51系列單片機實現ad9850dds信號源的研制畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 鐘125MHz。(5)5位調相控制字，可實現相位調制功能。(6)頻率轉換速率極快，107次/秒。(7)低功耗：在125MHz時鐘頻率、+5V電源工作時，功耗為380mW；110MHz時鐘、+，功耗為155mW。(8)工作溫度范圍寬：40℃～+85℃。 圖16 引腳功能D0—D7： 8位數據輸入口，可分次并行轉載40位控制數據，D7（第250腳）也可以作為串行數據輸入端使用；DEND： 數字地；DVDD： 數字電源；WCIK： 數字寫入脈沖；FQUD： 頻率刷新功能信號；CLK IN： 外部參考時鐘輸入，可以是CMOS電子的脈沖序列。AGND： 模擬電源；REST： DA 輸出電流的了控制電阻連接端，；QOUT： 內部比較器輸出端；QOUTB： 內部比較器互補輸出端；VINN： 內部比較器的負相輸入端；VINP： 內部比較器的正相輸入端；DACBL： 內部的旁路端，通常懸空；IOUTB： DA 的互補輸出端；本設計采用方案三，作為0～10MHz正弦信號發生。1．2．3 輸出電壓放大方案一：采用高頻三極管做功率放大。選擇恰當的電阻和電容來實現符合題目要求的放大倍數。但是使用三極管放大時，信號放大的穩定性不高，很難滿足題目的要求。故不采用。方案二：采用寬頻運算放大器做前級電壓放大，AD8056可以達到300M的帶寬，而且頻率穩定性好。所以在本設計中采用了方案二。第二章 硬件設計根據上面的論證，本系統以PIC16F877單片機為核心，配合DDS專用芯片AD9850，完成正弦信號的產生，并輔以各個功能模塊完成題目的設計要求。1x5鍵盤LCD顯示器16F877PIC單片機DDSAD9850898501K—15KHz正弦波低通濾波 寬頻放大 圖21 系統原理框圖 圖2－2 系統硬件圖 硬件模塊設計正弦信號產生模塊的主要部分是AD9850。AD9850 采用先進的CMOS 工藝, 供電時僅為155mW,溫度范圍為40～80℃, 采用28 腳SSOP 表面封裝形式。圖中層虛線內是一個完整的可編程DDS系統,外層虛線內包含了AD9850的主要組成部分。AD9850內含可編程DDS系統和高速比較器,能實現全數字編程控制的頻率合成。可編程DDS系統的核心是相位累加器, 它由一個加法器和一個N位相位寄存器組成，N為32；每來一個外部參考時鐘,相位寄存器便以步長M遞加；相位寄存器的輸出與相位控制字相加后可輸入到正弦查詢表地址上；正弦查詢表包含一個正弦波周期的數字幅度信息, 每一個地址對應正弦波中 0176。～360176。范圍的一個相位點；查詢表把輸入地址的相位信息映射成正弦波幅度信號, 然后驅動DAC 以輸出模擬量。圖23 AD9850組成框圖相位寄存器每過2N/M個外部參考時鐘后返回到初始狀態一次, 相應地正弦查詢表每經過一個循環也回到初始位置, 從而使整個DDS系統輸出一個正弦波。輸出的正弦波周期TO = Tc2N/M，頻率fout = Mfc/2N ，Tc、fc 分別為外部參考時鐘的周期和頻率。AD9850采用32位的相位累加器將信號截斷成14位輸入到正弦查詢表,查詢表的輸出再被截斷成10 位后輸入到DAC， DAC輸出兩個互補的電流。DAC滿量程輸出電流通過一個外接電阻RSET調節, AD9850精密時鐘源和寫入頻率相位控制字之后就可產生一個頻率和相位都可編程控制的模擬正弦波輸出, 此正弦波可直接用作頻率信號源或經內部的高速比較器轉換為方波輸出。在125MHz 的時鐘下, 32位的頻率控制字可使AD9850 ；并具有5位相位控制位,而且允許相位按增量180176。、90, 45, ,。圖24 AD9850結構圖25 AD9850連接圖 圖26 AD9850與PIC16F877硬件連接 帶負載輸出　　要達到6V177。1V的帶負載輸出，我們先使用寬頻運放AD8056做前級放大，為了達到合適的電壓增益，我們使用了兩級放大切換，改變放大的級數以便適應增益要求；經運放輸出的電壓電流較弱，帶負載能力不強，所以輸出端接上了50Ω電阻，輸出幅度能達到設計的要求。 圖27 放大電路 正弦調制信號的產生 　1k正弦調制信號的產生采用DDS技術。 DDS技術采用全數字技術實現頻率合成，和其它一般的頻率合成技術相比，有一些突出的優點和獨特的性能：DDS 在相對帶寬、頻率轉換時間、頻率分辨率、相位連續性、正交輸出以及集成化等一系列性能指標方面遠遠超過了傳統頻率合成技術所能達到的水平。DDS的實現原理如下圖所示: 圖28 DDS技術的實現DDS 技術的實現依賴于高速、高性能的數字器件。可編程邏輯器件以其速度高、規模大、可編程，以及有強大EDA 軟件支持等特性，十分適合實現頻率的合成。由于本系統要求產生1KHz的正弦調制信號,失真度要求要小,而且穩定性要好,DDS 的失真度除受D/A 轉換器本身的噪聲影響外，還與存儲深度M和D/A 公司的CPLD 器件EPM7128，其最高工作頻率為120MHz，典型可用門5000 門，　　DDS 設計電路產生的波形存在高次諧波，須進行低通濾波使波形平滑，為使通帶內的起伏最小，我們采用了巴特沃斯二階低通濾波器，如下圖，巴特沃思二階低通濾波器的截止頻率為f c = 1/ 2πRC 。由于只需產生1KHz的正弦信號,本系統設計的濾波器的截至頻率為2KHz。 圖29 二階低通濾波 LCD液晶顯示在各種智能儀器和便攜產品中，除了能顯示字符，數字之外，通常還能顯示各種突圖形，曲線，和屏幕的上下滾動，動畫，閃爍，即文本顯示功能，數據顯示模塊的首選應該是液晶顯示器，因為它能夠方便、明了地證明傳輸數據的正確性。由于本系統重點在與無線傳輸，如果采用不含字庫的液晶顯示器，那么大部分時間會花在做字庫上面。因此，數據顯示模塊采用帶字庫的液晶顯示器。采用了TG12864A 液晶顯示器，該顯示器是12864點陣式液晶，其結構見下圖. 圖210 TG12864A 液晶顯示器結構圖