【正文】 值到它 的滿偏值。相位累加器在時(shí)鐘 fc 的控制下以頻率控制字 K 作累加 ， 輸出 N 位二進(jìn)制碼作為波形 存儲器 ROM 的地址 ， 對波形 存儲器ROM 進(jìn)行尋址 ， 波形 存儲器 ROM 輸出的幅碼 S(n)經(jīng) D/A 轉(zhuǎn)換器變成階梯波 S(t） ，最后經(jīng)過 低通濾波器 的濾波 后 就可以得到 所要輸出的 信號波形 。 DDS 的基本結(jié)構(gòu)如圖 所示 。 DDS 的基本結(jié)構(gòu)與原 理 DDS 的基本結(jié)構(gòu) DDS 合成器 包括數(shù)字器件和模擬器件兩部分。 DDS 合成器則 能夠做到很低的頻率。 N的值一般比較 大，如 32 位、 48 位、 64 位等。也可 用相對帶寬來衡量： 相對帶 寬 =2（ f max－ f min） /（ f max +f min） △ f：相鄰兩個(gè)輸出頻率之間的間隔，也稱為輸出 間隔 頻率 ，或頻率基于 DDS的多波形發(fā)生器研究與設(shè)計(jì) 4 步進(jìn)值 。而DDS 技術(shù)正在迅速的成為解決現(xiàn)代通信和工業(yè)應(yīng)用要求的新技術(shù)，因?yàn)?DDS 芯片可以產(chǎn)生可編程 、 且具有較高的分辨率和精度 的任意波形 。 能否提供靈活的低相位噪聲 以及 可變頻率 的信號 源 ，在工業(yè)以及 生物醫(yī)學(xué)測試設(shè)備的應(yīng)用上，方便、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、高精度是設(shè)計(jì)生產(chǎn)的重要因素。隨著 電子設(shè)計(jì)和工藝技術(shù)的進(jìn)步， 現(xiàn)在 的 DDS 器件有著 非常緊湊和很少的功率消耗。 直接數(shù)字頻率合成的技術(shù)指標(biāo) 直接數(shù)字 頻率 合成（ DDS） 是將先進(jìn)的數(shù)字處 理理論與方法引入頻率合成的一項(xiàng)新技術(shù)， DDS 把一系列數(shù)字量形式的信號通過數(shù) /模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬量形式的信號 。這是一種從相位概念出發(fā)的直接合成所需要波形的 頻率合成技術(shù)。 它在眾多領(lǐng)域 中 都有 著廣泛的 應(yīng)用。 本課題研究目標(biāo) 在 DDS 理論基礎(chǔ)上 通過 STC89C52 芯片來實(shí)現(xiàn)對 DDS 芯片 AD9854 的控制并產(chǎn)生正弦波、方波、 FSK、 BPSK 信號波形。AD 公司生產(chǎn)的 AD985 AD985 AD9858 等都是典型代表，它們功能強(qiáng)大且性能穩(wěn)定，其系統(tǒng)時(shí)鐘頻率從 30MHz到 1GHz不等，在芯片內(nèi)部還做了抑制雜散的處理，它們不僅能產(chǎn)生傳統(tǒng)的三角波、方波、鋸齒波，而且還可以產(chǎn)生任意波形，因此很適合做各種調(diào)制方式分析。 DDS 技術(shù)是 1971 年 3 月由美國學(xué)者 和 等人首次提出的，但是由于當(dāng)時(shí)技術(shù)條件的限制沒有能引起足夠的重視。當(dāng)今頻率合成技術(shù)大致分為三種，即直接模擬頻率合成法、間接頻率合成法（鎖相環(huán)路法）、直接數(shù)字頻率合成。 MCU 基于 DDS的多波形發(fā)生器研究與設(shè)計(jì) 1 第 1 章 緒 論 研究背景 頻率合成技術(shù)起源很早，早在二十世紀(jì)三十年代便開始出現(xiàn)。 AD9854。設(shè)計(jì)中采用 DDS 合成 FSK、 BPSK、方波和 正弦波信號，最后所測波形基本上 達(dá)到了任務(wù)書的要求。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 STC89C52 為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。 STC89C52 是 STC 公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。 41 I 基于 DDS 的多波形發(fā)生器的研究與設(shè)計(jì) 摘要 ： DDS 器件采用了高速數(shù)字電路和高速 D/A 轉(zhuǎn)換技術(shù)，具備了頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間短、相對帶寬寬、頻率分辨率高、相位輸出連續(xù)以及相位可快速切換等優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)對信號的全數(shù)字式調(diào)試。 40 附 錄 39 致 謝 32 PC 上位機(jī) 模塊 31 串行通信子 模塊 31 軟件總體設(shè)計(jì) 27 低通濾波與幅度調(diào)節(jié)電路 25 AD9854 電源電路 21 AD9854 與 MCU 的接口 13 STC89C52 最小系統(tǒng) 10 第 3 章 硬件電路設(shè)計(jì) 7 DDS 雜散來源 6 DDS 的缺點(diǎn) 3 直接數(shù)字頻率合成的技術(shù)指標(biāo) 3 DDS 簡介 1 總設(shè)計(jì)框圖 1 本課題研究目標(biāo) 1 研究背景 II 第 1 章 緒 論 湖南工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 目 錄 摘要 I Abstract 2 第 2 章 直接數(shù)字頻率合成的技術(shù)原理 3 DDS 的基本結(jié)構(gòu)與原理 4 DDS 的基本結(jié)構(gòu) 4 DDS 的優(yōu)缺點(diǎn) 6 DDS 的優(yōu)點(diǎn) 7 非理想狀態(tài)下的雜散以及抑制方法 7 DDS 雜散抑制方法 12 單片機(jī)控制 12 STC89C52 簡介 12 STC89C52 引腳功能 15 DDS 芯片簡介 16 AD9854 的工作模式 26 DDS 輸出電路設(shè)計(jì) 27 三角波產(chǎn)生電路 29 串行通信 30 第 4 章 軟件部分設(shè)計(jì) 33 第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試 ………………………………………………………………………… 37 結(jié) 論 38 參考文獻(xiàn) 而且，由于 DDS 是數(shù)字化高密度集成電路產(chǎn)品，芯片體積小、功耗低，因此用 DDS 構(gòu)成高性能頻率合成的信號源來取代傳統(tǒng)的頻率信號源是未來的趨勢。 STC89C52 使用經(jīng)典的 MCS51 內(nèi)核，但做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng) 51 單片機(jī)不具備的功能。 本設(shè)計(jì)以 51 單片機(jī)及 DDS 芯片 AD9854 為核心，采用直接數(shù)字合成技術(shù)來完成多功能信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞： DDS 技術(shù)； AD9854；信號源；單片機(jī) II Research and Design of MultiWaveform Generator Based on DDS Abstract： DDS devices are the highspeed digital circuit and high speed A / D conversion technology, with the frequency conversion time is short, relatively wide bandwidth, high frequency resolution, phase output continuity and phase can be fast switch etc. can achieve the signal digital debugging. And because a DDS is digital high density integrated circuit products, chip has the advantages of small volume, low power consumption, so using DDS constitute high performance frequency synthesizer signal source to replace the traditional frequency signal source is the trend of the future. STC89C52 is a kind of low power consumption, high performance CMOS eight bits microcontroller with STC, and has 8K in system programmable Flash memory. STC89C52 use the classic MCS51 kernel, but made a lot of improvements make the chip with the traditional 51 microcontroller do not have the function. On the single chip, with the smart 8 bit CPU and programmable Flash in the system, making STC89C52 for many embedded control application system to provide high and flexible, ultra effective solution. This design takes 51 single chip microputer and AD9854 chip DDS as the core, and uses direct digital synthesis technology to design the multifunction signal generator. DDS synthesis of FSK、 BPSK 、 Square wave and Sine wave signal is used in the design, and the final waveform is basically achieved the requirements of the mission book. Keywords: DDS。 Signal source。所謂頻率合成就是將一些高穩(wěn)定度、具有一定相位特征的頻率源經(jīng)過電路上的倍頻、混頻、分頻等信號處理然后對其進(jìn)行數(shù)學(xué)意義上的加、減、乘、除等四則運(yùn)算，從而產(chǎn)生任意的具有同樣精確度的頻率源。其中間接頻率合成法包括脈沖 控制鎖相法、模擬鎖相環(huán)路法、數(shù)字鎖相環(huán)路法，本文主要介紹直接數(shù)字頻率合成法，即 DDS（ Digital Direct Frequency Synthesis）。它是一種任意波形發(fā)生器， DDS技術(shù)真正得到認(rèn)可是在上世紀(jì) 90 年代，隨著電子技術(shù)和數(shù)字集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展給 DDS 提供了技術(shù)平臺，使得 DDS 的優(yōu)越性不斷體現(xiàn)，得到了越來越多的認(rèn)可。任意波形發(fā)生器除了具有一般函數(shù)發(fā)生器具有的信號發(fā)生功能以外，還可以通過 PC 控制和手動設(shè)置方法產(chǎn)生任意波形，合成和還原任意波形信號。 本文的技術(shù)指標(biāo)如下： (1)工作頻率范圍： 10Hz— 80MHz； (2)頻率分辨率： ； (3)輸出幅度： 0～ 10V； (4)相位噪聲：優(yōu)于 85 dBc/Hz (Af=5KHZ)； 優(yōu)于 90 dBc/Hz (Af=50KHz)； 基于 DDS的多波形發(fā)生器研究與設(shè)計(jì) 2 總 設(shè)計(jì)框圖 本文的設(shè)計(jì)框圖如下 所示： 圖 系統(tǒng)總設(shè)計(jì)框圖 STC89C52 AD9854 低通濾波電路 運(yùn)放 方波 積分器 三角波 正弦波 FSK BPSK 基于 DDS的多波形發(fā)生器研究與設(shè)計(jì) 3 第 2 章 直接數(shù)字頻率合成的技術(shù)原理 DDS 簡介 直接 數(shù)字 頻 率合成技 術(shù)是 從相位概念出發(fā)直接合成所需波形的一種新 技術(shù)。 1971 年 3 月美國學(xué)者 、 和 首次提出了直接數(shù)字頻率合成（ DDSDirect Digital Synthesis）技術(shù) 的觀點(diǎn) 。同傳統(tǒng)的頻率合成技術(shù)相比， DDS 具有優(yōu)良 的頻率分辨率 、 相位 變化 連 續(xù)、相位噪聲低的優(yōu)點(diǎn) ，因此 也 非常重要的 發(fā)展。 它可以提供廣闊的輸出頻率、 精細(xì)的頻率分辨率和操作快速切換。 在許多行 業(yè)中，能夠準(zhǔn)確地產(chǎn)生和控制各種頻率 的 任意 波形已經(jīng)成為了一個(gè)關(guān)鍵的要求。 頻率 的 產(chǎn)生有很多的 方