程控DDS信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

1、 程控DDS信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)一、 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1、目的（1）培養(yǎng)學(xué)生以實(shí)際工程性的整體思路來(lái)完成整個(gè)項(xiàng)目；（2）培養(yǎng)學(xué)生電子項(xiàng)目綜合設(shè)計(jì)和管理及協(xié)作能力；（3）通過(guò)完成項(xiàng)目設(shè)計(jì)制作，使學(xué)生完整地進(jìn)行設(shè)計(jì)、制作、測(cè)試、總結(jié)等全過(guò)程。2、具體任務(wù)設(shè)計(jì)和制作一個(gè)程控DDS信號(hào)發(fā)生器，基本要求為有智能CPU芯片（單片機(jī)、嵌入式系統(tǒng)、FPGA）為主控芯片，以專(zhuān)用DDS芯片為實(shí)現(xiàn)手段，輔助輸入、輸出手段，完成程控DDS的設(shè)計(jì)與制作。技術(shù)指標(biāo)：1） 最終頻率輸出范圍為10Hz8MHz（正弦波）；2） 外部供電電壓+5v、0v；3） 八位LED數(shù)碼管顯示輸出頻率；4） 輸出頻率可設(shè)置調(diào)整（最小設(shè)置步長(zhǎng)10

2、Hz）；5） 主控CPU和芯片自行選擇；6） 繪制PCB電路板實(shí)現(xiàn)。工程性要求：1）三人為一個(gè)項(xiàng)目組，由一人當(dāng)組長(zhǎng)；2）有項(xiàng)目整體設(shè)計(jì)報(bào)告、項(xiàng)目的進(jìn)度表和最終的測(cè)試報(bào)告和使用手冊(cè)；4）以項(xiàng)目組為考核整體，兼顧小組分工；5）制作焊接工藝（貼片工藝）；6）整體產(chǎn)品結(jié)構(gòu)合理，使用方便、美觀。3、基本原理DDS是直接數(shù)字式頻率合成器（Direct Digital Synthesizer）的英文縮寫(xiě)。與傳統(tǒng)的頻率合成器相比，DDS具有低成本、低功耗、高分辨率和快速轉(zhuǎn)換時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)，廣泛使用在電信與電子儀器領(lǐng)域，是實(shí)現(xiàn)設(shè)備全數(shù)字化的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。一塊DDS芯片中主要包括頻率控制寄存器、高速相位累加器和正弦計(jì)

3、算器三個(gè)部分。頻率控制寄存器可以串行或并行的方式裝載并寄存用戶(hù)輸入的頻率控制碼；而相位累加器根據(jù)頻率控制碼在每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)進(jìn)行相位累加，得到一個(gè)相位值；正弦計(jì)算器則對(duì)該相位值計(jì)算數(shù)字化正弦波幅度（芯片一般通過(guò)查表得到）。DDS芯片輸出的一般是數(shù)字化的正弦波，因此還需經(jīng)過(guò)高速D/A轉(zhuǎn)換器和低通濾波器才能得到一個(gè)可用的模擬頻率信號(hào)。 另外，有些DDS芯片還具有調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相等調(diào)制功能及片內(nèi)D/A變換器。 圖1 DDS基本結(jié)構(gòu)圖4、基本元器件（供參考）1）DDS芯片AD9833；2）CPU板或芯片8051系列；3) 按鍵；4 共陰級(jí)LED數(shù)碼管；5）驅(qū)動(dòng)三極管；6）電阻電容和連接線若干。5、測(cè)試要

4、求：1）外接電源+5V、0V；2) 利用示波器測(cè)試輸出正弦波（1路）；3）輸出頻率測(cè)試（10Hz-8MHz程控可調(diào)）。二、設(shè)計(jì)框圖及電路系統(tǒng)概述圖2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖89S52顯示電路按鍵電路驅(qū)動(dòng)電路A/D9833電源指示電路圖3 設(shè)計(jì)框圖選用89S51單片機(jī)為主控芯片，以專(zhuān)用DDS芯片9833為實(shí)現(xiàn)手段，6個(gè)按鍵控制輸入、輸出，并由8位數(shù)碼管顯示，從而完成程控DDS信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)與制作。三、 各單元電路的設(shè)計(jì)方案及原理說(shuō)明AD9833的主要特點(diǎn)如下：頻率和相位可數(shù)字編程;工作電壓為3V時(shí),功耗僅為20mW;輸出頻率范圍為0MHz12.5MHz;頻率寄存器為28位（在25MHz的參考時(shí)鐘下,精度

5、為0.1Hz）;可選擇正弦波、三角波、方波輸出;無(wú)需外界元件;3線SPI接口;溫度范圍為40105?？傮w設(shè)計(jì)原理圖：如圖4所示圖4原理圖各部分功能：n 一：LED顯示電路：采用LED顯示波形的頻率 。n 二：CPU控制板或控制電路：形成掃描碼，鍵值識(shí)別、鍵處理、參數(shù)設(shè)置；形成顯示段碼；產(chǎn)生定時(shí)中斷；形成波形的數(shù)字編碼，并輸出到D/A接口電路和顯示驅(qū)動(dòng)電路。n 三： DDS芯片：用來(lái)產(chǎn)生波形，具有調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相等調(diào)制功能及片內(nèi)D/A變換器。n 四：幅度調(diào)整：調(diào)整波形的幅度。n 五：鍵盤(pán)輸入電路：用鍵盤(pán)輸入，控制電路，用來(lái)調(diào)節(jié)波 形輸出地頻率 。n 六：電源指示電路：提供電源。圖5 PCB版圖四

6、、 調(diào)試過(guò)程及結(jié)果分析Protues仿真調(diào)試：如圖6所示圖6仿真圖程序清單：Mian.c#include <absacc.h>#include <reg52.h>#include <intrins.h>#include "timer.h"#include "type.h"#include "workkey.h"uchar cxzt = 0;void initial() P3 = 0xff; TMOD = 0x11; TR0 = 0; TH0 = 0xd0; TL0 = 0x60; TR0 = 1;

7、ET0 = 1; EA = 1;void main() initial(); while(1) workkey(); Timer.c#include <absacc.h>#include <reg52.h>#include "main.h"#include "type.h"#include "timer.h"#include "workkey.h"sbit Led0 =P10; /LED控制腳sbit Led1 =P11;sbit Led2 =P12;sbit Led3 =P13;sbit

8、Led4 =P14; sbit Led5 =P15;sbit Led6 =P16;sbit Led7 =P17;#define KEYCOUNTER 4 uchar xs0; /* 8個(gè)數(shù)碼管顯示的數(shù)值 */ uchar xs1; uchar xs2; uchar xs3; uchar xs4; uchar xs5; uchar xs6; uchar xs7; uchar wei; bit key_control = 0; bit anxia = 0; bit getkey = 0; uchar keyCont = 0; uchar keynum = 0; uchar keyvalue; uc

9、har M_key; uchar key; uchar curr = 0; uchar halfsecond = 0; uchar second = 0; uchar minus = 0; uchar seconds = 0;code unsigned char Displayy31=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0xff,0xbf,0x40,/*0.*/0x79,/*1.*/0x24,/*2.*/0x30,/*3.*/0x19,/*4.*/0x12,/*5.*/0

10、x02,/*6.*/0x78,/*7.*/0x00,/*8.*/0x10,/*9.*/ 0x89,/*H*/ 0xC7,/*L*/;/* 定時(shí)器0用于顯示 */void dujianpan(void);void intT0() interrupt 1 TH0 = 0xf8; TL0 = 0xc0; /20ms switch(curr) case 0: Led7 = 0; Led0 = 1; P0 = Displayyxs0; curr = 1; break; case 1: Led0 = 0; Led1 = 1; P0 = Displayyxs1; curr = 2; break; case

11、2: Led1 = 0; Led2 = 1; P0 = Displayyxs2; curr = 3; break; case 3: Led2 = 0; Led3 = 1; P0 = Displayyxs3; curr = 4; break; case 4: Led3 = 0; Led4 = 1; P0 = Displayyxs4; curr = 5; break; case 5: Led4 = 0; Led5 = 1; P0 = Displayyxs5; curr = 6; break; case 6: Led5 = 0; Led6 = 1; P0 = Displayyxs6; curr =

12、7; break; case 7: Led6 = 0; Led7 = 1; P0 = Displayyxs7; curr = 0; break; if(key_control) dujianpan();key_control = !key_control;void dujianpan(void) uchar M_key; /* 鍵盤(pán)數(shù)值暫存單元 */M_key = P2; M_key &= 0xf8;if(M_key != 0xf8) /* 認(rèn)為有有效按鍵按下 */ keyvalue = M_key; keyCont +; if(keyCont > KEYCOUNTER) anx

13、ia = 1; else if(anxia =1) switch(keyvalue) case 0xf0:keynum = JW1;getkey = 1;break;case 0xe8:keynum = JW2;getkey = 1;break;case 0xd8: getkey = 1;keynum = JW3;break;case 0xb8:keynum = JW4;getkey = 1;break;case 0x78:keynum = JW5;getkey = 1;break; anxia = 0 ; keyCont = 0; keyCont = 0; anxia = 0 ; Workk

14、ey.c#include <absacc.h>#include <reg52.h>#include<intrins.h> #include "main.h"#include "type.h"#include "timer.h"#include "workkey.h"uchar xnum;uchar num;uchar zt = 0;bit bzw;bit blb;void changew(void);uchar add(void)if(num = 9) num = 0; else

15、 num+; return(num);uchar sub(void)if(num = 0) num = 9; else num-; return(num);void workkey(void)if(getkey = 1) switch(keynum) case 0:xnum = add();if( bzw = 1) changew();break; case 1: xnum = sub(); if( bzw = 1) changew();break;case 2: if(bzw = 1) if(zt = 7) zt = 0; blb = 1; else blb = 1; zt+; change

16、w(); break;case 3: if(bzw = 1) if(zt = 0) zt = 7; blb = 1; else blb = 1; zt-; changew();break;case 4: bzw = !bzw; if(bzw = 0) P3 = 0xff;break; getkey = 0; void changew() switch(zt) case 0: if(blb = 1) xnum = xs0; num = xs0; blb = 0; xs0 = xnum; P3 = 0xfe; P1 = 0; break; case 1: if(blb = 1) xnum = xs

17、1; num = xs1; blb = 0; xs1 = xnum; P3 = 0xfd; break; case 2: if(blb = 1) xnum = xs2; num = xs2; blb = 0; xs2 = xnum; P3 = 0xfb; break; case 3: if(blb = 1) xnum = xs3; num = xs3; blb = 0; xs3 = xnum; P3 = 0xf7; break; case 4: if(blb = 1) xnum = xs4; num = xs4; blb = 0; xs4 = xnum; P3 = 0xef; break; case 5: if(blb = 1) xnum = xs5; num = xs5; blb = 0; xs5 = xnum; P3 = 0xdf; break; case 6: if(blb = 1) xnum = xs6; num = xs6; blb = 0; xs6 = xnum; P3 = 0xbf; break; case 7: if(blb = 1) xnum = xs7; num = xs7; blb = 0; xs7 = xnum; P3 =