【正文】 ，對波形ROM進(jìn)行尋址，波形ROM輸出D位的幅度碼S(n)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器變成階梯波S(t)，再經(jīng)過低通濾波器平滑后就可以得到合成的信號波形。一個直接數(shù)字頻率合成器由相位累加器、加法器、波形存儲ROM、D/A轉(zhuǎn)換器和低通濾波器（LPF）構(gòu)成。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)換時間等優(yōu)點，廣泛使用在電信與電子儀器領(lǐng)域，是實現(xiàn)設(shè)備全數(shù)字化的一個關(guān)鍵技術(shù)。具體體現(xiàn)在相對帶寬、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。限于當(dāng)時的技術(shù)和器件產(chǎn)，它的性能指標(biāo)尚不能與已有的技術(shù)相比，故沒受到重視。DDS有上述諸多優(yōu)點，而且利用直接數(shù)字合成DDS芯片實現(xiàn)的函數(shù)信號發(fā)生器能夠產(chǎn)生任意波形并達(dá)到很高的頻率，克服了方案一、方案二的多數(shù)缺點，故本設(shè)計采用方案四。(2)頻率切換速度快，可達(dá)us量級；（3）頻率切換時相位連續(xù)；（4）可以輸出寬帶正交信號；（5）輸出相位噪聲低，對參數(shù)頻率源的相位噪聲有改善作用；（6）全數(shù)字化實現(xiàn)便于集成，體積小，重量輕。 方案四利用專用直接數(shù)字合成DDS芯片制作的函數(shù)信號發(fā)生器。這種方法能夠?qū)崿F(xiàn)各種需要的波形的輸出，成本也不高，但是DAC0832在高頻信號轉(zhuǎn)換時轉(zhuǎn)換速率達(dá)不到，很難制作高頻率的信號發(fā)生器。 由于用通用器件制作的函數(shù)信號發(fā)生器同樣具有頻率不高的缺點，因此，在本論文設(shè)計中，此種方案也不宜采用。函數(shù)信號發(fā)生器可以由晶體管、運放IC等通用器件制作，更多的則是用專門的函數(shù)信號發(fā)生器IC產(chǎn)生。但是由于元器件的分散性及環(huán)境條件的改變等因素，致使波形頻率產(chǎn)生偏差，它通常是單函數(shù)發(fā)生器且平率不高，其工作不很穩(wěn)定，不易調(diào)試。它包括：半導(dǎo)體二極管、半導(dǎo)體三極管、電容、電阻、邏輯器件、傳感器、敏感器件以及裝好的壓電晶體類似半導(dǎo)體器件等。分立器件是相對于集成芯片而言的。最終，選擇出了最佳的系統(tǒng)實現(xiàn)方案。通過對本次畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書的分析，以及所要實現(xiàn)的要求。繪制電原理圖，完成論文的編寫。(3)可實現(xiàn)波形的頻率及幅值的數(shù)字顯示。(1)多用信號源可以產(chǎn)生正弦波、三角波、方波等多種波形。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(dá)到鎖相頻率合成器相當(dāng)?shù)乃?。同時，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(jìn)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(zhǔn)確度差。頻率轉(zhuǎn)換時間達(dá)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”。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 目錄河南城建多用信號源畢業(yè)論文目錄1 引言 5 選題背景 52 方案的研究 7 7 7 方案二 8 方案三 8 方案四 83 DDS技術(shù)的基本原理 9 DDS結(jié)構(gòu) 9 頻率預(yù)置與調(diào)節(jié)電路 10 11 控制相位的加法器 11 波形存儲器 11 D/A轉(zhuǎn)換器 12 低通濾波器 12 DDS數(shù)學(xué)原理 124系統(tǒng)總體設(shè)計 154．1系統(tǒng)設(shè)計原理 154．2總體設(shè)計框圖 165系統(tǒng)硬件組成 16 16 17 AT89C52主要性能 17 時鐘電路 20 20 AD9850與單片機連接模塊 21 AD9850簡介 21 AD9850的控制字與控制時序 23 27 LCD顯示模塊 27 LCD1602的主要性能 28 LCD1602與單機的連接 29 鍵盤控制模塊 30 306 軟件設(shè)計與調(diào)試 316．1 程序流程圖 31 LCD的顯示 33 鍵盤掃描流程圖 33 347 結(jié)論 35參考文獻(xiàn) 36河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 引言第一章 引言 課題背景、目的及意義在電子技術(shù)領(lǐng)域中，經(jīng)常要用一些信號作為測量基準(zhǔn)信號或輸入信號，也就是所謂的信號源。信號源有很多種，包括正弦波信號源、函數(shù)發(fā)生器、脈沖發(fā)生器、掃描發(fā)生器、任意波形發(fā)生器、合成信號源等。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，對信號源的要求越來越高，要求其輸出頻率高達(dá)微波頻段甚至更高，頻率范圍從零Hz到幾GHz頻率分辨率達(dá)到MHz甚至更小，相應(yīng)頻點數(shù)更多。同時，對頻率合成器功耗、體積、重量等也有更高的要求。而現(xiàn)在要求信號源能產(chǎn)生波形的種類多、頻率高，而且還要體積小、可靠性高、操作靈活、使用方便及可由計算機控制。當(dāng)今高性能的信號源均通過頻率合成技術(shù)來實現(xiàn)，隨著計算機、數(shù)字集成電路和微電子技術(shù)的發(fā)展，頻率合成技術(shù)有了新的突破,直接數(shù)字頻率合成技術(shù)(Direct Digital Synthesis DDS)，它是將先進(jìn)的數(shù)字信號處理理論與方法引入到信號合成領(lǐng)域的一項新技術(shù)，它的出現(xiàn)為進(jìn)一步提高信號的頻率穩(wěn)定度提供了新的解決方法。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主要缺點阻礙了DDS的發(fā)展與實際應(yīng)用。隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，直接數(shù)字頻率合成器得到了飛速的發(fā)展，它以有別于其他頻率合成方法的優(yōu)越性能和特點成為現(xiàn)代頻率合成技術(shù)中的佼佼者?，F(xiàn)已廣泛應(yīng)用于通訊、導(dǎo)航、雷達(dá)、遙控遙測、電子對抗以及現(xiàn)代化的儀器儀表工業(yè)等領(lǐng)域。隨著電子技術(shù)的發(fā)展,對信號源頻率的穩(wěn)定度、準(zhǔn)確度以及頻譜純度的要求越來越高?；贒DS技術(shù)的信號發(fā)生器是一類新型信號源,它已成為眾多電子系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。(2)波形的頻率、幅值均為連續(xù)可調(diào)。 畫出總體框圖、流程圖, 寫出重要的控制程序，采用相關(guān)軟件對有關(guān)程序進(jìn)行仿真測試。44河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） DDS技術(shù)的基本原理 第二章 方案研究 信號發(fā)生器的種類多種多樣，其制作方法也各不相同。我們做出了如下的幾種常用的方案，并對其進(jìn)行了詳細(xì)的對比和理論分析。 用分立元件組成的函數(shù)發(fā)生器。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們漸漸步入電子時代，分立器件也被也被廣泛應(yīng)用到消費電子、計算機及外設(shè)、網(wǎng)絡(luò)通信，汽車電子、led顯示平等領(lǐng)域。用分立器件組成的函數(shù)信號發(fā)生器通常機構(gòu)簡單、成本較低。 方案二用晶體管、運放IC等通用器件制作的函數(shù)信號發(fā)生器。早期的函數(shù)信號發(fā)生器IC，如L803BA20XR220/209等，它們的功能較少，精度不高，頻率上限只有300kHz，無法產(chǎn)生更高的頻率信號，調(diào)節(jié)方式也不夠靈活，頻率和占空比不能獨立調(diào)節(jié)，二者互相影響。 方案三采用DAC0832通過查表得方式輸出需要的波形，通過單片機定時向DAC轉(zhuǎn)化器發(fā)送轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，實現(xiàn)不同的幅值和頻率的輸出。其轉(zhuǎn)換精度不高，達(dá)不到高精度的信號發(fā)生器的要求，在擴(kuò)展外設(shè)的時候浪費了大量的接口，對以后的系統(tǒng)擴(kuò)展可能會造成影響。DDS有如下優(yōu)點：（1）頻率分辨率高，輸出頻點多，可達(dá)多個頻點（N為相位累加器位數(shù)）。DDS芯片的時鐘頻率從幾十兆赫茲到幾百赫茲不等。 第三章 DDS技術(shù)的基本原理 DDS結(jié)構(gòu)1971年，“A Digital Frequency Synthesizer”一文首次提出了以全數(shù)字技術(shù)，從相位概念出發(fā)直接合成所需波形的一種新組成原理。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)越性能和特點成為現(xiàn)代頻率合成技術(shù)中的佼佼者。DDS是直接數(shù)字式頻率合成器（Direct Digital Synthesizer）的英文縮寫。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)。DDS的原理框圖如下所示：N位累加器加法器加法器ROMSnN位St頻率控制字KLPF相位控制字PD/A波形控制字W參考頻率fc DDS原理框圖其中K為頻率控制字、P為相位控制字、W為波形控制字、fc為參考時鐘頻率，N為相位累加器的字長，D為ROM數(shù)據(jù)位及D/A轉(zhuǎn)換器的字長。合成的信號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。DDS方程為：f0=fCLK/2n，f0為輸出頻率，fc 為時鐘頻率。因此，只要N足夠大，DDS可以得到很細(xì)的頻率間隔。 頻率控制寄存器 fc相位量化序 累加器框圖相位累加器由N位加法器與N位寄存器級聯(lián)構(gòu)成。寄存器將加法器在上一個時鐘作用下繼續(xù)與頻率控制字進(jìn)行相加。當(dāng)相位累加器累加滿時就會產(chǎn)生一次溢出，完成一個周期性的動作。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，波形存儲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增加P/2N，從而使最后輸出的信號產(chǎn)生相移。N位的尋址ROM相當(dāng)于把0176。的正弦信號離散成具有2N個采樣值的序列，若波形ROM有D位數(shù)據(jù)位，則2N個樣值的幅值D位二進(jìn)制數(shù)值固化在ROM中，按照地址的不同可以輸出相應(yīng)相位的正弦信號的幅值。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)。 低通濾波器對D/A輸出的階梯波S(t)進(jìn)行頻譜分析，可知S(t)中除主頻fo外，還存在分布在fc、2fc等的兩邊177。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。對應(yīng)的相位序列為： 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數(shù)，而且這個常數(shù)僅與信號的頻率有關(guān)，相位增量為：因為信號頻率與采樣頻率之間有以下關(guān)系： 其中與為兩個正整數(shù)，所以相位的增量也可以完成： 由上式可知，若將2π的相位均勻的分為等份，那么頻率為的余弦信號以頻率采樣后，它的量化序列的樣品之間的量化相位增量為一個不變值。 可見，通過上述變換不變量將唯一的確定一個單頻率模擬余弦信號： 該信號的頻率為： 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，于是DDS方程就可以寫成： 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)時的輸出頻率：可見當(dāng)參考頻率始終一定是，其分辨率由相位累加器的位數(shù)決定，若取，則，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。河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 系統(tǒng)總體設(shè)計 4系統(tǒng)總體設(shè)計4．1系統(tǒng)設(shè)計原理本文提出的采用DDS作為信號發(fā)生核心器件的全數(shù)控函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計方案， 根據(jù)輸出信號波形類型可設(shè)置、輸出信號幅度和頻率可數(shù)控、輸出頻率寬等要求，選用了美國A/D公司的AD9850 芯片，并通過單片機程序控制和處理AD9850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)， 從而實現(xiàn)了信號幅度、頻率、類型以及輸出等選項的全數(shù)字控制。單片機AT89C52是整個系統(tǒng)