【正文】 由單片機(jī)控制模塊、鍵盤與顯示模塊、數(shù)字合成模塊、濾波模塊及運(yùn)放模塊。 AD9851LCD1602鍵盤單片機(jī)低通濾波器信號輸出 圖22 信號發(fā)生器系統(tǒng)框圖用戶從儀器面板上按鍵輸入命令，數(shù)據(jù)將顯示在字符型LCD上，并將命令傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)，再由單片機(jī)控制DDS芯片輸出信號，并通過后級信號調(diào)理電路，最后輸出所需的信號。第3章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計因為本課題的功能電路與相關(guān)部件較多，為了便于研制期間的調(diào)試與最終成品的產(chǎn)業(yè)化，所以系統(tǒng)的最后實(shí)現(xiàn)采用了模塊化的思想，即先把各個相關(guān)的電路與部件做成相互獨(dú)立的分離模塊，而系統(tǒng)的功能則是通過各模塊間的級聯(lián)來完成的。 穩(wěn)壓電源的設(shè)計單片機(jī)的+5v電源的獲得可通過直流電或者交流電獲得，通過直流電獲得可直接用電腦USB接口、干電池及DC—DC的方式獲得，而本系統(tǒng)通過7805穩(wěn)壓電路將12V電壓轉(zhuǎn)換成5V直流電壓，輸出電壓穩(wěn)定，其最大輸出電流可為1A，能帶動一定的負(fù)載。三端IC是指這種穩(wěn)壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。用7805三端穩(wěn)壓IC來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜。7805的引腳圖為31，其電路圖為32。 變壓器輸出端的12V電壓經(jīng)電容濾波，在電容C1兩端大約會有11V多一點(diǎn)的電壓，假如從電容兩端直接接一個負(fù)載，當(dāng)負(fù)載變化或交流電源有少許波動都會使C1兩端的電壓發(fā)生較大幅度的變化，因此要得到一個比較穩(wěn)定的電壓，還需在這里接一個三端穩(wěn)壓模塊7805。 三端穩(wěn)壓器前后面各接一個104電容C1和C3，有濾波和阻尼的作用。系統(tǒng)電源電路如圖34所示。下面以AD9851芯片為中心加以討論。AD9851 是在 AD9850 的基礎(chǔ)上，做了一些改進(jìn)以后生成的具有新功能的 DDS 芯片。AD9851 是由數(shù)據(jù)輸入寄存器、頻率/相位寄存器、具有 6 倍參考時鐘倍乘器的 DDS 芯片、10位的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、內(nèi)部高速比較器這幾個部分組成。這個高速 DDS 芯片時鐘頻率可達(dá) 180MHz， 輸出頻率可達(dá) 70 MHz，分辨率為 。PGND：6 倍參考時鐘倍乘器地。WCLK：字裝入信號，上升沿有效。FREFCLOCK：外部參考時鐘輸入。在直接方式中，輸入頻率即是系統(tǒng)時鐘；在 6 倍參考時鐘倍乘器方式，系統(tǒng)時鐘為倍乘器輸出。AVDD：模擬電源(+5Ｖ)。 DVDD：數(shù)字電源(+5Ｖ)。 VOUTN：內(nèi)部比較器負(fù)向輸出端。 VINN：內(nèi)部比較器的負(fù)向輸入端。DACBP：DAC 旁路連接端。 IOUT：內(nèi)部 DAC 輸出端。低電平清除 DDS累加器和相位延遲器為 0Hz 和 0 相位，同時置數(shù)據(jù)輸入為串行模式以及禁止 6 倍參考時鐘倍乘器工作。默認(rèn)狀態(tài)為低電平，此時先傳送最高位，若為高電平則先傳送最低位。 圖36 控制字串行輸入時序圖在串行輸入方式,WCLK上升沿把25引腳的一位數(shù)據(jù)串行移入,當(dāng)移動40位后,用一個FQ_UD脈沖即可更新輸出頻率和相位。AD9851的復(fù)位(RESET)信號為高電平有效,且脈沖寬度不小于5個參考時鐘周期。圖37 控制字并行輸入的時序圖在并行裝入方式中,通過8位總線D0D7將可數(shù)據(jù)輸入到寄存器,在重復(fù)5次之后再在FQUD上升沿把40位數(shù)據(jù)從輸入寄存器裝入到頻率/相位數(shù)據(jù)寄存器(更新DDS輸出頻率和相位),同時把地址指針復(fù)位到第一個輸入寄存器。 單片機(jī)（AT89S52）控制電路AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。片上Flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash、256字節(jié)RAM、32 位I/O 口線、看門狗定時器、2個數(shù)據(jù)指針、三個16 位定時器/計數(shù)器、一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)、全雙工串行口、片內(nèi)晶振及時鐘電路?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時器/計數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。一般單片機(jī)需外接一個時鐘電路和一個復(fù)位電路，其設(shè)計為下： 時鐘電路圖38 時鐘電路 XTAL1是片內(nèi)振蕩器的反相放大器輸入端，XTAL2則是輸出端，使用外部振蕩器時，外部振蕩信號應(yīng)直接加到XTAL1，而XTAL2懸空。晶振的頻率可以在1MHz24MHz內(nèi)選擇。AT89C52中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。片外石英晶體或者陶瓷諧振器及電容CC2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。 復(fù)位電路 AT89C52的外部復(fù)位電路有上電自動復(fù)位和手動按鍵復(fù)位。手動按鍵復(fù)位又分為按鍵電平復(fù)位和按鍵脈沖復(fù)位。電路圖如下圖所示：圖39 復(fù)位電路 單片機(jī)控制電路圖 圖310 單片機(jī)控制電路原理圖P0口：P0口是一個8位漏極開路的雙向I/O口。對P0端口寫“1”時，引腳用作高阻抗輸入。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。程序校驗時，需要外部上拉電阻。對P1 端口寫“1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。此外，（）和時器/計數(shù)器2的觸發(fā)輸入（），在flash編程和校驗時，P1口接收低8位地址字節(jié)。能驅(qū)動4個TTL 邏輯電平。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流。在這種應(yīng)用中，P2口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在flash編程和校驗時，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號。 I/O方式并行接口I/ O方式的并行接口電路比較簡單,但占用單片機(jī)資源相對較多,圖311是I/O方式并行接口的電路圖,AD9851的數(shù)據(jù)線D0~D7與P1口相連, (10引腳)(11引腳)相連,所有的時序關(guān)系均可通過軟件控制實(shí)現(xiàn)。1602型LCD的接口信號說明，： LCD1602接口說明編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地9D2Data I/O2VDD電源正極10D3Data I/O3VL液晶顯示偏壓信號11D4Data I/O4RS數(shù)據(jù)/命令選擇端（H/L）12D5Data I/O5R/W讀寫選擇端（H/L）13D6Data I/O6E使能信號14D7Data I/O7D0Data I/O15BLA背光源正極8D1Data I/O16BLK背光源負(fù)極讀狀態(tài)：輸入：RS=L，RW=H，E=H 輸出：D0～D7=狀態(tài)字讀數(shù)據(jù)：輸入：RS=H，RW=H，E=H 輸出：無寫指令：輸入：RS=L，RW=L，D0～D7=指令碼，E=高脈沖 輸出：D0～D7=數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)：輸入：RS=H，RW=L，D0～D7=數(shù)據(jù)，E=高脈沖 輸出：無 LCD與單片機(jī)的連接圖312 LCD與單片機(jī)的接口電路在實(shí)際的接線中，1602的DB0—DB7與89S52的P0口相接，R/。 低通濾波器的設(shè)計為了使輸出的頻率不受外界和一些雜波的干擾，需用一個低通濾波器(LPF)濾除高次諧波。其中巴特沃斯濾波器通帶最平坦，它的通帶內(nèi)沒有紋波，在靠近零頻處，有最平坦通帶，趨向阻帶時衰減單調(diào)增大，缺點(diǎn)是從通帶到阻帶的過渡帶最寬，對于帶外干擾信號的衰減作用最弱，過渡帶不夠陡峭，因此它適用于對通帶要求較高，而去除的頻率離通帶較遠(yuǎn)的情況。橢圓濾波器不僅通帶內(nèi)有起伏，阻帶內(nèi)也有起伏，而且過渡帶陡峭。具體電路圖如圖313所示。好的軟件設(shè)計能夠充分發(fā)揮微控制器的運(yùn)算和邏輯控制功能，從而提高儀器的精度和使用的方便性。程序流程圖如下： 圖41 程序流程圖 鍵盤掃描流程圖圖42 按鍵1掃描流程圖如圖所示，鍵盤初始化后掃描鍵盤，依次掃描3個按鍵，每個按鍵都編有延時去抖的程序，如果1鍵按下，則LCD輸出sine、squrae、Train，而調(diào)用輸出各波形子程序。如果3鍵按下，則頻率減小。 LCD的顯示 圖44 1602的顯示流程圖本系統(tǒng)采用的1602的液晶顯示，可顯示兩行數(shù)據(jù)，每行16個數(shù)據(jù)。但要注意，1602是一個慢顯示，所以對其讀寫數(shù)據(jù)需要一定的延時，以待其完全接收。第二行顯示同理。、圖52 仿真結(jié)果2控制按鍵2則可以減小頻率。圖55 仿真結(jié)果5圖56 仿真結(jié)果6 結(jié)論畢業(yè)設(shè)計完成的主要工作是完成單片機(jī)控制AD985產(chǎn)生3種波形信號，并能在LCD上顯示出相對應(yīng)的頻率，且使頻率在0～20MHz的范圍內(nèi)能以1Hz為步長進(jìn)行調(diào)整。在設(shè)計方案中，結(jié)合單片機(jī)的功能特點(diǎn)及其控制特性，以單片機(jī)作為控制的核心，實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)與個功能模塊的連接。結(jié)果表明，所設(shè)計的電路和軟件能完成基本的測試功能。（2）能輸出波形較好的正弦波、方波和三角波。DXP電路設(shè)計教程. 電子工業(yè)出版社，2005[4] 孫育才. MCS51系列單片機(jī)及應(yīng)用（第4版）．東南大學(xué)出版社，2004[5] 閻石. 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第5版）.清華大學(xué)出版社，2005[6] 譚浩強(qiáng). C語言程序設(shè)計（第3版）.清華大學(xué)出版社，2005[7] 鄭學(xué)堅、周斌. 微型計算機(jī)的原理及應(yīng)用. 清華大學(xué)出版社，2002[8] 胡偉、季曉衡．單片機(jī)c程序設(shè)計及應(yīng)用實(shí)例．北京人民郵電出版社．2003附錄附錄1 硬件原理圖附錄2 程序////// 程序 ////// include include include sbit ad9851_w_clk =P2^2。 //sbit ad9851_rest =P2^0。 ////P1為8位數(shù)據(jù)口//***************************************************//// ad9851