣值之間的相位增量是一個常相位累加器 波形存儲器 D/A轉(zhuǎn)換器 低通濾波器 K fs 正弦波輸出 基于 DDS 的函數(shù)發(fā)生器 4 數(shù)，而且這個常數(shù)僅與信號的頻率 f 有關(guān)，相位增量為： fT?2)( ??? 因為信號頻率 f 與采樣頻率 cf 之間有以下關(guān)系： MKffc ? 其中 K 與 M 為兩個正整數(shù)，所以相位的增量也可以完成： MKn ?? 2)( ?? 由上式可知，若將 ?2 的相位均勻的分為 M 等份，那么頻率為 MKf ?2? 的余弦信號以頻率 cf 采樣后，它的量化序列的樣品之間的量化相位增量為一個不變值K 。 DDS在相對帶寬，頻率轉(zhuǎn)換時間，相位連續(xù)性，正交輸出以及集成化等一系列性能指標方面遠 遠超過了傳統(tǒng)頻率合成技術(shù)的水平。波形存儲器的輸出會送到 D/A 轉(zhuǎn)換器， D/A 轉(zhuǎn)換器將數(shù)字量 的波形幅值轉(zhuǎn) 換成所需的波形頻率的模擬量。由此可以看出，相位 累加器在每一個中輸入時，把頻率控制字累加一次，相位累加器輸出的數(shù)據(jù)就是合成信號的相位，相位累加器基于 DDS 的函數(shù)發(fā)生器 3 的出頻率就是 DSS 輸出的信號頻率， 用相位累加器輸出的數(shù)據(jù)作為波形存儲器（ ROM）的相位取樣地址。沒一個時鐘脈沖fs，加法器將控制字 K 于累加寄存器輸出的累加相位數(shù)據(jù)相加，把相加后的結(jié)果送到累加寄存器的數(shù)據(jù)輸入端，以使加法器的下一個時鐘脈沖的作用下繼續(xù)與頻率控制字相加。 DDS 結(jié)構(gòu)有很多種，其基本的電路原理用下 圖 1所示。近一年間，隨著微電子技術(shù) 得到飛速發(fā)展，它以有別于其他頻率合成方法的性能和優(yōu)越性特點成為現(xiàn)代頻率合成的優(yōu)秀者。 DDS 介紹 1971年，美國 J. Tierney等人撰寫的 A Digital Frequency synthesizer.一文首次提出了一種全新的數(shù)字技術(shù)，從相位概念發(fā)出合成所需波形的一種新原理。 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。 信號發(fā)生器是一種常用的信號源 ,廣泛應(yīng)用于電子測量、自動控制和工程設(shè)計等領(lǐng)域。具體體現(xiàn)在相對帶寬寬、頻率轉(zhuǎn)換時間短、頻率分辨率高、輸出相位連續(xù)、可產(chǎn)生寬帶正交信號及其他多種調(diào)制信號、可編程和全數(shù)字化、控制靈活方便等方面，并具有極高的性價比。近幾年超高速數(shù)字電路的發(fā)展以及對 DDS的深入研究， DDS 的最高工作頻率以及噪聲性能已接近并達到鎖相頻率合成器相當?shù)乃健Ｍ瑫r，隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，尤其是 單片機技術(shù)的發(fā)展，智能儀器也有了新的進展，功能更加完善，性能也更加可靠，智能程度也不斷提高直接數(shù)字式頻率合成技術(shù)的出現(xiàn)導(dǎo)致了頻率合成領(lǐng)域的一次重大革命。所以要實現(xiàn)高性能的信號源，必須在技術(shù)手段上有新的突破。而傳統(tǒng)的信號源采用振蕩器，只能產(chǎn)生少數(shù)幾種波形，自動化程度較低，且儀器體積大、靈活性與準確度差。頻率轉(zhuǎn)換時間達到 ns 級 :頻譜純度越來越高。作為電子系統(tǒng)必不可少的組成部分的信號源，在很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”。 AT89C52. 基于 DDS 的函數(shù)發(fā)生器 III 目 錄 摘 要 ................................................................................................................................I Abstract ........................................................................................................................... II 目 錄 ............................................................................................................................. III 1 引言 ...............................................................................