【正文】 的互補(bǔ)模擬輸出。 AD9850 的參考時(shí)鐘頻率一般遠(yuǎn)高于單片機(jī)的時(shí)鐘頻率，因此 AD9850 的復(fù)位（ RESET ）端可與單片機(jī)的復(fù)位端直接相連。這是整片的重新設(shè)置功能，即當(dāng)此腳置為高電平時(shí)，它清除 (除輸入寄存器 )所有寄存器中的數(shù)據(jù) [5]。這是一個(gè)用于重復(fù)輸人 32bit 頻率和 8bit 相位 /控制字的 8bit 數(shù)據(jù)輸入端口， D7 是最高位， D0 是最低位，它還是 40bit 串行數(shù)據(jù)輸入端口。在此時(shí)鐘的上升沿， DDS 將刷新已輸入到數(shù)據(jù)輸入寄存器中的頻率 (或相位 )字，使輸入數(shù)據(jù)寄存器歸零。此時(shí)鐘用來(lái)控制并行或串行輸入頻率 /相位控制字。 AVDD：模擬電路電源。 DGND：數(shù)字電路地。此電 阻設(shè)置了 DAC 輸出電流的幅值，在 一般情況下 Iout=3mA。此時(shí)鐘輸入可以是連續(xù)的 CMOS 序列，也可以是經(jīng)1/2 電源電壓偏置的模擬正弦波輸入。 供電時(shí)僅為 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。美國(guó) AD 公司推出的高集成度頻率合成 器 AD9850 便是采用 DDS 技術(shù)的典型產(chǎn)品之一。 其中單片機(jī)復(fù)位方式包括上電自動(dòng)復(fù)位和按鍵復(fù)位兩種，本設(shè)計(jì)中采用按鍵復(fù)位的方式來(lái)對(duì)AT89C51 進(jìn)行復(fù)位，復(fù)位電路如圖 32。另外 ,在單片機(jī)工作工程中，如果出現(xiàn)死機(jī)時(shí)，也必須對(duì)單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位，使其重新開始工作。本設(shè)計(jì)選電容為 典型值 30pF，系統(tǒng)時(shí)鐘頻率為 12MHz，晶振電路如圖 32所示。 CMOS型單片機(jī)內(nèi)部（如 AT89C51）有一個(gè)可 控的負(fù)反饋反相放大器，外接晶振（或陶瓷諧振器）和電容組成振蕩器。 MCS51內(nèi)部都有一個(gè)反相放大器， XTAL XTAL2分別為反相放大器輸入和輸常州工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 12 出端，外接定時(shí)反饋元件以后就組成振蕩器，產(chǎn)生時(shí)鐘送至單片機(jī)內(nèi)部的各個(gè)部件。 1. 時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路是計(jì)算機(jī)的心臟，它控制著計(jì)算機(jī)的工作節(jié)奏。 ：來(lái)自反向振蕩器的 輸出。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 10./EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在由外部程序存儲(chǔ)器 取指令期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無(wú)效。 P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器常州工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 11 時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 ：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低八位 字節(jié)。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口，如表 所示： 引 腳 第 二 功 能 信 號(hào) 名 稱 RXD 串行數(shù)據(jù)接收 TXD 串行數(shù)據(jù)發(fā)送 INT0 外部中斷 0 請(qǐng)求 INT1 外部中斷 1 請(qǐng)求 T0 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0 輸入 T1 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1 輸入 WR 外部 RAM 寫選通 RD 外部 RAM 讀選通 ：復(fù)位輸入。當(dāng) P3 口寫入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。P2口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 進(jìn)行存取時(shí)， P2口輸出地址的高八位。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。在 FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為低八位地址接收。 口： P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻 的 8位雙向 I/O 口， P1口緩沖器能接收輸出 4TTL 門電流。 P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的低八位。 管腳說(shuō)明 其管腳如圖 31所示： 1 .001 .111 .221 .331 .441 .551 .661 .77R S T8P 3 .0 /R X D9P 3 .1 /T X D10P 3 .2 /IN T 011P 3 .3 /IN T 112P 3 .4 /T 013P 3 .5 /T 114P 3 .6 /W R15P 3 .7 /R D16X217X118G N D19V C C20P 0 .021P 0 .122P 0 .223P 0 .324P 0 .425P 0 .526P 0 .627P 0 .728EA29A L E30P S E N31P 2 .732P 2 .633P 2 .534P 2 .435P 2 .336P 2 .237P 2 .138P 2 .039 圖 3189C51管腳圖 ：供電電壓； ：接地； 口： P0口為一個(gè) 8 位漏極開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 89C51 是一種高效微控制器。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除 100次。用戶通過(guò)鍵盤輸入的波形參數(shù)被 AT89S51接收，并經(jīng)其處理后將計(jì)算出的控制字傳送給 AD9850，由其輸出可控波形。 運(yùn)放模塊是 對(duì)正弦波形進(jìn)一步處理，來(lái)得到理想幅值的波形。 DAC 的分辨率會(huì)對(duì)輸出波形的精度產(chǎn)生較大影響 ； DAC的分辨率越高 ,組成正弦波的階梯數(shù)就越多、越密集 ,形狀就越接近與正弦波形 ,輸出波形的精度 也就越高。 相位序列碼到幅度序列碼的變換常州工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 8 裝置就是利用只讀存儲(chǔ)器 RAM 來(lái)完成的。 每 2N 是一個(gè)周期 ,周期過(guò)后寄存器中的數(shù)值歸零 ,如此循環(huán)、周而復(fù)始的相加。將一個(gè)周期 2*? 平均分成等份 ,由于頻率控制字的循環(huán)累加 ,每次轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度 2* /2N? ,則可以產(chǎn)生一個(gè)頻率為 /2cf 的正弦波相位遞增量。雖然的幅度增量是非線性的 ,但是它的相位增量卻是線性的 ,因此 DDS 利用相位增量 的線性變化，在時(shí)鐘脈沖 下，讓相位實(shí)現(xiàn)一個(gè)個(gè)步長(zhǎng)的增加，來(lái)決定輸出信號(hào)的頻率與精度。 頻 率 控 制 字 D / A 轉(zhuǎn) 換 器波 形 存 儲(chǔ) 器 R O M相 位 累 加 器時(shí) 鐘 源 圖 22 DDS的基本組成模塊 ① 時(shí)鐘源 由一個(gè)穩(wěn)定度比較高的晶體振蕩器組成，為整個(gè) 電路提供高精度頻率信號(hào)，是 DDS 正常工作的核心 器件。 （ 3）數(shù)字合成和濾波模塊 DSS 芯片 是本設(shè)計(jì)的核心 模塊 ， 主要 是 由相位累加器、正弦波形表、 D/A轉(zhuǎn)換器、低通濾 波器組成 ，其基本組成 如圖 21。 （ 1） 單片機(jī)模塊 本設(shè)計(jì)中單片機(jī)是系統(tǒng)的控制中心， 用來(lái)向 DDS 輸入控制字，用戶按鍵輸入命令的判斷，以及 LCD 內(nèi)容的顯示。各模塊的功能：波形產(chǎn)生由單片機(jī)控制模塊和數(shù)字合成模塊實(shí)現(xiàn)，濾波模塊及運(yùn)放模塊用來(lái)對(duì)波形進(jìn)行 處理。它不僅采用軟硬件結(jié)合，軟件控制硬件的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，使得信號(hào)頻率的穩(wěn)定性和精度的準(zhǔn)確性得以保證，而且它使用的幾種元器件都是常用的元器件，容易得到，且價(jià)格便宜，使得硬件的開銷達(dá)到最省。 方案四： 采用 AT89C51 和 專用直接數(shù)字合成ＤＤＳ芯片的函數(shù)發(fā)生器 ，能產(chǎn)生任意波形并達(dá)到很高的頻率，而且該方案電路較簡(jiǎn)單， 性價(jià)比高。 方案三：采用 AT89C51 單片機(jī)和 DAC0832 數(shù)模轉(zhuǎn)換器的相結(jié)合電路來(lái)產(chǎn)生波形，這種方法是采用的軟件濾波，因此就不會(huì)產(chǎn)生寄生的高次諧波分量，所生成的波形相對(duì)來(lái)說(shuō)也比較純凈。 方案二：采用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 ICL8038 集成的模擬芯片，它是可以同時(shí)產(chǎn)生方波、三角波、正弦波的專用集成電路。 (4)輸出幅度為 0—5V。只要對(duì)電路稍加修改，調(diào)整程序，即可完成功能升級(jí)。 利用單片機(jī)采用程序設(shè)計(jì)方法來(lái)產(chǎn)生低頻信號(hào)，其下限頻率很低。 4） 低電壓、低功耗 單片機(jī)大量用于攜帶式產(chǎn)品和家用消費(fèi)類產(chǎn)品，低電壓和低功耗尤為重要。又內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，減少了芯片之間的連線，這大大提高了單片機(jī)的可靠性與抗干擾能力。其邏輯控制功能及運(yùn)行速度均高于同一檔次的微機(jī)。 2） 控制功能強(qiáng) 單片機(jī)體積雖小，但“五臟俱全”，它非常適用于專門的控制用途。 由于單片機(jī)的這種特殊的結(jié)構(gòu)形式，在某些應(yīng)用領(lǐng)域中，它承擔(dān)了大中型計(jì)算機(jī)和通用微型計(jì)算機(jī) 所無(wú)法完成的一些工作；使其具有很多顯著的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)， 在各個(gè)領(lǐng)域中都得到了迅猛的發(fā)展。單片機(jī)具有體積小、成本低，性能穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。外形大小和價(jià)格 都要相對(duì)于過(guò)去類似的產(chǎn)品有很大的減少?，F(xiàn)在新的臺(tái)式儀器和之前的已經(jīng)有了很多地方的區(qū)別。因?yàn)?VXI 總線的逐步成熟，而且對(duì)測(cè)量?jī)x器要求的增高，很多方面都使用 VXI 系統(tǒng)來(lái)測(cè)量產(chǎn)生復(fù)雜的波形， VXI 里面的系統(tǒng)資源辦證了它的優(yōu)勢(shì)，不過(guò)因?yàn)殚_發(fā) VXI 模塊的周期較長(zhǎng)，還需要有 VXI 機(jī)箱的配套，讓 VXI 模塊局限于航空、軍事和國(guó)防等重大領(lǐng)域； 民用的方面， VXI 模塊還不如臺(tái)式的儀器方便。 （ 2）和 VXI 資源的結(jié)合。因此促進(jìn)了函數(shù)信號(hào)發(fā)生器向可以產(chǎn)生任意波形的方向發(fā)展，而且計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的快速發(fā)展對(duì)信號(hào)發(fā)生器的軟件技術(shù)也起到了一定的促進(jìn)。因?yàn)樾盘?hào)發(fā)生器軟件的開發(fā) ,我們便可以用一系列的點(diǎn)或者是直線或者是固定的函數(shù)段把波形的數(shù)據(jù)存入到存儲(chǔ)器中。 信號(hào)發(fā)生器技術(shù) 發(fā)展 方向 近些年來(lái)，函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下 幾個(gè)方面： （ 1）輸出波形頻率的不斷提高，讓信號(hào)發(fā)生器的應(yīng)用越來(lái)越廣 泛。不久， Analogic 公司則推出了型號(hào)為 Data2020 的多波形 合成器， Lecroy公司也生產(chǎn)了的型號(hào)為 9100 的波形發(fā)生器。 90 年代末期，出現(xiàn)了一些真正的性能高、價(jià)格高的函數(shù)發(fā)生器、不過(guò) HP 公司生產(chǎn)了型號(hào)為 HP770S 的信號(hào)模擬裝置系統(tǒng)，它是由 HP8770A 任意波形數(shù)字化和 HP1776A 波形發(fā)生軟件組成的。 70 年代之后，由于微處理器的出現(xiàn)，我們就 可以利用處理器、 A/D/和 D/A，硬件和軟件來(lái)讓波形發(fā)生器的功能增大，可以產(chǎn)生出更為復(fù)雜的波形。 70 年代以前的波形發(fā)生器大都使用模擬電子技術(shù)，但是模擬器件組成的電路存在著一些缺點(diǎn)，比如說(shuō)：尺寸大、價(jià)格貴、功耗大等，并且要產(chǎn)生相對(duì)來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜的信號(hào)波形，那么電路結(jié)構(gòu)就會(huì)非常復(fù)雜。當(dāng) 工作的需求和功能有所增加，則電路的復(fù)雜程度也會(huì)相應(yīng)的增大。不過(guò)這種電路 存在 一定 的缺點(diǎn)如：波形的質(zhì)量差、比較難控制、可以調(diào)節(jié)的范圍小、電路比較復(fù)雜和體積較大等。后者是指其輸出信號(hào)的頻率、幅度、調(diào)制系數(shù)等在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，并且讀數(shù)準(zhǔn)確、穩(wěn)定、屏蔽良好的中、高檔信號(hào)發(fā)生器。按照信號(hào)發(fā)生器性能指標(biāo)可以分為一般信號(hào)發(fā)生器和標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器。按照頻率范圍分類可以分為：超低頻信號(hào)發(fā)生器、低頻信號(hào)發(fā)生器、視頻信號(hào)發(fā)生器、高頻波形發(fā)生器、甚高頻波形發(fā)生器和超高頻信號(hào)發(fā)生器。開發(fā)低功耗、寬頻帶，能產(chǎn)生多種波形并具有程控等低頻的信號(hào)發(fā)生器就顯得更加重要和更具意義。比如說(shuō) ，在類似于電視、示波器等儀器中，我們要讓電子遵循一定規(guī)律去運(yùn)動(dòng)和屏幕可以顯示圖像，我們就會(huì)用到鋸齒波發(fā)生器來(lái)做為基本電路。 信號(hào)發(fā)生器作為一種常用的電子儀器，在生產(chǎn)、科研、測(cè)控、通訊等多個(gè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。如今 ，許多信號(hào)發(fā)生器 都 帶有微處理器，而且都具備 了自校、自檢、自動(dòng)故障診斷和自動(dòng)波形形成和修正等功能， 可以和控制計(jì)算機(jī)及其他的實(shí)驗(yàn)儀器一起構(gòu)成自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。 第九章 附錄 ................................................... 39 常州工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1 第一章 基于單片機(jī)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)概述 信號(hào)發(fā)生器現(xiàn)狀 隨著電子測(cè)量及電路實(shí)驗(yàn) ,儀器設(shè)備對(duì)信號(hào)發(fā)生器的廣泛需求 ,促使信號(hào)發(fā)生器發(fā)展迅速 ,種類增多而且性能 不斷 提高。 第七章 結(jié)束語(yǔ) ................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 鍵盤與顯示電路 ........................................ 18 矩陣鍵盤的設(shè)計(jì) ................................... 18 LCD 顯示器的設(shè)計(jì) ................................. 19 幅度調(diào)節(jié) 的設(shè)計(jì) ........................................ 26 AD9850 外圍電路設(shè)計(jì) ..................................... 19 晶振的選擇 ........................................ 21 AD9850 與單片機(jī)接口電路 ........................... 22 濾波電路 ..............................