正弦波信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、 正弦波信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)正弦波信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)中中文文摘摘要要正弦波信號(hào)發(fā)生器廣泛地應(yīng)用于電子電路、自動(dòng)控制系統(tǒng)和教學(xué)實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域，是工業(yè)與實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域重要的信號(hào)激勵(lì)源。 系統(tǒng)是以 STC89C52 單片機(jī)，AD9850 集成電路為核心器件，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了頻率、幅值連續(xù)可調(diào)的正弦波發(fā)生器。通過按鍵控制可實(shí)現(xiàn)正弦波頻率的預(yù)置和幅度調(diào)節(jié)，步進(jìn)精度為 1Hz 和 10Hz，同時(shí)通過 LCD12864 液晶屏顯示其對(duì)應(yīng)頻率。經(jīng)測(cè)試：系統(tǒng)輸出正弦波連續(xù)可調(diào)，頻率范圍 100Hz 1MHz，分辨率 1Hz；幅值范圍 1v10v。關(guān)鍵詞：信號(hào)發(fā)生器；正弦波；關(guān)鍵詞：信號(hào)發(fā)生器；正弦波；STC89C52S

2、TC89C52；AD9850AD9850 Design and implementation of sine wave signal generatorABSTRACTSine wave signal generator is widely used in electronic circuits, automatic control system and teaching experiment etc., is an important signal source of industrial and experimental field.STC89C52 microcontroller, AD

3、9850 integrated circuit are the core device of this system.The design and implementation of a sine wave generator frequency, amplitude adjustable. we can achieve the preset of sine wave frequency and adjust of the amplitude through the button control .The stepping accuracy of this design is 1Hz and

4、10Hz.The system can achieve the function of displaying the corresponding frequency through the LCD12864.After testing:the system output sine wave is continuous and adjustable, the frequency range of 100Hz to 1MHz, the resolution of 1Hz; range 1V 10V.KEYWORD：Sine wave generator; sine wave; STC89C52 ;

5、 AD9850 目 錄第一章 緒論.11.1 論文設(shè)計(jì)背景和意義.11.2 波形發(fā)生器的發(fā)展.11.3 信號(hào)發(fā)生器的實(shí)現(xiàn)方法.2本章小結(jié).3第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì).42.1 設(shè)計(jì)的要求及系統(tǒng)功能.42.2 DDS 的基本原理 .42.3 功能分析.52.3.1 主控模塊功能分析.52.3.2 信號(hào)發(fā)生模塊功能分析.62.3.3 液晶顯示模塊功能分析.62.3.4 放大模塊功能分析.6本章小結(jié).6第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì).73.1 單片機(jī)控制模塊設(shè)計(jì).73.1.1 STC89C52 單片機(jī).73.1.2 時(shí)鐘電路.83.1.3 復(fù)位電路.83.2 信號(hào)產(chǎn)生模塊設(shè)計(jì).83.2.1 DDS 結(jié)構(gòu).83

6、.2.2 累加器.93.2.3 控制相位的加法器.93.2.4 控制波形的加法器.93.2.5 D/A 轉(zhuǎn)換器.93.2.6 AD9850 集成模塊.93.3 顯示模塊設(shè)計(jì).113.4.1 LCD12864 基本特性.113.4.2 LCD12864 的設(shè)計(jì)使用.123.4 鍵盤輸入控制模塊設(shè)計(jì).123.5 放大模塊設(shè)計(jì).133.5.1 反相比例放大電路.133.5.2 運(yùn)算放大器 OP37.133.5.3 直流穩(wěn)壓模塊.133.5.4 lm7815/lm7915 系列.14本章小結(jié).14第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì).164.1 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì).164.2 鍵盤掃描程序設(shè)計(jì).164.3 顯示程序設(shè)計(jì).

7、174.4 頻率設(shè)定程序設(shè)計(jì).18本章小結(jié).18第五章 系統(tǒng)調(diào)試.195.1 軟件調(diào)試.195.1.1 編程語言的選擇.19 5.1.2 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境.195.2 測(cè)試儀器.205.3 電源測(cè)試數(shù)據(jù)記錄.205.4 系統(tǒng)測(cè)試.205.5 測(cè)試分析.21本章小結(jié).21第六章 總結(jié).22參考文獻(xiàn).23致 謝.24附錄一硬件圖片：.25附錄二 總電路圖.26附錄三程序代碼.27主程序：.27DDS 程序.3012864.程序.33鍵盤程序.34 0第一章第一章 緒論緒論1.11.1 論文設(shè)計(jì)背景論文設(shè)計(jì)背景和意義和意義在電子技術(shù)領(lǐng)域中，經(jīng)常要用一些信號(hào)作為測(cè)量基準(zhǔn)信號(hào)或輸入信號(hào)，也就是所謂的信號(hào)源。

8、信號(hào)源有很多種，正弦波信號(hào)源是其中一種。被稱為電子系統(tǒng)“心臟”的信號(hào)源是電子系統(tǒng)必不可少的組成部分，很大程度上決定了系統(tǒng)的性能，然而傳統(tǒng)的信號(hào)源采用振蕩器，產(chǎn)生波形種類少，且儀器體積大，自動(dòng)化程度較低，靈活性與精確度差。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，對(duì)信號(hào)源的要求越來越高，頻率范圍越來越大，分辨率越來越小，同時(shí)，對(duì)頻率合成器功耗、體積、重量等也有更高的要求。因此，實(shí)現(xiàn)高性能的信號(hào)源，必須要有新的突破的技術(shù)手段。今天的高性能信號(hào)源通過頻率合成技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，隨著計(jì)算機(jī)，數(shù)字集成電路和微電子技術(shù)的發(fā)展，頻率合成技術(shù)有了新的突破，直接數(shù)字頻率合成（DDS） ，這是一種先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理理論和信號(hào)合成的方法，它的出

9、現(xiàn)將信號(hào)合成引入到一個(gè)新的技術(shù)領(lǐng)域，進(jìn)一步提高信號(hào)的頻率穩(wěn)定度提供了一種新的解決方案。隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，直接數(shù)字頻率合成技術(shù)得到了迅速的發(fā)展， 直接數(shù)字頻率合成器 DDS 組件后，DDS 組件限制速度和數(shù)字噪聲引起的這兩個(gè)主要的缺點(diǎn)阻礙了 DDS 技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。近年來，超高速數(shù)字電路的發(fā)展以及對(duì) DDS 的深入研究，DDS 的最大工作頻率和噪聲性能接近的鎖相環(huán)率合成器，并達(dá)到了相當(dāng)?shù)乃健ｋS著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，直接數(shù)字頻率合成技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，它不同于人其他現(xiàn)代頻率合成技術(shù)的頻率合成，具有優(yōu)越的性能和特點(diǎn)。反映在較寬的帶寬，頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間短，頻率分辨率高，輸出相位連續(xù)，可生產(chǎn)

10、各種其他寬帶正交信號(hào)和調(diào)制信號(hào)，可編程數(shù)字，控制靈活，具有很高的價(jià)格?，F(xiàn)在廣泛的應(yīng)用在通信，導(dǎo)航，遙測(cè)，雷達(dá)，電子戰(zhàn)和現(xiàn)代儀器儀表行業(yè)等領(lǐng)域1。 1.21.2 波形發(fā)生器的發(fā)展波形發(fā)生器的發(fā)展波形發(fā)生器隨著不斷進(jìn)步的計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的形成而發(fā)展起來的一種新型信號(hào)源器?；?DDS 技術(shù)的波形發(fā)生器具有輸出頻率穩(wěn)定，精度，波形質(zhì)量和輸出波形的頻率范圍等一系列獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，波形發(fā)生器是一個(gè)重要的研究方向。DDS 技術(shù)是一種先進(jìn)的頻率合成技術(shù)，其主要優(yōu)點(diǎn)是易于程控，相位連續(xù)，輸出頻率穩(wěn)定，分辨率高。早在 20 世紀(jì) 20 年代，當(dāng)電子裝置剛剛出現(xiàn)，波形發(fā)生器就出現(xiàn)了。隨著通信和雷達(dá)技術(shù)，40 年

11、的出現(xiàn)主要是用于測(cè)試各種接收機(jī)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器。由于早期的信號(hào)發(fā)生器機(jī)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，功率比較大，電路比較簡(jiǎn)單（和數(shù)字儀表相比，示波器） ，所以發(fā)展一直比較緩慢。在上世紀(jì) 70 年代以前，信號(hào)發(fā)生器主要有兩種類型：正弦波和脈沖波，然而函數(shù)發(fā) 1生器，可以提供正弦、余弦波、方波、三角波，正弦波等幾種常用的標(biāo)準(zhǔn)波形，如果需要產(chǎn)生其他波形，則會(huì)用更復(fù)雜的電路和電結(jié)合的方法。這一時(shí)期的波形發(fā)生器使用更多的模擬電子，由模擬電路存在體積大，價(jià)格昂貴，功耗等缺點(diǎn)，產(chǎn)生一個(gè)更復(fù)雜的信號(hào)波形，則電路結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。同時(shí)，有兩個(gè)突出的問題，第一，通過調(diào)整電位器來調(diào)整輸出頻率來實(shí)現(xiàn)的，因此很難調(diào)整到一個(gè)固定的價(jià)值；第二，

12、脈沖占空比不可調(diào)。在上世紀(jì) 70 年代，隨著微處理器的出現(xiàn)，可以使用的處理器、A/D 和 D/A，硬件和軟件功能擴(kuò)展的波形發(fā)生器產(chǎn)生更復(fù)雜的波形。這一時(shí)期比基于軟件的波形發(fā)生器，在本質(zhì)上，該 DAC 采用一個(gè)微處理器的程序控制，就可以得到各種簡(jiǎn)單的波形。 二十一世紀(jì)，隨著集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，已經(jīng)有工作頻率超過千兆赫的 DDS 芯片，而且還促進(jìn)的函數(shù)波形發(fā)生器的發(fā)展，2003 年，安捷倫 33220A 能夠產(chǎn)生 17 種波形的產(chǎn)品，最高頻率可達(dá) 20M，2005 年的產(chǎn)品 N6030A 能夠產(chǎn)生了 500MHz 的頻率，采樣頻率為 1.25GHz。1.31.3 信號(hào)發(fā)生器的實(shí)現(xiàn)方法信號(hào)發(fā)生器

13、的實(shí)現(xiàn)方法 信號(hào)發(fā)生器的實(shí)現(xiàn)方法通常有以下幾種：方案一：利用分立元件用函數(shù)發(fā)生器：分立器件集成芯片是相對(duì)而言的。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們進(jìn)入電子時(shí)代，分立器件已廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子，計(jì)算機(jī)和外圍設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)通信，汽車電子等領(lǐng)域，LED 顯示。包括：半導(dǎo)體二極管，半導(dǎo)體晶體管，電容，電阻，邏輯器件，傳感器，敏感器件和封裝如壓電晶體類似的半導(dǎo)體器件。利用信號(hào)發(fā)生器的分立元件，通常是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低。然而，由于組件和環(huán)境條件等因素的變化，產(chǎn)生波形的頻率偏差。方案二： 信號(hào)發(fā)生器可以是晶體管、運(yùn)放集成電路和其他通用設(shè)備制造，它更是一個(gè)特殊的信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的。早期的信號(hào)發(fā)生器電路，如 BA205、X

14、R2207/2209、L8038等 ，他們的精度不高，功能少， 頻率上限僅為 300kHz，無法產(chǎn)生較高頻率的信號(hào)，調(diào)整它不夠靈活的方式，頻率和占空比不能單獨(dú)調(diào)節(jié)，兩者的相互影響。方案三：利用集成芯片做函數(shù)發(fā)生器：產(chǎn)生各種波形，可以實(shí)現(xiàn)更高的頻率，調(diào)試方便，成本低。鑒于此，美國(guó)制開發(fā)了一個(gè) ICMAX038 生成函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，它克服了方案二芯片解決方案的不足，是上述芯片不能相比的，可以達(dá)到一個(gè)較高的技術(shù)指標(biāo)。MAX038 精度高，所以稱為精密函數(shù)發(fā)生器 IC。在頻率合成器，壓控振蕩器，鎖相環(huán)， ，如脈沖寬度調(diào)制器電路的設(shè)計(jì)，設(shè)備實(shí)現(xiàn)的首選2。方案四：專用直接數(shù)字合成信號(hào)發(fā)生器的 DDS 芯片

15、的使用使用直接數(shù)字頻率合成 DDS 芯片的信號(hào)發(fā)生器：產(chǎn)生任意波形，實(shí)現(xiàn)高頻率。DDS 在大多數(shù)數(shù)字電路中常用的操作，從而提供的主要優(yōu)點(diǎn)的數(shù)字運(yùn)算。由于信號(hào)合成的最后 2階段將轉(zhuǎn)換到模擬域，所以更降低了信號(hào)發(fā)生器的復(fù)雜性和提高方面的信號(hào)發(fā)生器的穩(wěn)定性。直接數(shù)字頻率合成（直接數(shù)字合成，簡(jiǎn)稱 DDS） ，是一種新的頻率合成技術(shù)，即頻率合成器。它包括一個(gè)相位累加器，波形 ROM，D/A 轉(zhuǎn)換器和低通濾波器。對(duì)于一個(gè)給定的時(shí)鐘頻率，輸出信號(hào)的頻率取決于頻率控制字，頻率分辨率取決于累加器位數(shù)，相位分辨率取決于 ROM 的地址線的位數(shù)。DDS 波形產(chǎn)生的數(shù)據(jù)存入波形存儲(chǔ)器，以及輸入數(shù)據(jù)的時(shí)鐘頻率的作用下累

16、積，其中部分?jǐn)?shù)據(jù)做為地址從存儲(chǔ)器讀出數(shù)據(jù)，數(shù)字信號(hào)的 D / A轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬電壓信號(hào)，最后通過低通濾波器獲得平滑的波形信號(hào)3?？紤]到系統(tǒng)要求基于單片機(jī)的正弦波發(fā)生器，并且頻率范圍較大，因此對(duì)信號(hào)質(zhì)量的要求較高；實(shí)現(xiàn)頻率的步進(jìn)控制，可用單片機(jī)編程控制；可以先預(yù)置的頻率值，在其基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)頻率的步進(jìn)控制；為了能更清楚直觀的觀察頻率的設(shè)置與更改，在設(shè)計(jì)時(shí)需加入顯示功能，為了使波形幅值值可以在一定范圍內(nèi)隨意調(diào)整適，在設(shè)計(jì)時(shí)加入了手動(dòng)調(diào)幅功能和放大功能。所以選擇方案四。本章小結(jié)本章小結(jié)本章主要內(nèi)容是對(duì)設(shè)計(jì)本身背景、意義，信號(hào)發(fā)生器的發(fā)展以及信號(hào)發(fā)生的方法，這樣對(duì)自己的設(shè)計(jì)進(jìn)行有了更深的理解，對(duì)自己的系

17、統(tǒng)設(shè)計(jì)有了規(guī)劃。 3 第二章第二章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)2.12.1 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的要求的要求及系統(tǒng)功能及系統(tǒng)功能本次設(shè)計(jì)的是基于單片機(jī)的正弦波發(fā)生器的設(shè)計(jì)與制作，具體要求如下：1能夠輸出 100Hz1MHz 范圍內(nèi)的正弦波，可以通過按鍵對(duì)頻率的設(shè)置，方便調(diào)節(jié)，并且有步進(jìn)功能。2利用顯示裝置顯示輸出波形的頻率。3. 具有幅值 1v-10v 調(diào)節(jié)功能，利用放大器對(duì)波形的幅值進(jìn)行控制。2.22.2 DDSDDS 的基本原理的基本原理DDS 基本原理圖如圖 2-1 所示，DDS 由相位累加器，只讀存儲(chǔ)器，數(shù)模轉(zhuǎn)換器 DAC 及低通濾波器組成。例如合成正弦波，正弦波的幅值碼存在幅值表中，當(dāng)相位

18、累加器的在時(shí)鐘 fc 的觸發(fā)下，對(duì)頻率控制字 K 積累，相位累加器輸出相位序列（即相位編碼）是用來找 ROM 的地址，得到一系列離散幅度編碼（即振幅編碼） 。這段代碼模擬轉(zhuǎn)換 DAC 階梯電壓后獲得后，然后平滑通過低通濾波器，即所需的正弦信號(hào)。 Clockba相位累加器波形存儲(chǔ)器D/ALPF頻率控制字 圖 2-1 DDS 的基本原理圖由N位加法器與N位相位累加器級(jí)構(gòu)成相位累加器。在每一個(gè)時(shí)鐘脈沖fs，頻率控制字k在加法器的作用下與累加寄存器輸出的累加相位數(shù)據(jù)相加，把相加后的結(jié)果送至累加寄存器的數(shù)據(jù)輸入端。累加寄存器將加法器在上一個(gè)時(shí)鐘脈沖作用后所產(chǎn)生的新相位數(shù)據(jù)反饋到加法器的輸入端，以使加法器

19、在下一個(gè)時(shí)鐘脈沖的作用下繼續(xù)與頻率控制字相加。 4這樣，相位累加器在時(shí)鐘作用下，不斷對(duì)頻率控制字進(jìn)行線性相位累加。由此可以看出，相位累加器在每一個(gè)時(shí)鐘脈沖輸入時(shí)，把頻率控制字累加一次，相位累加器輸出的數(shù)據(jù)就是合成信號(hào)的相位，相位累加器的溢出頻率就是DDS輸出的信號(hào)頻率。用相位累加器輸出的數(shù)據(jù)作為波形存儲(chǔ)器（ROM）的相位取樣地址，這樣就可把存儲(chǔ)在波形存儲(chǔ)器內(nèi)的波形抽樣值（二進(jìn)制編碼）經(jīng)查找表查出，完成相位到幅值轉(zhuǎn)換。波形存儲(chǔ)器的輸出送到D/A轉(zhuǎn)換器，D/A轉(zhuǎn)換器將數(shù)字量形式的波形幅值轉(zhuǎn)換成所要求合成頻率的模擬量形式信號(hào)。 圖 2-2 相位累加器的結(jié)構(gòu)設(shè)相位累加器的位數(shù)為 N，時(shí)鐘頻率為 fc,

20、 當(dāng)頻率控制字為 K 時(shí)，DDS 的輸出頻率fo為：fo=Kfc/2n。 2.32.3 功能分析功能分析該系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的基于 DDS 技術(shù)的信號(hào)發(fā)生器，是通過用單片機(jī)編程將控制字并行送入 DDS 芯片 AD9850，然后由 AD9850 產(chǎn)生波形輸出，即采用基于相位累加器的數(shù)字頻率合成法，利用直接數(shù)字合成芯片 AD9850 產(chǎn)生波形。通過鍵盤可以預(yù)置頻率并且通過顯示屏顯示頻率，利用放大器對(duì)其幅值進(jìn)行放大，且可以實(shí)現(xiàn)而幅值可調(diào)。主控模塊信號(hào)產(chǎn)生模塊顯示模塊放大模塊控制輸入模塊圖 2-3 功能框圖2.3.1 主控模塊功能分析主控模塊是整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，其他模塊都受到主控模塊的控制。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5

21、中對(duì)鍵盤輸入模塊進(jìn)行掃描，并且對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，同時(shí)寫控制字給信號(hào)發(fā)生模塊，使其產(chǎn)生相應(yīng)的信號(hào)，且向顯示模塊發(fā)送數(shù)據(jù)，命令顯示模塊將數(shù)據(jù)顯示出來。2.3.2 信號(hào)發(fā)生模塊功能分析本設(shè)計(jì)采用的是直接數(shù)字法設(shè)計(jì)波形發(fā)生器中的基于相位累加器的數(shù)字頻率合成法。這種結(jié)構(gòu)主要由相位累加器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、D/A 轉(zhuǎn)換器、低通濾波器組成，在此設(shè)計(jì)中的基于 DDS 技術(shù)的信號(hào)發(fā)生器，是通過用單片機(jī)編程將控制字并行送入DDS 芯片 AD9850，然后由 AD9850 產(chǎn)生波形輸出，即采用基于相位累加器的數(shù)字頻率合成法，利用直接數(shù)字合成芯片 AD9850 產(chǎn)生波形。2.3.3 液晶顯示模塊功能分析顯示模塊主要的功

22、能就是將采集到的信息實(shí)時(shí)的顯示出來。主控模塊接收到其他各模塊發(fā)送過來的信號(hào)，經(jīng)處理，再發(fā)送給顯示模塊，顯示模塊將其顯示出來。本設(shè)計(jì)采用了 LCD12864 液晶顯示器進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯示。2.3.4 放大模塊功能分析放大模塊主要是對(duì)波形的的幅值放大，通過可調(diào)電阻使放大倍數(shù)增加，從而使幅值改變，從而達(dá)到大范圍的幅值調(diào)節(jié)，避免了 DDS 模塊直接輸出小范圍幅值，即此模塊的功能是使波形的幅值可以在一定的范圍內(nèi)可調(diào)。其放大效果較為明顯。本章小結(jié)本章小結(jié)本章主要明確了本次設(shè)計(jì)的技術(shù)要求，明確了系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，分析了各個(gè)功能模塊，并確定了信號(hào)產(chǎn)生模塊、控制模塊、顯示模塊、放大模塊主要元件。為下面的硬件設(shè)計(jì)打下了

23、基礎(chǔ)。 6第三章第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.13.1 單片機(jī)控制模塊設(shè)計(jì)單片機(jī)控制模塊設(shè)計(jì)3.1.1 STC89C52 單片機(jī) 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(duì) AD9850 寫入相應(yīng)的控制字。包括中央處理器 CPU、數(shù)據(jù)存貯器 RAM、程序存貯器 ROM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和多種 I/O 接口電路。（1）STC89C52RC 單片機(jī)介紹STC89C52RC單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機(jī)，12時(shí)鐘/機(jī)器周期和6時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意選擇。增強(qiáng)型 8051 單片機(jī)，6 時(shí)鐘/機(jī)器周期可以任意選擇，工作電

24、壓：5.5V3.3V/3.8V2.0V，工作頻率范圍：040MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 080MHz，實(shí)際工作頻率可達(dá) 48MHz，程序空間為 8K 字節(jié)，片上集成 512 字節(jié) RAM，通用 I/O 口（32個(gè)），具有看門狗功能，共 3 個(gè) 16 位定時(shí)器。定時(shí)器 T0、T1、T2，外部中斷 4 路，空閑模式下，CPU 停止工作，允許 RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。 STC89C52 的引腳結(jié)構(gòu)如圖： 圖 3-1 單片機(jī) STC89C52 引腳結(jié)構(gòu)圖 73.1.2 時(shí)鐘電路STC89C52 內(nèi)部振蕩器構(gòu)成一個(gè)高增益反相放大器，引腳 RXD 和 TXD 是放大器的輸入端和輸

25、出端。時(shí)鐘可以產(chǎn)生內(nèi)部或外部的生產(chǎn)方式。該系統(tǒng)采用如圖 3-2 所示的內(nèi)部時(shí)鐘電路模式，RXD 和 TXD 引腳的外部定時(shí)元件，產(chǎn)生自振蕩的內(nèi)部振蕩器。定時(shí)元件通常由石英晶體和電容并聯(lián)諧振電路。晶體振蕩器的頻率可以選擇在 1.2-12MHz，5-30pF 之間的電容值的電容值的大小選擇的調(diào)諧頻率的影響。3.1.3 復(fù)位電路如圖 3-3 復(fù)位電路，單片機(jī)復(fù)位初始化。恢復(fù)到系統(tǒng)啟動(dòng)狀態(tài)，其主要功能是初始化 PC 為 0000h，從 0000h 單元從控制器開始執(zhí)行程序。除正常進(jìn)入系統(tǒng)初始化，一般情況不會(huì)被重置，除非運(yùn)行錯(cuò)誤或操作錯(cuò)誤導(dǎo)致系統(tǒng)死鎖狀態(tài)，時(shí)間需按復(fù)位鍵重啟。 圖 3-2 時(shí)鐘電路 圖

26、3-3 復(fù)位電路3.23.2 信號(hào)產(chǎn)生模塊設(shè)計(jì)信號(hào)產(chǎn)生模塊設(shè)計(jì) 3.2.1 DDS 結(jié)構(gòu) 直接數(shù)字頻率合成器（Direct Digital Synthesizer）是從相位概念出發(fā)直接合成所需波形的一種頻率合成技術(shù)。一個(gè)直接數(shù)字頻率合成器由相位累加器、加法器、波形存儲(chǔ) ROM、D/A 轉(zhuǎn)換器和低通濾波器（LPF）構(gòu)成。DDS 的原理框圖如圖 3-4 所示： 圖 3-4 DDS 原理框圖 8其中 K 為頻率控制字、P 為相位控制字、W 為波形控制字、FC 為參考時(shí)鐘頻率，N 為相位累加器的字長(zhǎng)，D 為 ROM 數(shù)據(jù)位及 D/A 轉(zhuǎn)換器的字長(zhǎng)。相位累加器在時(shí)鐘 FC 的控制下以步長(zhǎng) K 作累加，輸

27、出的 N 位二進(jìn)制碼與相位控制字 P、波形控制字 W 相加后作為波形ROM 的地址，對(duì)波形 ROM 進(jìn)行尋址，波形 ROM 輸出 D 位的幅度碼 S(n)經(jīng) D/A 轉(zhuǎn)換器變成階梯波 S(t)，再經(jīng)過低通濾波器平滑后就可以得到合成的信號(hào)波形。合成的信號(hào)波形形狀取決于波形 ROM 中存放的幅度碼，因此用 DDS 可以產(chǎn)生任意波形5。3.2.2 累加器 fc頻率控制字相位量化序列圖 3-5 累加器框圖由 N 位加法器與 n 位相位累加器級(jí)聯(lián)寄存器。在每一個(gè)時(shí)鐘脈沖的 FC，頻率加法器寄存器輸出控制字 K 和積累的階段，數(shù)據(jù)相加，然后將結(jié)果寄存器的數(shù)據(jù)輸入。寄存器時(shí)鐘頻率控制字來繼續(xù)與和加法器的作用

28、。在這種方式中，相位的累積作用下的時(shí)鐘相位累加器。當(dāng)相位累加器是完整的，它會(huì)有一個(gè)累積溢出，完成一個(gè)周期運(yùn)動(dòng)。3.2.3 控制相位的加法器通過改變相位控制字 P 可以控制輸出信號(hào)的相位參數(shù)。這樣的相位加法器的字長(zhǎng)度為 N，當(dāng)相位控制字從 0 過渡到 P（P0） ，波形存儲(chǔ)器，相位累加器的輸入的相位控制字 P 的輸出，這樣的幅度編碼階段的輸出將增加 P/2n，使一個(gè)相移的最終輸出信號(hào)。3.2.4 控制波形的加法器要控制輸出信號(hào)波形可以通過改變波形控制字 W。由于波形存儲(chǔ)器塊不同的波形存儲(chǔ)，當(dāng)波形控制字被改變，改變的波形控制字的階段后的波形存儲(chǔ)器地址輸入（波形地址） ，這樣即產(chǎn)生相移的最終輸出信號(hào)

29、。3.2.5 D/A 轉(zhuǎn)換器D/A 轉(zhuǎn)換器的合成正弦波模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換的作用。正弦振幅量化序列 S（n）的 D/A 轉(zhuǎn)換成梯形包絡(luò)正弦波是 S（t） 。注意，D/A 轉(zhuǎn)換器分辨率的頻率合成器有一定的要求，D /A 轉(zhuǎn)換器的分辨率更高的合成正弦波的（T）步數(shù)越多，輸出波形精度越高。3.2.6 AD9850 集成模塊 9AD9850 采用 CMOS 工藝，其功耗在 3.3V 供電時(shí)僅為 155mW，擴(kuò)展工業(yè)級(jí)溫度范圍為-4080，采用 28 腳 SSOP 表面封裝形式。圖 3-6 為其引腳圖。圖 3-7 中層虛線內(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 3

30、-6AD9850 引腳圖圖 3-7 AD9850 組成框圖 AD9850 內(nèi)含可編程 DDS 系統(tǒng)和高速比較器，能實(shí)現(xiàn)全數(shù)字編程控制的頻率合成。AD9850 模塊是采用 ADI 應(yīng)用最廣泛的 DDS 制作的模塊，圖 3-8 為其電路圖。其主要功能特點(diǎn)如下：* 模塊能夠輸出正弦波和方波，1 個(gè)正弦波和 2 個(gè)可調(diào)占空比矩形波輸出；正弦波：頻率范圍 0-40MHz，在 20-30MHz 后諧波越來越大，波形會(huì)越來越不干凈。方波：頻率范圍 0-10MHz。* AD9850 模塊采用 125MHz 的有源晶振。* 產(chǎn)生 DA 基準(zhǔn)的管腳（PIN12）引出，方便做輸出波形的幅度調(diào)節(jié)應(yīng)用；* 并口和串口數(shù)

31、據(jù)輸入可以通過一個(gè)跳帽選擇，本系統(tǒng)選擇的是串口數(shù)據(jù)輸入；* 比較器的基準(zhǔn)輸入端電壓由可變電阻產(chǎn)生，調(diào)節(jié)電阻可以得到不同的占空比方波；AD9850 與單片機(jī)通過串行的方式相連接，只需要兩個(gè)控制信號(hào)即可完成對(duì) AD9850的控制，圖 3-9 為 AD9850 集成模塊。 模塊接口與 C52 單片機(jī) P3.4 口接 ad9850_1 模塊的 D7 腳/PIN25 P3.5 口接 ad9850_1 模塊的 W-CLK 腳/PIN7 P3.6 口接 ad9850_1 模塊的 FQ-UP 腳/PIN8 P3.7 口接 ad9850_1 模塊的 RESET 腳/PIN12 模塊的 VCC 接 5V 模塊的

32、I-R 懸空 10圖 3-8 AD9850 集成模塊電路3.33.3 顯示模塊設(shè)計(jì)顯示模塊設(shè)計(jì)3.4.1 LCD12864 基本特性該模塊具有靈活的方式和簡(jiǎn)單方便的操作指令接口，可以構(gòu)成整個(gè)中國(guó)的交互式圖形界面。84行可顯示1616點(diǎn)陣字符也可以完成圖形顯示，低電壓和低功耗是它的另一個(gè)顯著特點(diǎn)。該模塊是由同一類型的LCD點(diǎn)陣液晶顯示模塊程序相比，無論在硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序更加簡(jiǎn)單，而且價(jià)格也略低于同一模塊的圖形點(diǎn)陣液晶顯示模塊。主要技術(shù)參數(shù)和基本特性:（1）低電源電壓（VDD:+3.0-+5.5V）（2）2MHZ 時(shí)鐘頻率 （3）顯示分辨率:12864 點(diǎn) （4）內(nèi)置 128 個(gè) 168 點(diǎn)

33、陣字符（5）內(nèi)置漢字字庫，提供 8192 個(gè) 1616 點(diǎn)陣漢字(簡(jiǎn)繁體可選) （6）通訊方式：串行、并口可選 ，本系統(tǒng)采用的串行；（7）工作溫度: 0 - +55 ,存儲(chǔ)溫度: -20 - +6012864共20個(gè)引腳，下表為所用引腳功能如表3-1所示：表3-1 LCD12864引腳功能引腳號(hào)引腳名稱方向功能說明1VSS-模塊的電源地2VDD-模塊的電源正端4RS(CS)H/L并行的指令/數(shù)據(jù)選擇信號(hào)串行的片選信號(hào) 115R/W(SID)H/LH/L 并行的讀寫選擇信號(hào)串行的數(shù)據(jù)口6E(CLK)H/L并行的使能信號(hào) 串行的同步時(shí)鐘15PSBH/L并/串行接口選擇H-并行L-串行17RSTH/

34、L復(fù)位 低電平有效19LED_A-背光源正極LED+5V20LED_K-背光源負(fù)極 LED-OV3.4.2 LCD12864 的設(shè)計(jì)使用本次設(shè)計(jì)為了簡(jiǎn)單起見，使用的是12864的串行工作方式。其接線如圖3-9 所示：圖3-9 12864串行工作方式3.43.4 鍵盤輸入控制模塊設(shè)計(jì)鍵盤輸入控制模塊設(shè)計(jì)需要對(duì)頻率進(jìn)行設(shè)置，故開關(guān)數(shù)量較多，采用矩陣(4x4)鍵盤不僅可以節(jié)省很多的接口還很方便，并且提高系統(tǒng)接口的利用率,P2 口接鍵盤，P2.0-P2.3 作鍵盤的行掃描輸出線，P2.4-P2.7 作為列檢測(cè)輸出線。采用查詢的方法實(shí)現(xiàn)鍵盤掃描程序6。其中有 0-9 之間數(shù)字調(diào)節(jié)，步進(jìn)正負(fù) 1，以及步進(jìn)

35、正負(fù) 10 調(diào)節(jié)，清零和確定按鍵， 。矩陣(4x4)鍵盤電路如圖 3-11：圖 3-10 矩陣鍵盤電路 123.53.5 放大模塊設(shè)計(jì)放大模塊設(shè)計(jì)3.5.1 反相比例放大電路同相比例放大電路如圖 3-11 所示，信號(hào)電壓通過電阻 Rs 加到運(yùn)放的同相輸入端，輸出電壓 Vo 通過電阻 R1 和 R2 反饋到運(yùn)放的反相輸入端，構(gòu)成電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路。圖 3-11 反相比例放大電路根據(jù)虛短、虛斷的概念有 VN= Vp= Vs，I1= IfV0= (-R2/R1)* Vs，于是可得 Vo=（-R2 /R1）Vs， （R2 /R1）為放大倍數(shù)。3.5.2 運(yùn)算放大器 OP37OP37 和 OP27

36、提供相同的性能，但前者的設(shè)計(jì)是大于 5 是一個(gè)電路的增益的優(yōu)化。設(shè)計(jì)變更將提高轉(zhuǎn)換率為 17V /S，增益帶寬高達(dá) 63 MHz 的。op-37 不僅具有低失調(diào)電壓和漂移特性，且有更高的速度和更低的噪音。偏移電壓低至 25 V，0.6V /C 為最大漂移，因此該裝置是一種精密儀器儀表應(yīng)用的選擇。能夠使低電平信號(hào)得到準(zhǔn)確的高增益放大 。其中“-IN” 、 “+IN”為兩個(gè)信號(hào)輸入端， “V+” 、 “V-”為正負(fù) 15 電源端， “Vo”為輸出端。本系統(tǒng)采用反比例放大，表示運(yùn)放輸出端 Vo 的信號(hào)與該輸入端的位相反。3.5.3 直流穩(wěn)壓模塊在電子電路中，通常需要一個(gè)穩(wěn)定的直流穩(wěn)壓電源。由小功率電

37、源可以由圖 3-12 知，它是由電源變壓器，整流，濾波，穩(wěn)壓四部分組成穩(wěn)壓電路，圖 3-13 所示為電路的具體設(shè)計(jì)： 13 圖 3-12 穩(wěn)壓電源原理圖 T 圖 3-13 穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)（1）電源變壓器：交流電壓轉(zhuǎn)換成交流電壓整流電路所需的網(wǎng)格，一般規(guī)模較小的二次電壓。（2）整流電路：使變壓器次級(jí)交流電壓變成單向直流電壓。（3）濾波電路：為了輸出比較平滑的直流電壓，對(duì)脈動(dòng)電壓中的諧波分量進(jìn)行濾除。（4）穩(wěn)壓電路：在負(fù)載電流的變化，保持輸出直流電壓的穩(wěn)定。直流電源是一個(gè)重要的組成部分，確定關(guān)鍵業(yè)績(jī)指標(biāo)的直流電源。3.5.4 lm7815/lm7915 系列 電子產(chǎn)品，常見的三端穩(wěn)壓器 IC 正電壓

38、輸出 lm78系列和負(fù)電壓輸出 lm79系列。三端穩(wěn)壓集成電路，在該電路中使用的，只有三個(gè)引腳輸出，分別是輸入端，接地端和輸出端。與 lm78 / lm79 系列三端穩(wěn)壓 IC 形成電源需要很少的外部元件，電路內(nèi)部過流，過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用可靠，方便，廉價(jià)的。集成穩(wěn)壓電路模型或lm79 /lm78 后面的數(shù)字代表的系列三端集成穩(wěn)壓器電路的輸出電壓，lm7815 使輸出電壓的 15V，lm7915 表明輸出電壓負(fù) 15v8。本章小結(jié)本章小結(jié)本章對(duì)系統(tǒng)不同模塊的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)做了詳細(xì)的闡述，用STC89C52單片機(jī)做主控模塊；波形的產(chǎn)生用AD9850集成模塊，其產(chǎn)生的正弦波頻率范圍大、波形效果好

39、；用LCD12864電源變壓器 整流 電路 濾波 電路 穩(wěn)壓 電路ViVoG 14作顯示，其不僅可以顯示數(shù)字還帶有中文字庫，顯示效果較好；鍵盤輸入使用4*4矩陣鍵盤，使用方便并且節(jié)省I/O口；調(diào)幅部分使用的是基于op37的反向比例放大電路，可較好的實(shí)現(xiàn)波形峰峰值的調(diào)節(jié)。 15第四章第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.14.1 系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)本系統(tǒng)程序采用Keil uVision4軟件編譯，通過對(duì)矩陣鍵盤掃描，來實(shí)現(xiàn)輸出正弦波，并對(duì)正弦波頻率進(jìn)行預(yù)置和步進(jìn)控制。 開始初始化按鍵掃描子程序顯示子程序頻率設(shè)定子程序 圖4-1主程序流程圖 系統(tǒng)的主流程圖如圖4-1,所示。包含鍵盤掃描子程

40、序、顯示子程序和頻率設(shè)定電子程序。上電復(fù)位后，初始化液晶顯示；對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描，當(dāng)有鍵按下時(shí)，單片機(jī)對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，當(dāng)對(duì)鍵盤無任何操作時(shí)，就一直保持，當(dāng)用鍵盤輸入頻率時(shí)，即確認(rèn)鍵盤已按下，計(jì)算頻率控制字，寫頻率控制字給DDS,送入LCD顯示頻率，結(jié)束。4.24.2 鍵盤掃描程序設(shè)計(jì)鍵盤掃描程序設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中，使用的是4x4矩陣鍵盤，單片機(jī)定時(shí)對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描，以確定是否有按鍵確認(rèn)按下。首先對(duì)鍵盤的進(jìn)行行掃描，確定哪一行有按鍵確認(rèn)按下，然后再進(jìn)行列掃描，再次確定哪一列有按鍵按下，這樣兩次掃描后即可確定是哪個(gè)按鍵正確按下，單片 16就執(zhí)行該按鍵對(duì)應(yīng)的程序。程序流程圖如圖4-2所示。按鍵掃描子程序Y

41、行掃描確認(rèn)是否按下列掃描確認(rèn)是否按下確認(rèn)鍵值按鍵子程序返回YNN 圖4-2 鍵盤掃描流程圖 鍵盤開始沒有任何操作，頻率和幅值都為初始值。 首先單片機(jī)向行掃描P2.0-P2.3輸出全為0掃描碼F0H,然后從列檢測(cè)口P2.4-P2.7輸出列檢測(cè)信號(hào)，只有一列信號(hào)部位“1”，P2端口不為F0H,則表示有鍵按下。接著查出按鍵按下的行、列位置9。鍵盤按鍵：按下0-9鍵則進(jìn)行波形頻率設(shè)置，按下11鍵進(jìn)行確認(rèn)，按下12、14鍵實(shí)現(xiàn)頻率步進(jìn)加，按下13、15鍵實(shí)現(xiàn)頻率步進(jìn)減，按下鍵10則對(duì)設(shè)置清空。4.34.3 顯示程序設(shè)計(jì)顯示程序設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)利用液晶顯示屏對(duì)頻率值進(jìn)行顯示，共三行字符顯示，第一行為“信號(hào)輸出”

42、，第二行為預(yù)置頻率確認(rèn)之后的數(shù)值顯示，第三行為設(shè)置的頻率顯示。 17顯示子程序顯示確定值Y標(biāo)志為真顯示子程序返回顯示設(shè)定值N 圖4-3 顯示程序流程圖顯示程序中標(biāo)志是在程序中設(shè)置的，當(dāng)標(biāo)志為假的時(shí)候顯示屏顯示設(shè)定值，當(dāng)標(biāo)志為真時(shí)，顯示確定后的值。4.44.4 頻率設(shè)定程序設(shè)計(jì)頻率設(shè)定程序設(shè)計(jì) 頻率設(shè)定子程序?qū)⒖刂谱謱懭隓DS頻率設(shè)定子程序返回計(jì)算頻率控制字 圖4-4 頻率設(shè)定程序流程圖 當(dāng)鍵盤設(shè)定頻率之后，單片機(jī)計(jì)算出頻率控制字，寫入DDS模塊，產(chǎn)生想要頻率的正弦波波形。 本章小結(jié)本章小結(jié)本章主要對(duì)系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)流程做了詳細(xì)的介紹，并給出了的流程圖，主要有主程序的流程圖，以及鍵盤掃描的流程圖，

43、顯示屏流程圖、頻率程序流程圖。 18第五章第五章 系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試5.15.1 軟件調(diào)試軟件調(diào)試5.1.1 編程語言的選擇本系統(tǒng)采用的C語言進(jìn)行編寫，在單片機(jī)的開發(fā)應(yīng)用中，C語言程序編寫語言比較常見語言。C語言編寫的程序比用匯編編寫的程序更符合人們的思考習(xí)慣。目前的很多處理器都支持C語言編譯器，且具有良好的模塊化、容易閱讀、易于移植、維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。軟件編寫的主體思路是將系統(tǒng)按功能模塊化劃分，然后根據(jù)模塊要實(shí)現(xiàn)的功能編寫各個(gè)子程序。5.1.2 系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境本設(shè)計(jì)的開發(fā)環(huán)境是常用的集成開發(fā)環(huán)境KEIL Vision4。是KEIL Vision2升級(jí)版本，KEIL軟件是德國(guó)KEIL公司開發(fā)的單片機(jī)編程

44、器，主要用于典型8051單片機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)，該軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具。其工作界面如圖5-1所示。圖 5-1 keil 軟件界面圖 195.25.2 測(cè)試儀器測(cè)試儀器表 5-1 測(cè)試儀器序號(hào)儀器名稱儀器規(guī)格數(shù)量備注1數(shù)字示波器TDS10121Tektronic2萬用表DT9205A+1山創(chuàng)/H.NEYTEK3電源變壓器50Hz、30v1 深圳市華盛電子有限公司5.35.3 電源測(cè)試數(shù)據(jù)記錄電源測(cè)試數(shù)據(jù)記錄 表 5-2 電源測(cè)試數(shù)據(jù) 5.45.4 系統(tǒng)測(cè)試系統(tǒng)測(cè)試 表 5-3 測(cè)試說明：按鍵0-9：頻率設(shè)置；按鍵10：設(shè)置清零；按鍵11：設(shè)置確定；按鍵12：步進(jìn)加10；按鍵

45、13：步進(jìn)減10；按鍵14：步進(jìn)加1；按鍵15：步進(jìn)減1；通過op37放大器調(diào)幅電路調(diào)節(jié)正弦波的幅值。系統(tǒng)測(cè)試主要用示波器測(cè)試預(yù)置頻率，頻率步進(jìn)，接10K負(fù)載電壓峰峰值的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性。正弦波測(cè)量結(jié)果如表5-3所示。表 5-4 正弦波有關(guān)參數(shù)測(cè)量結(jié)果頻率預(yù)置項(xiàng)目設(shè)置頻率輸出頻率誤差/%波形峰峰值15000Hz5.025kHz0.508v22000Hz1.992KHz0.408v310KHz10.2KHz0.028v450KHz49.75kHz0.508v極性電源電壓 Ui 輸出電壓 V2 理想輸出電壓誤差正18.50V15.06V15v0.40%負(fù)17.52V-14.96V-15v0.23%7

46、89清0456確定123+10+10-1-10 20圖5-2到5-5為調(diào)試時(shí)的波形圖： 圖 5-2 5000HZ 圖 5-3 2000Hz 圖 5-4 10KHz 圖 5-5 50KHz5.55.5 測(cè)試分析測(cè)試分析經(jīng)過系統(tǒng)的測(cè)試，通過鍵盤輸入不同的頻率值，則可以在輸出端得到相應(yīng)頻率的正弦波，通過示波器的顯示頻率大小以及幅值，存在誤差，但是非常小。誤差小的原因可能是應(yīng)為使用的是AD9850集成的DDS模塊，其頻率分辨率極高，輸出的波形頻率較準(zhǔn)確，顯示的波形圖較平滑。調(diào)幅電路使用的是基于op37反相比例放大電路，其最大放大倍數(shù)1-20，通過調(diào)節(jié)電位器的大小即可看見明顯的幅度變化本章小結(jié)本章小結(jié)本

47、章主要對(duì)系統(tǒng)的做了測(cè)試，選取相應(yīng)的頻率值，進(jìn)行了測(cè)試，得到的效果比較理想，但是由于選取調(diào)幅電路的問題可能使輸出的波形幅值無法達(dá)到精確的值。 21第六章第六章 總結(jié)總結(jié)本文介紹了一種基于單片機(jī)的正弦信號(hào)發(fā)生器，該系統(tǒng)是以AD9850集成模塊產(chǎn)生正弦波形。通過單片機(jī)控制完所要頻率指標(biāo)，幅度的調(diào)節(jié)則采用了反相比例放大電路，實(shí)現(xiàn)的是手動(dòng)調(diào)幅。該系統(tǒng)主要用了STC89C52單片機(jī)、DDS集成模塊、4x4矩陣鍵盤、LCD12864、op37等元器件，實(shí)現(xiàn)了對(duì)正弦波的產(chǎn)生及其控制，利用專用直接數(shù)字合成DDS芯片的信號(hào)發(fā)生器,此系統(tǒng)設(shè)計(jì)是基于DDS技術(shù)的信號(hào)發(fā)生器，是通過用單片機(jī)編程將控制字送入DDS芯AD9

48、850，然后由AD9850產(chǎn)生波形輸出，即采用基于相位累加器的數(shù)字頻率合成法，利用直接數(shù)字合成芯片AD9850產(chǎn)生波形。在該芯片中集成了相位累加器、正弦查詢表、D/A轉(zhuǎn)換器以及高速的比較器。我們可以通過鍵盤由用戶鍵入十進(jìn)制數(shù)，再由單片機(jī)編程控制將十進(jìn)制轉(zhuǎn)化成對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制，然后送入AD9850產(chǎn)生波形。可實(shí)現(xiàn)我們所要的波形了。 該設(shè)計(jì)使我又進(jìn)一步對(duì)51單片機(jī)系列的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用，雖然在制作過程中遇到種種問題，但是還是盡力的去解決了，最終完成了正弦波發(fā)生器。 22參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1 童 鍵.基于DDS的高精度信號(hào)源的設(shè)計(jì)與研究D . 湖南.中南大學(xué), 2007.2 沈紅衛(wèi).單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例與分析

49、M . 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003.3 陸原.一種基于 DDS 的幅值可調(diào)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)J. 現(xiàn)代電子技術(shù) 2009，Vol.15，No.6:45-48. 4 許德志, 丁才成,一種基于 DDS 技術(shù)的信號(hào)發(fā)生器研究與實(shí)現(xiàn)J,電子電路，2010.5 黃英.單片機(jī)工程應(yīng)用技術(shù)M . 上海：復(fù)旦大學(xué)出版社，2011.6 郭天祥.51 單片機(jī)單片機(jī) C 語言教程M . 北京：電子工業(yè)出版社，2011.7 遲忠君，徐云，常飛.頻率合成技術(shù)發(fā)展概述J. 信息與通信技術(shù) 2010，Vol.22，No.9:38-41.8 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分)M . 北京：高等教育出版社，2009.

50、9 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分)M. 北京：高等教育出版社，2009.10 求是科技，單片機(jī)典型模塊設(shè)計(jì)實(shí)例導(dǎo)航M. 北京：人民郵電出版社，2008. 23附錄一硬件圖片：附錄一硬件圖片： 24圖 1 主控模塊 、顯示模塊圖 2 直流穩(wěn)壓源模塊、放大器模塊附錄二附錄二 總電路圖總電路圖 25GND20XTAL019XTAL118RD/p3.717WR/p3.616TI/p3.515T0/p3.414INT1/p3.313INT0/p3.212TXD/p3.111RXD/p3.010RST9p1.78p1.67p1.45p1.34p1.23p1.12p1.01Vcc40p0.039p0.13

51、8p0.237p0.336p0.435p0.534p0.633p0.732EA31ALE30PESM29p2.728p2.627p2.526p2.425p2.324p2.223p2.122p1.56p2.021U1STC89C5212X1XTAL30pFC130pFC2510R1BUTTON1+5V10uFC3RSTXTAL1XTAL21234567891011121314151617181920P?LCD12864VCCVCCVCCRSWRENPSBNCNCRST 定定-174085定定+196123定定-10定定定定+10定定123456789RP1VCC23647185AR1Op371K

52、R2Res2GNDR310kV0T1Trans EqD?Bridge1470uFC4470uFC50.33uFC60.33uFC7VinVoutGND7815VinVoutGND7915470uFC8470uFC90.33uFC100.33uFC11GNDD7D6D5D4D3D2D1D0GNDVCCI-RFQ-UPW-CLKRESTVIN-PVIN-NGNDRF-OUTGNDVOUT-PVOUT-NDDSP3.4P3.6P3.5P3.7GNDGNDVCC附錄三程序代碼附錄三程序代碼 26主程序：#include dds.h#include 12864.h#include keyscan.h/*

53、/double Freq=0;/定義實(shí)際頻率值double Freq_Temp=0; /定義設(shè)置頻率值/*/void Display_Freq(bit who);/who=0 顯示設(shè)置值 who=1 顯示真實(shí)值void Send_Freq(double temp);/發(fā)送數(shù)據(jù)到 DDS/*/void main(void)unsigned char Keynum=16;/定義鍵盤掃描值Delay(50000);Lcd_Init(); Lcd_DisplayString(0,0, 信號(hào)輸出 );Lcd_DisplayString(1,0,頻率: 0000000 hz);Lcd_DisplayStr

54、ing(2,0,設(shè)置: 0000000 hz);while(1)Keynum=Key_Scan();if(Keynum16)if(Keynum9999999) Freq_Temp=0;Display_Freq(0); else if(Keynum=10)Freq_Temp=0;Display_Freq(0); else if(Keynum=11)Freq=Freq_Temp;Display_Freq(1);else if(Keynum=12 & Freq10)if(Keynum=12) Freq+=10;else Freq-=10;Display_Freq(1);else if(Key

55、num=14 & Freq0)if(Keynum=14) Freq+;else Freq-;Display_Freq(1);else;/*/ 28void Display_Freq(bit who)/who=0 顯示設(shè)置值 who=1 顯示真實(shí)值double temp=0; if(who) temp=Freq;Send_Freq(temp);/傳送數(shù)據(jù)Lcd_WriteCmd(0 x90+3);else temp=Freq_Temp; Lcd_WriteCmd(0 x88+3);Lcd_WriteData(long)temp%10000000/1000000+0 x30);Lcd_Wr

56、iteData(long)temp%1000000/100000+0 x30);Lcd_WriteData(long)temp%100000/10000+0 x30);Lcd_WriteData(long)temp%10000/1000+0 x30);Lcd_WriteData(long)temp%1000/100+0 x30);Lcd_WriteData(long)temp%100/10+0 x30);Lcd_WriteData(long)temp%10+0 x30);/*/void Send_Freq(double temp)ad9850_reset_serial();ad9850_wr_

57、serial(0 x00,temp);DDS 程序 29#include #includedds.hsbit ad9850_bit_data=P34;sbit ad9850_w_clk=P35;sbit ad9850_fq_up=P36;sbit ad9850_rest=P37;void ad9850_reset_serial()ad9850_w_clk=0;ad9850_fq_up=0;/rest 信號(hào)ad9850_rest=0;ad9850_rest=1;ad9850_rest=0;/w_clk 信號(hào)ad9850_w_clk=0;ad9850_w_clk=1;ad9850_w_clk=0;

58、/fq_up 信號(hào)ad9850_fq_up=0;ad9850_fq_up=1;ad9850_fq_up=0;/*/ 向 ad9850 中寫命令與數(shù)據(jù)(串口) /-/void ad9850_wr_serial(unsigned char w0,double frequence)unsigned char i,w;long int y;double x;/計(jì)算頻率的 HEX 值x=4294967295/125;/適合 125M 晶振 30/如果時(shí)鐘頻率不為 180MHZ，修改該處的頻率值，單位 MHz ！frequence=frequence/1000000;frequence=frequence*x;y=frequence;/寫 w4 數(shù)據(jù)w=(y=0);for(i=0;ii)&0 x01;ad9850