【正文】 techniques,frequency synthesizer is required to have higher performance such as wide band，fast frequency switching speed，low spurious level，pure output spectrum，high resolution，etc．Direct digital synthesis(DDS)is a new frequency synthesis technology ing after direct frequency synthesis(DS)and phase locked loop frequency synthesis(PLL)．It’s widely used in such fields as radar,munication，electronic warfare and electronic measurement instrument．This paper firstly introduces the concept and development of frequency synthesis，as well as the present situation and the trend of development of the direct digital frequency synthesis technology(DDS)．It has analyzed the principle and the basic structure of DDS，then according to the target system，a signal generator with the brief structure and excellent performance is designed with adopting DDS technology，which is based on the AD pany’s DDS chirAD9851．The system structure，the design of software and hardware and the way to realize the circuitry of the signal generator is analyzed in detail．The hardware of the signal generator consists of three blocks，those are signal generate module、keyboard and LCD display module、signal processing module．Software of the system mainly focuses on the design of C51 including control、data processing、munication，and so on．The corresponding PCB has been made and debugged．The whole circuit works well．The signal generator has many virtues，such as generating multiple sorts of signals，high precision and wide frequency width．The noise inversion and optimization of spurious suppression characteristic are analyzed in depth according to requirement of the synthetic performance．At last,this paper proposes improvement program by paring the actual circuits．Keywords：signal generator；DDS；AD9851。根據(jù)系統(tǒng)的最終測(cè)試結(jié)果可知該信號(hào)發(fā)生器具有輸出信號(hào)波形種類多、精度高、頻帶寬等特點(diǎn)。軟件部分主要開發(fā)基于單片機(jī)AT89S52的數(shù)據(jù)處理和控制程序，以及信號(hào)發(fā)生器的外部通信程序。詳細(xì)分析了該信號(hào)發(fā)生器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、軟硬件設(shè)計(jì)和具體電路實(shí)現(xiàn)。本文首先介紹了頻率合成的概念、發(fā)展以及直接數(shù)字頻率合成技術(shù)(DDS)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。低相位噪聲、高頻譜純度、高捷變速率和高頻率分辨率的頻率合成器已經(jīng)成為頻率合成技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)?；贏D9851的DDS信號(hào)源發(fā)生器DDS Signal Generator based on AD9851 目 錄摘要 IAbstract II第1章 緒論 1 課題來(lái)源 1 課題背景 1 直接數(shù)字頻率合成技術(shù)的現(xiàn)狀 1 本文的主要工作 2第2章 系統(tǒng)總體方案的分析和設(shè)計(jì) 3 DDS技術(shù)的基本原理 3 DDS的工作特點(diǎn) 4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理 5 系統(tǒng)框圖分析和設(shè)計(jì) 5第3章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 6 穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì) 6 三端穩(wěn)壓集成電路7805簡(jiǎn)介 6 系統(tǒng)電源電路設(shè)計(jì) 7 DDS芯片的選擇及與單片機(jī)之間的通信 7 DDS芯片選擇及引腳圖 8 AD9851的串、并行通信 9 單片機(jī)（AT89S52）控制電路 10 時(shí)鐘電路 10 復(fù)位電路 11 單片機(jī)控制電路圖 12 單片機(jī)與AD9851的接口 13 液晶顯示模塊 14 LCD1602的主要性能 14 LCD與單片機(jī)的連接 15 低通濾波器的設(shè)計(jì) 15第4章 信號(hào)發(fā)生器的軟件設(shè)計(jì) 17 程序流程圖 17 鍵盤掃描流程圖 18 LCD的顯示 19第5章系統(tǒng)的仿真和調(diào)試 21結(jié)論 24參考文獻(xiàn) 25附錄 26摘要頻率合成器是現(xiàn)代電子系統(tǒng)的重要組成部分，是決定電子系統(tǒng)性能的關(guān)鍵設(shè)備之一。隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)對(duì)頻率合成器提出了越來(lái)越高的要求。直接數(shù)字頻率合成(DDS)是繼直接頻率合成(Ds)和鎖相環(huán)頻率合成(PLL)之后出現(xiàn)的新的頻率合成方法，己被廣泛地應(yīng)用于通信、雷達(dá)、電子對(duì)抗和儀器儀表等領(lǐng)域。分析了DDS的工作原理及其基本結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)系統(tǒng)指標(biāo)合理地采用了DDS技術(shù)，以AD9851芯片為核心，設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單性能優(yōu)良的信號(hào)發(fā)生器。信號(hào)發(fā)生器的硬件部分包括三個(gè)模塊，分別是信號(hào)產(chǎn)生和控制模塊、人機(jī)交互模塊和信號(hào)處理模塊。完成實(shí)驗(yàn)電路板的制作，并通過電路板的調(diào)試，實(shí)驗(yàn)電路工作正常。最后針對(duì)課題對(duì)頻率源合成性能的要求，對(duì)相位噪聲的抑制和雜散性能的優(yōu)化進(jìn)行了深入的分析，并對(duì)比實(shí)際電路提出了設(shè)計(jì)的改進(jìn)建議和方案。frequency synthesis.第1章 緒論隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的發(fā)展，在自動(dòng)化系統(tǒng)、通信系統(tǒng)，電子對(duì)抗以及各種電子測(cè)量技術(shù)中，我們常常需要一個(gè)高精度、頻率可變的信號(hào)源。用DDS合成的頻率源是目前很高級(jí)的技術(shù)，研究該信號(hào)源有比較重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。直接數(shù)字頻率合成(DDS)技術(shù)是近二十年新興的一種頻率合成技術(shù)，它具有分辨率高、切換速度快、相位連續(xù)等一系列優(yōu)點(diǎn)。 直接數(shù)字頻率合成技術(shù)的現(xiàn)狀隨著數(shù)字信號(hào)理論和超大規(guī)模集成電路VLSI的發(fā)展，在頻率合成領(lǐng)域誕生了一種革命性的技術(shù)，那就是七十年代出現(xiàn)的直接數(shù)字頻率合成DDS，它的出現(xiàn)標(biāo)志著頻率合成技術(shù)邁進(jìn)了第三代。在系統(tǒng)時(shí)鐘一定的情況下，輸出頻率決定于頻率寄存器中的頻率字?；谶@樣的結(jié)構(gòu)DDS頻率合成器具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)頻率分辨率高，輸出頻點(diǎn)多，可達(dá)2N個(gè)頻點(diǎn)(N為DDS相位累加器的字長(zhǎng))；(2)頻率切換速度快，可達(dá)岸us量級(jí)；(3)頻率切換時(shí)相位連續(xù)；(4)可以輸出寬帶正交信號(hào)；(5)輸出相位噪聲低，對(duì)參考頻率源的相位噪聲有改善作用；(6)可以產(chǎn)生任意波形；(7)全數(shù)字化實(shí)現(xiàn)，便于集成，體積小，重量輕。它不僅能產(chǎn)生傳統(tǒng)函數(shù)信號(hào)器能產(chǎn)生的正弦波、方波、三角波、鋸齒波，還可以產(chǎn)生任意編輯的波形。同時(shí)輸出波形的頻率分辨率、頻率精度等指標(biāo)也有很大的提高。整個(gè)系統(tǒng)以單片機(jī)STC89S52控制，DDS芯片AD9851為核心，配置相應(yīng)的外設(shè)及接口電路，用C語(yǔ)言開發(fā)，組成一個(gè)多功能的信號(hào)發(fā)生器。(2)對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)功能模塊進(jìn)行了深入的分析和研究，在對(duì)課題所采用的方案進(jìn)行詳細(xì)的研究后設(shè)計(jì)了具體的功能電路。(4)對(duì)系統(tǒng)的最終指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)試，針對(duì)系統(tǒng)的不足，進(jìn)行了分析并提出了一些改進(jìn)的方法。其主要組成為：相位累加器、相位相加器、波形存儲(chǔ)器、數(shù)字相乘器和D/A轉(zhuǎn)換器。圖21中層虛線內(nèi)是一個(gè)完整的可編程DDS系統(tǒng)，外層虛線內(nèi)包含了AD9851的主要組成部分。可編程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。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?！?60176。查詢表把輸入地址的相位信息映射成正弦波幅度信號(hào)，然后驅(qū)動(dòng)DAC以輸出模式量。輸出的正弦波周期To=Tc*2N/M，頻率fout=M*fc/2N，Tc、fc分別為外部參考時(shí)鐘的周期和頻率。DAC滿量程輸出電流通過一個(gè)外接電阻RSET調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)關(guān)系為ISET=32()。AD9851在接上精密時(shí)鐘源和寫入頻率相位控制字之間后就可產(chǎn)生一個(gè)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(hào)源或經(jīng)內(nèi)部的高速比較器轉(zhuǎn)換為方波輸出。、90176。、176?；蜻@些值的組合進(jìn)行調(diào)整。(2)頻率變化速度快在DDS中，一個(gè)頻率的建立時(shí)間通常取決于濾波器的帶寬。由于DDS中無(wú)須相位反饋控制，因而頻率建立及切換快并且與頻率分辨率、頻譜純度相互獨(dú)立。同時(shí)，DDS也非常易于實(shí)現(xiàn)如PSK、FSK等高精度的數(shù)字調(diào)制和正交調(diào)制。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理本文提出的采用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(guó)A/D公司的AD9851 芯片，并通過單片機(jī)程序控制和處理AD9851的32位頻率控制字， 再經(jīng)放大后加至以數(shù)字電位器為核心的數(shù)字衰減網(wǎng)絡(luò)， 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。單片機(jī)AT89S52是整個(gè)系統(tǒng)關(guān)鍵部分，通過對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描讀入相位信息，經(jīng)轉(zhuǎn)換后輸出到芯片AD9851，輸出波形。 系統(tǒng)框圖分析和設(shè)計(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成如圖22所示，主要