【正文】 弦查詢表是一個(gè)可編程只讀存儲(chǔ)器(PROM)，存儲(chǔ)的是以相位為地址的一個(gè)周期正弦信號的采樣編碼值，包含一個(gè)周期正弦波的數(shù)字幅度信息，每個(gè)地址對應(yīng)于正弦波中0～360176。將相位寄存器的輸出與相位控制字相加，得到的數(shù)據(jù)作為一個(gè)地址對正弦查詢表進(jìn)行尋址，查詢表把輸入的地址相位信息映射成正弦波幅度信號，驅(qū)動(dòng)DAC，輸出模擬信號。 DDS的基本原理以產(chǎn)生正弦信號的DDS技術(shù)來闡述DDS的基本原理。正弦信號S(t)的表達(dá)式為： S(t)=Acos(2πft+θ0)在用數(shù)字合成方式合成一個(gè)正弦信號時(shí)，只要產(chǎn)生相應(yīng)的振幅A、頻率f及初始相位θ0即可，實(shí)際應(yīng)用中與初始相位θ0無關(guān)，振幅更是容易控制。則正弦信號S(t)可表示為： S(t)=cos(2πft)令θ（t）=2πft，則S(t)=cosθ（t），那么只要確定了θ（t）就確定了S(t)。因此推導(dǎo)出下面公式： f=?θ/2πT這一公式放映出在相位時(shí)間平面構(gòu)造中對應(yīng)于時(shí)間間隔T的均勻相位增量時(shí)等效為在幅度時(shí)間平面內(nèi)合成頻率f=?θ/2πT的正弦波，這正是DDS技術(shù)的基本理論。 DDS的性能特點(diǎn)DDS完全不同于傳統(tǒng)的頻率合成方式，它是一種全數(shù)字結(jié)構(gòu)形式。（2）DDS具有極高的頻率分辨率DDS最主要的特點(diǎn)之一，就是它可以實(shí)現(xiàn)極高的頻率分辨率。例如：時(shí)鐘頻率為100MHz、相位累加器字長為32比特時(shí)，最小頻率分辨率為： 108/232=?Hz當(dāng)時(shí)鐘頻率為100MHz、相位累加器字長為48比特時(shí)，最小頻率分辨率為： 108/248=?Hz這樣的頻率分辨率是傳統(tǒng)的頻率合成方法絕不可能達(dá)到的，完全能滿足設(shè)計(jì)要求中高精度的分辨率。如fc＝10MHz，轉(zhuǎn)換時(shí)間即為100 ns，若時(shí)鐘頻率升高，轉(zhuǎn)換時(shí)間將縮短，但不可能少于數(shù)字門電路的延遲時(shí)間。（4）輸出頻率的相對帶寬很寬當(dāng)頻率控制字K=0時(shí)，輸出頻率f0=0Hz，即DDS的輸出下限頻率為0。但由于外接低通濾波器的非理想性，實(shí)際工程中，DDS的輸出頻率的上限一般為： f0max≈ 完全能滿足設(shè)計(jì)中帶寬要求。（6）易于集成，易于調(diào)整DDS中幾乎所有的部件都屬于數(shù)字信號處理器件，除DAC和濾波器外，無需任何調(diào)整，從而降低了成本，簡化了生產(chǎn)設(shè)備。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健＃?）實(shí)時(shí)模擬仿真的高精密信號　在DDS的波形存儲(chǔ)器中存入正弦波形及方波、三角波、鋸齒波等大量非正弦波形數(shù)據(jù)，然后通過手控或用計(jì)算機(jī)編程對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行控制，就可以任意改變輸出信號的波形。這是其它頻率合成方法不能與之相比的。（2）實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜方式的信號調(diào)制DDS也是一種理想的調(diào)制器，因?yàn)楹铣尚盘柕娜齻€(gè)參量：頻率、相位和幅度均可由數(shù)字信號精確控制，因此DDS可以通過預(yù)置相位累加器的初始值來精確地控制合成信號的相位，從而達(dá)到調(diào)制的目的。而DDS的合成信號的相位精度由相位累加器的位數(shù)決定。（3）實(shí)現(xiàn)頻率精調(diào)，作為理想的頻率源DDS能有效地實(shí)現(xiàn)頻率精調(diào)，它可以在許多鎖相環(huán)（PLL）設(shè)計(jì)中代替多重環(huán)路。（4）輸出波形的靈活性只要在DDS內(nèi)部加上相應(yīng)控制如調(diào)頻控制FM、調(diào)相控制PM和調(diào)幅控制AM，即可以方便靈活地實(shí)現(xiàn)調(diào)頻、調(diào)相和調(diào)幅功能，產(chǎn)生FSK、PSK、ASK和MSK等信號。當(dāng)DDS的波形存儲(chǔ)器分別存放正弦和余弦函數(shù)表時(shí)，既可得到正交的兩路輸出。 第3章 設(shè)計(jì)方案論證與分析 信號模塊方案一：采用專用信號發(fā)生器。使用該芯片，設(shè)計(jì)簡單，可以生成同一頻率信號的各種波形信號，但頻率精確度和穩(wěn)定度都難以達(dá)到要求。利用混頻器、倍頻器、分頻器和帶通濾波器完成對頻率的算術(shù)運(yùn)算。方案三：采用鎖相環(huán)間接頻率合成(PPL)。另外，由模擬方法合成的正弦波的參數(shù)(如幅度、頻率和相位等)都很難控制，不易實(shí)現(xiàn)。用隨機(jī)讀/寫存儲(chǔ)器RAM存儲(chǔ)所需波形的量化數(shù)據(jù)，按照不同頻率要求，以頻率控制字K為步進(jìn)對相位增量進(jìn)行累加，以累加相位值作為地址碼讀取存在存儲(chǔ)器內(nèi)的波形數(shù)據(jù)，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換和幅度控制，再濾波即可得所需波形。DDS技術(shù)頻率分辨率高、轉(zhuǎn)換速度快、信號純度高、相位可控、輸出信號無電流脈沖疊加、輸出可平穩(wěn)過渡且相位可保持連續(xù)變化。方案一：采用51芯片AT89C51作為主控制臺(tái)，通過行列式鍵盤直接接入51芯片并使用液晶顯示器控制輸入頻率與幅度。其中方波信號被送至分頻電路分頻。當(dāng)改變幅度時(shí)，很難達(dá)到題目所要求的范圍。由于2051是精簡型，所以P口變得很少，這樣一來可利用資源比較緊張，只能做一些簡單的產(chǎn)品。方案三：采用SST系列單片機(jī)，SST單片機(jī)是在AT89C系列單片機(jī)的基礎(chǔ)上改進(jìn)而成的，如AT89S52芯片，其提高了工作頻率，可采用串口進(jìn)行在線編程調(diào)試，增加了內(nèi)存的容量和PAC可編程計(jì)數(shù)器等功能。 顯示模塊方案一：采用LED數(shù)碼管顯示。方案二：采用1602液晶顯示，此液晶可每行顯示16個(gè)字符，一共可顯示兩行。比較上述兩種方案，采用方案二。這種方式占用系統(tǒng)的資源較多，而且效率低，程序的編寫量大而復(fù)雜。這種方法在開關(guān)數(shù)量多的情況下可以節(jié)省很多的接口，并且提高系統(tǒng)接口的利用率。 系統(tǒng)各模塊的最終方案經(jīng)過仔細(xì)的分析與論證，決定系統(tǒng)各模塊的最終方案如下：信號模塊：采用AD9850產(chǎn)生正弦波信號；控制模塊：采用AT98S52控制；顯示模塊：采用LCD顯示；鍵盤輸入模塊：采用矩陣式鍵盤輸入波形的頻率；第4章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理該信號發(fā)生器系統(tǒng)是以單片機(jī)AT89S52為控制器，以DDS芯片AD9850為核心，通過單片機(jī)控制功能芯片來實(shí)現(xiàn)頻率預(yù)置、控制字設(shè)置等產(chǎn)生相應(yīng)的信號輸出。整個(gè)信號發(fā)生系統(tǒng)的硬件電路主要由單片機(jī)控制電路、DDS信號產(chǎn)生電路、積分電路、濾波電路和鍵盤電路等5部分組成，其系統(tǒng)框圖，如圖41所示。 圖41 系統(tǒng)框圖主控電路中，以單片機(jī)為主體，通過分析鍵盤輸入的數(shù)字值，對AD9850寫入相應(yīng)的控制字。單片機(jī)（Microcontroller，又稱微控制器）是在一塊硅片上集成了各種部件的微型計(jì)算機(jī)，這些部件包括中央處理器CPU、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM、程序存儲(chǔ)器ROM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和各種I/O接口電路。使用ATMEL 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè)89C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。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在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。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。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。內(nèi)部方式時(shí)，時(shí)鐘發(fā)生器對振蕩脈沖二分頻，如晶振為12MHz，時(shí)鐘頻率就為6MHz。電容取30pF左右。這個(gè)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。對外接電容CC2雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)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的穩(wěn)定性，這里采用電容30pF，晶振采用12MHz。 DDS信號產(chǎn)生模塊設(shè)計(jì) AD9850芯片簡介AD9850是美國AD公司生產(chǎn)的高集成度DDS芯片，采用CMOS工藝， V供電時(shí)僅為155 mW，擴(kuò)展工業(yè)級溫度范圍為40～80℃，采用28引腳的SSOP表面封裝形式，AD9850的引腳排列如圖43所示,圖44為該芯片組成框圖，內(nèi)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AD9850的主要組成部分。圖43 AD9850管腳排列圖圖44 A