信号发生器是一种历史最为悠久的测量仪器早在二十年代

绪论信号发生器是一种历史最为悠久的测量仪器。早在二十年月，当电子设备刚开头示波器等相比)，因此进展速度较慢。直到1964生器。的进展。频率合成技术的进展频率源是现代电子系统的重要组成局部,在通信、雷达、导航、电子对抗等很多率源已无法将其满足[1]。频率输出。203070年的历史，频率合成是时频测控技术中的重要技术之一[2]。现代的战斗从根本上是敌我双方高科的核心局部——频率合成器更加成为整个电子战斗的关键所在。〔第一代〔其次代等几种。率合成(DDS),具有输出频率转换时间(可达纳秒量级)短、频率区分率高(可达微赫兹级)、输出相位噪声低、集成度高、功耗低、体积小、实施调制敏捷、性价比高、生DDSDDS进展,目前已广泛应用于各类电子设备中。频率合成技术的分类〔DS〕〔锁相式频率合成〔PLL〕[3]。早期的频率合成承受直接的方式，是由一个或多个晶体振荡器经过分多个频率精度和稳定度都一样的频率源是格外困难的，所以直接相关式应用较多。PLL根本由四局部组成：高稳定晶振参考源、鉴相器、低通滤波器和压控振荡器[4]。输出频带宽可达上千兆赫，频率区分率PLL构造简洁、易于集成、输出频带宽、频谱纯度好，但锁相环本〔频率区分率〕与频率转换时间的冲突难以VCO法等多种改进技术。DDS〔DirectDigitalSynthesis〕2070合成法，它将先进的数字处理技术和方法引入信号合成领域，是近年来随着数字集成率合成，承受数字取样技术，将参考信号的频率、相位、幅度等参数转变为一组取样DDS选方案之一。在通信、电子、雷达、制导、仪器仪表等领域应用广泛，各种基于DDS技术的集成芯片也层出不穷。DDS的工作原理实质上是以参考频率源〔系统时钟〕对DDS通过转变调用ROM表中频率掌握字的地址，来实现不同频率输出的目的。同时在DDS芯片输出端增加一个低通滤波器，可以到达抑制杂散的效果，最终得到所要求输出的波形。该技术把一系列全数字形式的信号DAC接频率合成器主要用于数字信号源，上下变频器以及数字锁相环等电路中。它承受了DDSROMD/ADDS很宽，频率转换时间极短ns，频率区分率很高〔可达uHz于集成，输出相位连续，频率、相位和幅度均可实现程控[5]。DDS率合成技术的优越性能和特点，成为现代频率合成技术中的佼佼者。DDSDDS技术已经成为频率合成技术的首选方案之一，在通信、电子、雷达、DDS技术的集成芯片也层出不穷。在这ADAD9852。DDSDAC转换成连续信号[6]。DDS芯片能够与计算机严密结合在一起，充分发挥软件的作用。在实际应用中，DDS芯片进展掌握，实现合成频率的输出。DDS的1-1来表示[7]。DDS在一系列性能指标方面远远超过了传统频率合成技术所能到达的水平，为系统供给了优于模拟信号源的性能。实现DDS的方案很多，主要有承受高性能DDS单片电路的解决方案，如NalogFPGA芯片的解决方案。图1-1 DDS的根本原理DDS〔1〕延时时间所打算，转换时间很短。。相位连续。DDS〔即累加器累加步长而不需转变原有的累加值，故转变频率时相位是连续的。相位噪声小。DDS的相位噪声主要取决于参考源的相位噪声。掌握简洁、稳定牢靠。系统总体设计方案论证与选择现方波。CPLDCPLD芯片DDSDDS片。方案三：基于DDS〔系统时钟〕对相位进展等可控间隔的采样。利用单片机寻址相应的频率掌握字，输入DDSROMDDS第三种方案来设计。方案设计总思想〔如图2-1所示51AT89C51LED显示频率值。单片机的P0口作为与AD9852进展通讯的口，P1口作为键盘的输入，P2口作为LED的段选驱动输出，P3口其中三条线作为138译码器的输入以输出驱动位选，AD9852的通信口。数据/地址复用口〕DDSAD985274LS373ALE74LS373ALEAD9852接。P1P1使场效应管截止，这样才能当作输入口来使用。P28直接驱动只能点亮一个数码管中的一段。缘由就在于段选端供给了足够大的电流，而位选端却不能全部承受，就像是在用大管子注水而只用小管子接水一样，因此电流就以增大位选端电流的承受力量。同时，由于译码器输出的是低电平有效，三极管与其以使三极管工作。P0，P1，P2P3I/OP3.4口作为38译码器的A，B，C输入端使用，译码器得输出经过三极管推动后作为〔P3138；P3.5，P3.6，P3.7AD9852AD9852CMOS+3.TTLPHILIPS74LVT245B作为+5V电源下的规律电平到＋3.3V规律电平的转换器件。AD9852内部存放器，经过AD9852内部处理后，通过一个低通滤波器输出正弦波信号，将这个正弦波信号再送回AD9852内部的高速比较器整形后就会得到所需要的方波信号。2-1系统框图DDSD/A2-2所示：2-2七阶椭圆函数低通滤波器DDS芯片输出端IOUT1接七阶椭圆函数低通滤波器后，就能得到正弦波。再通过内部高速比较器的反向输入VINNVINPVOUT单元电路设计单片机的掌握局部单片机产品的比较8031〔内部805〔HMOS630mW，89C515〕和8751MCS-5189S51、89C51AT89C51DDSDDSAD9852DDSAT89C51AT89C51是一种带4K字节闪耀可编程可擦除只读存储器〔FPEROM—FlashProgrammableandErasableReadOnlyMemory〕CMOS8理器，俗称单片机。该器件承受ATMELMCS-518CPUATMELAT89C51性高且价廉的方案。AT89C51MCS-51兼容4K字节可编程闪耀存储器寿命：1000写/擦循环数据保存时间：10年128 8RAM32I/O线16位定时器/计数器6个中断源可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路AT89C51管脚说明AT89C513-1。P0：P08I/O8TTL它可以被定义为数据/地址的第八位。/74LS373需要的数据值。8I/O，P1外部下拉为低电寻常，将输出电流，这是由于内部上拉的原因。3-1AT89C511P2：P28I/O，P24个TTL门电路，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。P2LED地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进展读写时，P2P3：P38I/O4TTL电路。当P3“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3P3AT89C51P3.0RX〔串行输入口；P3.4T0〔定时/0〕P3.1TX〔串行输出口；P3.5T1〔定时/1〕P3.2/INT〔0；P3.6/WR〔外部数据存储器写选通〕P3.3/INT〔外部中断1； P3.7/RD〔外部数据存储器读选通〕但在这里，由于其他资源都被用到，就只用了它的第一功能——作为I/O口来使P3不过好在键盘扫描、键盘处理时间不长可以通过延时程序来实现。RST：RST间。当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低位FLASHALE1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要留意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALEALESFR8EH0。此时，ALEMOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。假设微处理器在外部执行状态ALE/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器PSEN内部反相放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反相振荡器的输出。振荡器特性XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出端。该反向放大器可以配置为3-2内部时钟方式XTAL1XTAL2两端跨接晶体或陶瓷谐振器，就构成了稳定的自激振荡器，其发出的脉冲直接送入内部时钟发生器。30pF，两端电容具有微调的作用。如承受外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一平要求的宽度。键盘显示单元键盘输入这里就需要用到键盘。按键构造有很多，如矩阵式键盘、独立式键盘。独立式按键是指直接用I/O口线构成的单个按键电路。每个独立式按键单独占有一I/OI/OI/O〔图3-I/O按键数量较多的时候，I/O口线铺张很大。所以在按键数量不多时常承受这种按键电路。穿插点上，行线、列线分别连接到按键开关的两端〔图3-。很明显，在按键数量较多的场合，矩阵式键盘和独立式键盘相比，要节约很多的I/O口线。在图3-3中，上拉电阻保证了按键闭合时，I/O口线有确定的高电平。矩阵式键盘的工作原理是：先Y0设置为低电平，再对这一列进展扫描。当有键按下时，就对应输出低电平，再Y1设置为低电平，重复以上动作就可以实现扫描。本设计方案中所承受的是2×8I/OI/O口线〔RXTTXI/O口线，也可以到达2×8RXTTXD图3-3 矩阵式键盘 图3-4 独立式键盘07号键是有效的，8F当0到7号键有键按下的时候，就将对应当键的低电平送入单片机以转变其状态；当RXT为低电平、TXD8F号键是有效的，07键是否按下，不会转变输出状态。当8到F号键有键按下的时候，就将对应当键的低电平送入单片机以转变其状态。此，键盘输入信息是与软件构造严密相关的。LEDLED〔发光二极管显示器〕LCD〔液的是单片机应用系统中普遍使用的LED显示器。LED显示器有静态显示和动态显示3-1LED段选码显示字符3-17LED共阴极段选码 共阳极段选码03FH C0H106H F9H25BH A4H34FH B0H466H 99H56DH 92H67DH 82H707H F8H87FH 80H96FH 90HLED显示亮度。LED显示器工作在静态显示方式下，共阴极或共阳极连接在一起接地或接+5V，83-5所示图3-5 四位LED静态显示NN*8I/OI/O口线资源较多，所以在位数较多时往往承受动态显示方式。LED动态显示方式间隔时间有关。在多位LED显示的时候，为了简化电路，降低本钱，通常将全部位的段选线并联在一起，由一个I/O口掌握，形成段选线的多路复用。而各位的共阴极I/O口线掌握，实现各位的分时选通。图3-6 四位LED动态显示电路8位LED动态显示电路只需要两个8位I/O口。其中一个掌握段选码，另一个掌握3-6LED动态显示电路。8LEDAT89C51P2口并行掌握输出七段译码显示器的段选信号，段选码输出的是要显示的相应字符的电平。因有限，所以通过P3口这个多功能口其中的三个引脚驱动74LS138译码器产生一个有并延迟一段时间，以造成视觉暂留的效果[13]。这样就不会消灭同时显示一个字符。单片机与AD9852的接口局部74LVT245B介绍+5VAD9852CMOS是+3.3V，所以存在TTLCMOS74LVT245B+5V+3.3V3-774LVT245B3-774LVT245B74LVT245B3-2，3-3。3-274LVT245B引脚号引脚标志名称和功能1DIR方向掌握输入端2,3,4,5,6,7,8,9A0-A7数据输入/输出端(A11,12,13,14,15,16,17,18B0-B7数据输入/输出端(B19OE允许输出访能端(低电平有效)10GND接地端20VCC电源端3-374LVT245B输入输入/输出/OEDIRAnBnLLAn=Bn输入LH输入Bn=An/OEDIRAnBnHXZZL：表示低电平；H：表示高电平；X：表示任意；Z：表示高阻态单片机与AD9852的接口局部AD9852P0AD9852数据/地址的复用口。一方面通过电平转换器向其传递数据，一方面通过地址锁存器74LVT245BAD9852WRBRDBT1IOUDCLKDDS

3-8单片机与AD9852DDSDDS技术是从相位概念动身直接合成所需波形的一种频率合成技术。它是以一个24-48DDS，是数字信号中信号综合的硬件实现问题。一个完整的DDS内部构造由频率掌握存放器、相位累加器、正弦“相位-幅度”ROMDAC等局部组成。参考时钟frNNKDDS[9]。frNK的关系为：f 0 2N

〔3-1〕KAD9852ROMKDDSf fr0 2N

〔3-2〕由于DDS的最大输出频率受奈斯特抽样定理限制，所以f fr 〔3-3〕MAX 2DDS输出信号的频率范围为：0~2fc/5[10]。在这里，我们要输出的最高频率为40MHz，因此可以推出我们需要的系统时钟频率为100MHzAD9852生产DDSQualcomm公司和ADI公司的产品性价比最高，SFDR，可以简化系统的设计，故本次设计最终选择了ADI公司的产品AD9852。AD9852是近年推出的高速芯片，具有小型的80管脚表贴封装形式〔引脚图见3-0.35CMOS300MHz，123-9AD9852交D/A转换器、两个4814位可编程相位移位存放器、正弦查询表〔0.022°，17、频带输出的平滑度为±0.1dB，并有单路FSKBPSK线性调频信号。它具有单脚FSKPSKHOLDFM3PSRMS12SHAPEDON／OFFKINGAD98524814300MHzAD98524～20300MHz300MHz钟源。AD98523．3V－40°C～＋85°C。AD9852AD98523-4[11]。3-4AD9852引脚号引脚标志引脚功能1,2,3,4,5,6,7,8D7-D0八位双向并行数据输入口9,10,23,24,25,73,74,79,80DVDD数字电源,常为+3.3V11,12,26,27,28,72,75,76,77DGND数字地,同AGND78,13,,35,57,58,63NC空脚14-191718192021222930

A5-A0A2/IORESETA1/SDOA0/SDIOI/OUDCLKWRB/SCLKRDB/CSBFSK/BPSK/HOLDSHAPEDKEYING

可编程存放器的六位并行地址输入.A0,A1,A2在串行方式下有其次功能非法程序协议的无应答串口总线复位端三线串行通信模式下,单向串口数据输出两总线串行传输模式下,双向I/OI/O下,在时钟的上升沿把数据传送并行方式下,把存放器数据读出;串行方式下,用作串口总线片选信号多功能脚,用于掌握存放器里模式的选择用此功能的时候应当在程序存放器中设初值31,32,37,38,44,50,54,60,65AVDD33,34,39,40,41,45,46,47,53

模拟电压源,59,62,66,6736,59,62,66,6736VOUT内部高速比较器的输出引脚42VINP内部高速比较器的正向输入引脚43VINN内部高速比较器的反向输入引脚48IOUT1DAC49IOUT1BDAC51IOUT2BDAC52IOUT2DAC55DACBPDAC56DACRsetDACRset=39.9/IouF61 PLLFILTER

串接3Ω0.01uF到AVDPin6参考源倍频PLLDIFF64NABLEREFCLKB入70入70S/PSELECT串并方式选择端71MASTERRESET掌握复位端3.4.4AD9852内部构造介绍

CLK

差分时钟使能端，高电平有效差分时钟的互补输入端单一的参考时钟输入或两个不同信号中的一个时钟输3-10AD9852ROM表、高速比较器及DAC组成。参考时钟信号AD98522MAXIMMAX9371，他可以将一般时钟信号转化成系统所需的差分时钟信号。3-10AD9852参考时钟倍频器这是一个可编程锁相环参考时钟倍频器,允许用户选择15MHz300MHz参考时钟倍频器功能可以跳过不用,直接从外部时钟源输入AD9852的系统时AD9852自参考时钟倍频器的输出,也可以来自“REFCLK”端；参考时钟可以单端输入也可差“DIFFCLKENABLE”端应分别设置为低电平或高电平。正弦查询表是一个可编程只读存储器(PROM),存储的是以相位为地址的一于正弦波中0°～360°范围的一个相位点。将相位存放器的输出与相位掌握字相加弦波幅度信号,驱动DAC,,以便输出频谱纯洁的正弦波信号[13]。AD9852DDSDACDACSINCSINC包络与脉冲流经过傅立叶变换的乘积，所以输出频谱中会有固有的畸变。内部和外部更时钟用户编程的掌握数据放在缓冲存放器里,要使缓冲DDS1/23232DDS〔或功能〕转变。更脉冲的周期为：(N+1)×(系统时钟周期×2) 〔3-4〕其中N是用户所编程的32位二进制值。通断整形键控“通断整形键控”功能使用户掌握数模变换器的输出幅度渐变上升和下降,可减小反冲频谱,幅度突变会在很宽的频谱范围内产生冲击,要用此功能首先使数字乘法器有效,输出幅度渐变可由内部自动进展,也可由用户编程掌握。keying”端是高电平,输出幅度线性增大到满Shapedkeying”端变为低电寻常,又线性降到零幅度。从零幅度到满幅的过渡时间由用户编程掌握,过渡时间是两个常数和一个变量的函数。变121211,需要21212121”输入时,输入信号乘以1212个可选值,各产生一个对应的输出幅度。最大输出幅度是RSET量分别是系统时钟周期和零到满幅度的212个步进量,其中系统时钟驱动斜率计数器。8(N+1)×(系统时钟周期×212) 〔3-5〕N85～28。12户可以任意方式直接编程幅度过渡外形[12]。I/O

并行I/O口工作方式 当S/PSELECT引脚为高电平的时候并行方式有效。口与工业标准的DSP端和独立的读/写掌握输入端构成了I/O口的端脚。串行I/O口工作方式 当S/PSELECT引脚为低电平的时候串行方式有效。AD9852是一个敏捷、同步、可以与很多工业标准的微处理器和微掌握器进展简洁串行通信。串行I/O口与很多转换格式相兼容，包括MOTOROLA公司的6905/11串口和INTEL8051SSRAD9852工作模式及功能AD9852在掌握存放器地址1FH处有三位选择模式位,可组成五种可编程工作模3-5。3-5可编程工作模式MODE2MODE1MODE0结果000SINGLE-TONE001FSK010RAMPEDFSK011CHIRP100BPSKSINGLE-TONE0Hz，01214可通过编程转变或调制，实现FM,AM,PM,FSK,PSK等操作。这时，只需设置FTW1〔04H-09H〕1FH不到信号输出的，由于DDSROMOSKINT,21H,22H,25H值由如下等式打算:FTW=输出频率×248/系统时钟频率 式〔3-6〕频率用HZ表示,频率掌握字FTW是十进制数算频率变化时相位是连续的,这就是说频率用的是旧频率的最终相位作为起始相〔48〔12、输出相位〔14。无过渡频移键控模式中选择这种模式时,DDS1FSK1；2F2“FSK调模式。F1F2率扫描过程或者说是“倾斜过渡”,此处“倾斜”一词表示频率扫描是线性的。线性式中的一种,非线性的频率过渡可通过快速分段地转变线性扫频斜率的方法来实现。F1F2出很多中间频率。Chirp模式两点相移键控模式两点〔二元或两相位〕相移键控意思是在预先设置好的两个14AD9852D/ABPSK”端的1；2。我们所要求的输出波形是正弦波与方波，因此选择单调模式〔000〕AD9852的工作原理工作时，首先要将频率掌握字，选择工作模式，及各种功能命令字写的存放器内，然后由外部或内部〔可编程设置〕的更时钟，将掌握字、命令字送入AD9852的DDS核心执行。000〕模式，在04～09H存放器设置频率掌握字FTWI后，由单片机给IOUDCLK端一个上升沿脉冲就可以将掌握字、命令字送入AD9852的DDS核心执行，产生所设置的频率的正弦信号。fcKNROMROMD/AROMDDS滤波电路的设计DDS3-113-11七阶椭圆函数低通滤波器在设计中，其中一个滤波器输出作为VINNVINP输出我们需要的方波信号。电路调试单元硬件电路调试比较便利。LED7LED6连线还必需要留意电源的极性错误，电源与接地之间的电压幅值是否正常，正常状况下是在+5至+4.8V之间。在进展完之后，将IC集成块插入插槽〔留意不要插反常进展。联机调试联机仿真调试过程中，我们借助仿真开发工具来开发应用软件，对硬件电路进展TKSDebugger来进展。在软硬件结合调试的过程中，刚开头没有反响，程序没有写入到仿真器中，觉察是单片机与仿真器没有连接好。后来在模块调试中只有前四位数码管正常，原来是硬件连线上高位线断了，使Y4～Y7。在调试的过程中，线与线之间触遇到了一起，造成了短到达设计目标。结论LEDDDS信实现不同频率的方波、正弦波的输出。该系统可分为键盘输入模块，LEDDDS模块。键盘输入模块和LED箱来验证电路，LED被点亮。在板子焊接完成后，调试中觉察不少问题，如连线出错，接线短路、开路等，但都被逐一解决。在本次设计的过程中，让我学到了很多书本上不曾学到的学问。在对理论理解作中脚踏实地，一丝不苟，抓住每个细节做好每件事情。附录A 系统原理图D C B ADNGA8DDV8FAF u 2

BTT2 UUOOIIOID DD NV GA AF

PNNVV50R1D3DN0NG 9A000

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09876543210987654321 1 065555555555444444444 4 1JA 3e T 9DDCCtPDDBDBe T 9DNNNsRBDN2D1 NNNDNNN

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DNGA 33 DVDNGA 23 D 0VDDVA 13 A 10DDVA 03 3092 D 9G82 NGDNGD 72 DDNGD 62E T DNGD 52 E VE L DDVD 42 D 0V

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