【正文】 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(guò)一個(gè)外接電阻 RSET 調(diào)節(jié) ,調(diào)節(jié)關(guān)系為： setset RVI 24 ?? （ 41） Rset 的典型值是 。其系統(tǒng)功能如圖 411 所示。在 125MHz 的時(shí)鐘下 , 32 位的頻率控制字可使 AD9850的輸出頻率分辨率達(dá) 。、90176。、 176?；蜻@些值的組合進(jìn)行調(diào)整 [6]。這 40 位控制字可通過(guò)并行方式或串行方式輸入到 AD9850,在并行裝入方式中 ,通過(guò) 8位總線 D0…D7 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(shí)把地址指針復(fù)位到第一個(gè)輸入寄存器。 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(dòng) 40位后 ,用一個(gè) FQ_UD 脈沖即可更新輸出頻率和相位。 AD9850 的參考時(shí)鐘頻率一般遠(yuǎn)高于高速 DDS 8 位 *5 并行裝入 頻率 /相位數(shù)據(jù)寄存器 數(shù)據(jù)輸入寄存器 10 位 DAC 32位頻率控制字 相位控制字 并行裝入 串行裝入 1 位 *40 串行裝入 參考時(shí)鐘輸入 主復(fù)位 頻率更新及數(shù)據(jù)寄存器復(fù)位 模擬輸出 字裝入時(shí)鐘 +VS +GND DAC RSET 模擬輸入 + CLOCK OUT /CLOCK OUT 比較器 AD9850 頻率、相位和控制數(shù)據(jù)輸入 圖 46 AD9850 系統(tǒng)功能圖 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 15 單片機(jī)的時(shí)鐘頻率 ,因此 AD9850 的復(fù)位 (RESET)端可與單片機(jī)的復(fù)位端直接相連[8]。 單片機(jī)與 AD9850 的接口 AD9850有兩種與微機(jī)并行打印口相連的評(píng)估版 ,并配有 Windows下運(yùn)行的軟件 ,可以作為應(yīng)用參考 ,但運(yùn)用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì) DDS 的控制與微機(jī)實(shí)現(xiàn)的控制相比 ,具有編程控制簡(jiǎn)便、接口簡(jiǎn)單、成本低 ,容易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的小型化等優(yōu)點(diǎn) ,因此普遍采用 MCS51單片機(jī)作為控制核心來(lái)向 AD9850 發(fā)送控制字。并行接口 I/ O 方式的并行接口電路比較簡(jiǎn)單 ,但占用單片機(jī)資源相對(duì)較多 ,AD9850 的數(shù)據(jù)線 D0~D7 與P2 口相連 , FQ_UD 和 W_CLK 分別與 (10 引腳 )和 (11 引腳 )相連 ,RESET 與單片機(jī)的 相連，所有的時(shí)序關(guān)系均可通過(guò)軟件控制實(shí)現(xiàn)。常用的濾波器的頻率響應(yīng)有三種 :巴特沃斯型 （ Butterworth） ，切比雪夫型 (Chebyshev)和橢圓型 (Cauer)。切比雪夫?yàn)V波器在通帶內(nèi)衰減在零值和一個(gè)上限值之間做等起伏變化，阻帶內(nèi)衰減單調(diào)增大，帶內(nèi)有起伏，但過(guò)渡帶比較陡峭 。比較起來(lái)，橢圓濾波器性能更好，本設(shè)計(jì)中采用的是橢圓濾波器 [10]。 圖 47 濾波電路 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 16 鍵盤(pán)控制模塊 本設(shè)計(jì)采用 4*4 數(shù)字矩陣鍵盤(pán)對(duì)波形的進(jìn)行控制，掃描的方法確定按鍵，然后對(duì)按鍵進(jìn)行處理，因?yàn)椴捎玫逆I盤(pán)沒(méi)有去抖功能， 用延時(shí)程序來(lái)給鍵盤(pán)去抖。1602 型 LCD 顯示模塊具有體積小，功耗低，顯示內(nèi)容豐富等特點(diǎn)。例如屏的第一行的亮暗由 RAM 區(qū) 的 000H—— 00FH 的 16 字節(jié)的內(nèi)容決定，當(dāng)（ 000H） =FFH 時(shí)，則屏幕的左上角顯示一條短亮線，長(zhǎng)度為 8 個(gè)點(diǎn)；當(dāng)（ 3FFH） =FFH 時(shí)，則屏幕的右下角顯示一條短亮線；當(dāng)（ 000H） =FFH，（ 001H） =00H，（ 002H） =00H，??（ 00EH） =00H，（ 00FH）=00H 時(shí)，則在屏幕的頂部顯示一條由 8 段亮線和 8 條暗線組成的虛線。 字符的顯示：用 LCD 顯示一個(gè)字符時(shí)比較復(fù)雜，因?yàn)橐粋€(gè)字符由 6 8 或 8 8點(diǎn)陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個(gè)位置對(duì)應(yīng)的顯示 RAM 區(qū)的 8 字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為“ 1”，其它的為“ 0”，為“ 1”的點(diǎn)亮，為“ 0”的不亮。但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來(lái)說(shuō)，顯示字符就比較簡(jiǎn)單圖 48 鍵盤(pán)控制電路 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 17 了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在 LCD 上開(kāi)始顯示的行列號(hào)及每行的列數(shù)找出顯示 RAM 對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo)，在此送上該字符對(duì)應(yīng)的代碼即可。 1602LCD 引腳與時(shí)序 字符型液晶顯示模塊是一種專(zhuān)門(mén)用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式 LCD，目前常用 16*1， 16*2， 20*2 和 40*2 行等的模塊。 1)1602LCD 的基本參數(shù)及引腳功能 1602LCD 分為帶背光和不帶背光 兩種，基控制器大部分為 HD44780，帶背光的比不帶背光的厚，是否帶背光在應(yīng)用中并無(wú)差別，兩者尺寸差別如下圖： 圖 49 LCD 尺寸 2)LCD1602 主要技術(shù)參數(shù)： 顯示容量 :16 2 個(gè)字符 芯片工作電壓 :— 工作電流 :() 模塊最佳工作電壓 : 字符尺寸 : (W H)mm 3)引腳功能說(shuō)明 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 18 1602 型 LCD 可以顯示 2 行 16 個(gè)字符，有 8 位數(shù)據(jù)總線 D0～ D7 和 RS， R/W，EN 三個(gè)控制端口， 工作電壓為 5V，并且具有字符對(duì)比度調(diào)節(jié)和背光功能 [6]。 第 2 腳： VDD 接 5V正電源。 第 4 腳： RS 為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。當(dāng)RS 和 R/W共同為低電平時(shí)可以寫(xiě)入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng) RS 為高電平 R/W為低電平時(shí)可以寫(xiě)入數(shù)據(jù)。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。 第 16 腳：背光源負(fù)極。 VL 與地之間接一個(gè) 10K 的滑動(dòng)變阻器來(lái)到 1602初始顯示的調(diào)節(jié)。（說(shuō)明 1 為高電平， 0 為低電平） 指令 1：清顯示，指令碼 01H，光標(biāo)復(fù)位到地址 00H 位置 指令 2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址 00H 指令 3：光標(biāo)和顯示位置設(shè)置 I/D，光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移，S：屏幕上所有文字是否左移或右移，高電平表示有效，低電平表示無(wú)效。 D：控制整體的顯示開(kāi)與關(guān)，高電平表示開(kāi)顯示，低電平表示關(guān)顯示。 指令 5：光標(biāo)或顯示移位 S/C ：高電平時(shí)顯示移動(dòng)的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo) 指令 6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時(shí)為 4 位總線，低電平時(shí)為 8 位總線 N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)為雙行顯示， F：低電平時(shí)顯示 5X7 的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示 5X10 的顯示字符。 指令 8： DDRAM 地址設(shè)置 。 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 20 的 RAM 地址映射及標(biāo)準(zhǔn)字庫(kù)表 液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。 例如第二行第一個(gè)字符的地址是 40H，那么是否直接寫(xiě)入 40H 就可以將光標(biāo)定位在第二行第一個(gè)字符的位置呢？這樣不行，因?yàn)閷?xiě)入顯示地址時(shí)要求最高位 D7恒定為高電平 1 所 以 實(shí) 際 寫(xiě) 入 的 數(shù) 據(jù) 應(yīng) 該 是 01000000B （ 40H ）+10000000B(80H)=11000000B(C0H)。每次輸入指令前都要判斷液晶模塊是否處于忙的狀態(tài)。 A/D 轉(zhuǎn)換模塊 信號(hào)的幅值是由 AD 轉(zhuǎn)換模塊處理得到，由于單片機(jī)的口資源有限，我們采用以 PCF8591 芯片為核心的 AD 處理模塊。PCF8591 具有 4 個(gè)模擬輸入、 1 個(gè)模擬輸出和 1 個(gè)串行 I2C 總線接口。 PCF8591 主要性能指標(biāo)： 單電源供電， PCF8591 的操作電壓范圍 ， 低待 機(jī)電流， 通過(guò) I2C 總線串行輸入 /輸出， PCF8591 通過(guò) 3 個(gè)硬件地址引腳尋址，PCF8591 的采樣率由 I2C 總線速率決定， 4 個(gè)模擬輸入可編程為單端型或差分輸入，8bit 逐次逼近 A/D 轉(zhuǎn)換器，自動(dòng)增量頻道選擇等特點(diǎn)。 程序流程圖如下： 圖 51 程序流程圖 DDS 的時(shí)鐘頻率很高，對(duì)周?chē)娐酚幸欢ㄓ绊?，在電路中 采取了一些抗干擾措施，如：引線盡量短，減少 交叉，每個(gè)芯片的電源與地之間都解憂去耦電容，數(shù)字地與模擬地分開(kāi)。 主程序輸入 初始化 LED 顯 示 鍵盤(pán)掃描 是否有鍵按下？ 處理按鍵 頻率字修改 AD9850 數(shù)據(jù)更新 開(kāi)始 結(jié)束 否 是 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 22 軟件調(diào)試 本系統(tǒng)的軟件調(diào)試 可以在 Keil uvision2 的 環(huán)境中完成 ， Keil 系統(tǒng) 為軟件的開(kāi)發(fā)和調(diào)試提供了良好的用戶(hù)界面和強(qiáng)大的功能 ，程序 調(diào)試無(wú)誤后 ， 可以裝入 Proteus中進(jìn)行仿真，也 可以直接下載到單片機(jī) 中進(jìn)行 調(diào)試。 keil 編程工具介紹 隨著單片機(jī)開(kāi)發(fā)技術(shù)的不斷發(fā) 展，從普遍使用匯編語(yǔ)言到逐漸使用高級(jí)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，單片機(jī)的開(kāi)發(fā)軟件也在不斷發(fā)展， Keil 軟件是目前最流行開(kāi)發(fā) MCS51 系列單片機(jī)的軟件。運(yùn)行 Keil 軟件需要 Pentium 或以上的 CPU， 16MB 或更多 RAM、20M 以上空閑的硬盤(pán)空間、 WIN9 NT、 WIN20 WINXP 等操作系統(tǒng)。 Keil使用 “工程 ”（ Project）的概念，對(duì)工程（而不能對(duì)單一的源程序）進(jìn)行編譯 /匯編、連接等操作。首先選擇菜單 File/New，在源程序編輯器中輸入?yún)R編語(yǔ)言或 C 語(yǔ)言源程序（或選擇 File/Open，直接打開(kāi)已用其它編輯器編輯好的源程序文檔）并保存，注意保存時(shí)必須在文件名后加上擴(kuò)展名 .asm或 .c；然后選擇菜單 Project/New Project，建立新工程并 保存；工程保存后會(huì)立即彈出一個(gè)設(shè)備選擇對(duì)話框，選擇 CPU 后點(diǎn)確定返回主界面。加入文件后點(diǎn) “close”返回主界面，展開(kāi) “Source Group1”前面 “+”號(hào)，就會(huì)看到所加入的文件，雙擊文件名， 即可打開(kāi)該源程序文件。工程設(shè)置后按 F7 鍵（或點(diǎn)擊編譯工具欄上相應(yīng)圖標(biāo)）進(jìn)行編譯 /匯編、連接以及產(chǎn)生目標(biāo)文件。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到 Keil C51唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 23 生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。 STCISP 下載工具介紹 STCISP 是一款單片機(jī)下載編程燒錄軟件，是針對(duì) STC 系列單片機(jī)而設(shè)計(jì)的，可下載 STC89 系列、 12C2052 系列和 12C5410 等系列的 STC 單片機(jī)，使用簡(jiǎn)便，現(xiàn)已被廣泛使用。 軟件界面如圖 52 所示： 圖 52 軟件界面 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 24 6 硬件電路制作 本次論文設(shè)計(jì)的原理圖繪制和 PCB制作所采用的軟件是 Protel99SE。因而今天的 Protel 最新產(chǎn)品已不是單純的 PCB（印制電路板）設(shè)計(jì)工具，而是一個(gè)系統(tǒng)工具，覆蓋了以 PCB 為核心的整個(gè)物理設(shè)計(jì)。 原理圖的繪制 1) 創(chuàng)建一個(gè)新的設(shè)計(jì)文件管理庫(kù) 執(zhí)行 FILE|NEW 命令新建一個(gè)管理數(shù)據(jù)庫(kù)文件，選擇 SCHEMATIC DOCUMENT 圖標(biāo)，單擊 OK。執(zhí)行主菜單的 DESIGN|ADD REMOVE LIBRARY 命令或單擊左側(cè)設(shè)計(jì)管理器的 ADD|REMOVE 按鈕。 4) 修改元件參數(shù) 5) 保存原理圖 電路實(shí)現(xiàn)的基本步驟 1)單片機(jī)方案設(shè)計(jì) 。本系統(tǒng)的原理圖繪制和 PCB 繪制都是在 Protel99se 中完成。 4)程序的 燒錄和 調(diào)試 。 ：頻率 1000HZ，幅度 2V，波形如圖 63 所示。 圖 63 方波波形圖 圖 64 失真的 方波波形圖 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 27 7 結(jié) 論 在本設(shè)計(jì)過(guò)程中，我 翻閱了 大量的相關(guān)書(shū)籍及資料，不僅從中收獲了相關(guān)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，還掌握了很多高效的學(xué)習(xí)方法。 在調(diào)試的過(guò)程中，從老師那里學(xué)到了調(diào)試應(yīng)該遵循的步驟和相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)。 通過(guò)本次設(shè)計(jì) 實(shí)踐，不僅豐富了我的知識(shí)還開(kāi)闊了我的視野。 ，要合理的布局，方便后面的焊接工作和調(diào)試中的查錯(cuò)。 、特點(diǎn)及其應(yīng)用。能夠很好的節(jié)約時(shí)間，效率也挺高。 ：先檢查硬件電路是否準(zhǔn)確無(wú)誤的連接好，然后檢查硬件電路的最小系統(tǒng)是否正常工作，接著編寫(xiě)一些測(cè)試程序去檢測(cè)電路中各個(gè)芯片是否正常工作，最后再調(diào)試程序。 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 28 參考文獻(xiàn) [1] 劉抒珍