基于AD9833的程控DDS信号发生器设计

摘要设计了频率合成器，单片机STC89C52为过程控制和任务控制中心，并采用AD8055频率，误差在1%以内。还可以实现波形切换和幅值可调的功能。设计表明该DDS信号关键词：DDSAD9833信号发生器单片机。1.1论文选题背景及研究意义更新。于是终于迎来了第三代的频率合成技术即直接数字频率合成技术。自1930年是需要通过相位和寻找正弦函数表。最终，由D/A转换来输出模拟波形。当时钟是使用DDS技术的发生器比使用直接(DS)和锁相环(PLL)前两代的频率合成技术的定性，而不是组合频率。它是在20世纪40年代初在线性伺服回路控制理论的基础上用产生信号。在1970s,这项技术初次出现，频率合成技术步入第三代的篇章。直接以输出更多种调制信号、全数字化从而结构简单等优势。在1971年就出现了DDS的概念，但DDS的迅猛发展和广泛运用是在90年代。电子设计电气工程及其自动化技杂散可以达到-70~-90dBc,相对应的是输出的频率降低。而使用倍频或者是变频，虽然输出频率得以加大，但是杂散也会随之加大。所以如何使杂散减小依然是高频20世纪80年代以来，DDS产品在世界各国得到了广泛的发展。随着电路制作工输出频率可调步长为10Hz,系统误差要控制在1%以内。第2章原理部分设计2.1系统方案设计与论证2.1.1函数信号发生器的实现方法：方案2:由晶体管和通用器件(如运算IC)组成的发生器，其中运算IC的使用比2.1.2基于DDS的智能信号发生器设计方案主要有以下3种：2.1.3主控芯片的方案论证与选择方案1:第一中应用到的是AT89c51单片方案2:采用STC89C52,它与第一种方案利用的AT功能很相似，但与AT相比2.1.4显示模块的方案论证与选择为了更好地实现本次毕业设计，选用第二种方案选取1602作为显示模块。2.2原理部分K顿率寄存器M正弦查表ROM换器相位寄存器低通滤制字(1)高频精度高。DDS的频率分辨率在Fc不变的情况下就只要相位累加器的字长(最高可以达到2N的)可以影响到。可以根据字长的大小，在理论上频率精度就可(2)频率切换灵敏，速度达到us量级。滤波器的频率范围可以决定设置的频率(3)在频率切换时，相位可以继续输出。(4)输出的正交信号频带宽。(5)相位准确。(6)生产的波形多样化。(7)多种数字调制都可以做到。数字信号可以控制信号的幅度与相位，相位累(8)高度集成。DDS几乎所有组件(除了滤波器)都可以利用数字信号进行处寄存器位数为28,功耗达到20MW;输出频带高达12.5MHz;时钟频率输入为25MHz所有幅度信息，将这个幅度信息进行数模转换输出模拟信号。每过228/K个采样时/波形生成，可以测量气流体，作为传感器，AMDDIWoD单物控艱率!园单口屋程捕逻国20)位据都每器板上加5其际M2.3硬件原理与框图本文提出了以DDS为核心器件的全数控功能信号发生器的设计方案。根据可调频率输出控制范围和输出频率步长的要求，选用美国A/D公司的AD9833。系统模块的组成由键盘显示模块，稳压电源模块，串口下载模块、单片机控制模块，AD9833波形生成模块和AD8055运算放大模块构成。串口下载模块用于下载软件，软件编程频率信息转换并输出到芯片AD9833等，实现了良好的人机交流功能。键盘的输入的所需的波形和频率。运输放大器使用AD8055处理AD9833的输出波形。在该系统中，STC89C52控制AD9833的输出波形和频率。输出信号输入到运算放大器电路，最后就运算放示波器可以输出到示波器进行检测。图2-3系统框图利用DDS技术实现满足本次信号发生器的设计方案，并且选择波形发生芯片AD9833第3章硬件电路设计3.1单片机控制模块与最小系统组成3.1.1STC89C52单片机为了能使它有着更多的功能作用，于是在51单片机原来的基础上进行更多的设32个I/0端口，256字节主存，看门狗定时器，2个数据指针，2个16位定时器/P1端口是一个8位的双向I/0端口，内部有上拉电阻。其中的P1.2,P1.3和P2端口是内部有上拉电阻的一个8位双向IP3端口是一个8位双向I/0ALE/PROG:ALE即允许地址锁定，它主要用于时钟的输出或者计时。当外部程序存储器或者数据存储器运行时，那么被锁定的地址就可以输出一个低8位脉冲。比EA/VPP:允许外部访问。EA需要接地也就是需要接低电平，中央处理器才可3.1.2时钟电路图3-2时钟电路3.1.3复位电路位。而利用10K的下拉电阻和开关的结合可以实现按键复位。3.1.4单片机最小系统图3-4单片机最小系统3.2键盘控制电路要实现设计要求需要设计键盘控制电路。而完成以上的需要只需要3个键盘就可以实按键S2控制波形变化，接单片机P2.4。按键S3控制步长增加10Hz,接单片机P2.3。按键S4控制步长减少10Hz,接单片机P2.2。图3-5键盘控制电路虽然单片机本身可以直接与PC机进行串口通信，但是单片机与RS232电平的标准的不同，所以需要进行电平转换。而本次设计中选用MAX23这个芯片的工作电压为5V。这个芯片的主要功能是将单片机本身的TTL电平和计算机能运用的RS232电平互相转换，从而使两者保持一致，可以是PC机和单片机顺利图3-6串口下载电路LCD1602经常被运用到显示模块中，它指的是每行可以显示两行16个字符。当输入的电压为5.0V才可以开始工作。在位与线的空隙之间存在点间距，而这些间距连地。(2)管脚2VDD接工作电压。(3)管脚3接电位器，可以调节LCD对比度。(4)管脚4、5、6即RS、RW、EN引脚连接到端口。(5)管脚7到14即RBO引脚到RB7引脚连接到单3.5电源模块先需要用家用电220V先转换成12V。转换过程为先经过整流，滤波，并通过以是三端稳压IC,这样构成的稳压电路外围设计简单，用到的元件的少，价格低廉，3.6.1AD9833的引脚功能连接一个0.luF和10uF的非耦合电容。3.6.2AD9833外围电路设计3.7运算放大模块电位器的阻值用运算放大器正接入的电阻阻值的比值，电位器的调节可以影响到幅值，正因为如此就可以对信号的幅值教学调节。至于选用AD8055运算放大器，而不113.8本章小结本章详细介绍了第二章中硬件设计的每一个模块还介绍了详细的电路图，首先介绍了单片机控制模，它是由STC89C52单片机、复位电路、时钟电路构成的，还介绍了键盘模块及其每个按键的功能，串口下载电路设计，LCD1602显示模块设计，实现220V转换为5V稳压电源的实现，以AD9833为核心的信号发生电路，和以AD8055为核心的运算放大电路也为接下来的软件设计做了铺垫。第4章软件设计4.1软件流程图要的。单片机与AD9833连接的接口速度可以达到1Mbps,是很快的。因此，在软件化的方法，可组合性强等特点。在软件控制中，必须在硬件的基础上为每个I/0示信号。而软件设计通过C语言在开发软件KEIL上进行编写和调试程序。主要完成并始并始系物初始化显蝴盘设置物率私示输出对AD9833进行初始化复位的程序流程图如下图所示。当为了防止初始化过程中数模转换器会生成虚假输出，重置端口需要置1,而当频率寄存器和相位寄存器运行据写入的方式，并且设置选通信号为有效之后单片机才能有效的对控制AD9833的寄存器、频率寄存器与相位寄存器的编写输入数，通过编写的数据可以输出满足要求的初始化初始化写控制寄存器的值，使FREQ0和FREQ1都为0写相位寄存器的值，使PHASE0和PHASE1都为0率和相位寄存器，使图4-2初始化AD98334.3键盘设置频率按键被定义为控制键，在计算频率时，为了可以使得输出波形频率能够和设置的频率保持一致，需要安装公式其中为输入到信号发生器的频率；即通过键盘设置的频率；时钟频率，也就是25MHz,可以换算成 设置步进值为10hz,设置两个按键为一增一减，还有一个按键为波形切换。如图所键盘扫描早频率增加频率增加图4-3键盘设置频率4.4单片机控制AD9833加减频率的步进值的方式来调节频率。AD9833有16位频率控制字，所以通过串行外设接口对AD9833输入不同的控制字需要分两次进行，而且特别的是AD9833的数据输入格式是高位前，地位后，然后就可以控制输出的频率。与频卓控制字与频卓控制字选扦饭据来面合成的号输出是否否否改变相位?改变简率?图4-19单片机控制AD9833程序4.5本章小结本章先介绍了总软件流程，然后根据总软件流程图中的模块分别介绍了AD9833初始化，单片机控制AD9833,键盘设置频率。将其与前一章的硬件相结合，将总流程进行模块化设计使得软件实现更为简洁方便，实现良好的人系交互。第5章总结和展望选择方案遇到了困难，比如在运算方法电路中差一点用了LM324,虽然理论是它是可(1)在这里感谢老师对我的帮助，在老师的帮助下这次设计才能顺利进行。总#defineucharunsignedchar//*********************定义显示能容********************************////*********************延时子程序{)//*********************忙测试子程序)//*********************写指令到LCD子程序{//*********************设置显示位置子程序voidIcd_pos(unsignedcharpo//*********************写入显示数据到LCD子程序))~_nop_();_nop_(;_nop_();_nop_();//*********************LCD初始化子程序一一{一—)//********************_nop_();_nop_();if(temp&0x8000){})_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();rboxing/*波形选择*/)_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();/////////Lf=f&0xfffffff;//截取28位AD9833_write(0x4000|(unsignedint)f)&0x3fff));//写入低14位频率字AD9833_write(0x4000|(unsignedint)(f>>14));//写入高14位频率字p=p&0xfff;//截取12位t|=(0<<OPBITEN)|(1<<MODE)(0<<DIV2);//felseif(boxing==WAVE_RA{t|=(0<<OPBITEN)(0<<MODE)|(0<<DIV2);//三角波}elseif(boxing==WAVE_SQUARt|=(1<<OPBITEN)|(0<<MODE)|(0<方波(频率为1/2){t|=(1<<OPBITEN)|(0<<MODE)|(1<<DIV2);//方波}//////A///SUME_nop_(;//***************************************//***************************************FSYNC1AD9833_OutputWave0(//****************************************//*********************MAIN主函数{《f}{f{vvf }{})f{}((f)f-1