基于dds信號(hào)發(fā)生器(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，可以輸出方波或脈沖信號(hào)； COMP_IN 和 COMP_IN：比較器輸入端； PWRDWNCTL：外部電源掉電控制輸入引腳； RESET：芯片復(fù)位端； 11 IOSYNC：異步串行端口控制復(fù)位引腳；為 1時(shí)，當(dāng)前 I/O 操作立即停止；為 0 時(shí)開(kāi)始新的 I/O 操作；不用時(shí)，此引腳必須接地； SDO：采用 3 線串口操作時(shí)， SDO 為串行數(shù)據(jù)輸出端。采用 2 線串口操作時(shí)， SDO 不用，可以不連； CS：片選端，低電平有效，允許 多芯片共用 I/O 總線； SCLK： I/O 操作的串行數(shù)據(jù)時(shí)鐘輸入端； SDIO：采用 3 線串口操作時(shí)， SDO 為串行數(shù)據(jù)輸入端，采用 2 線操作時(shí)，SDO 為雙向串行數(shù)據(jù)端。 DVDD_I/O； I/O 電源，可以是 或 ； SYNC_IN：同步多片 AD9954 輸入信號(hào)，使用時(shí)與主 AD9954 的 SYNC_CLK的輸出相連； SYNC_CLK：時(shí)鐘輸出腳，為內(nèi)部時(shí)鐘的 1/4，可用作外圍硬件同步； OSK：在編程操作時(shí)可用該腳來(lái)控制幅度與時(shí)間斜率，與 SYNC_CLK 同步；當(dāng) OSK 不能被編程時(shí)，此腳接 DGND； PS1和 PS0：可用來(lái)選擇 4個(gè) RAM 段控制字區(qū)中的一個(gè)。 (3) AD9954 電路部分 AD9954 為電流輸出型芯片，自帶濾波功能，故其外圍電路主要為數(shù)據(jù)控制線的引出和電流轉(zhuǎn)換為電壓輸出電路， AD9954 的外圍電路如圖 6： 12 圖 6 AD9954 的外圍電路 (4) AD9954 總體外圍電路 由 C8051F020 輸出控制信號(hào)控制 AD9954， AD9954 產(chǎn)生波形， AD9954 總體外圍電路如圖 7： 13 圖 7 AD9954 總體外圍電路 2． 2 單元硬件電路設(shè)計(jì) 矩陣 (4 4)鍵盤電路 在開(kāi)關(guān)數(shù)量多的情況下， 采用矩陣 (4 4)鍵盤可以節(jié)省很多的接口，并且提高系統(tǒng)接口的利用率。 矩陣 (4 4)鍵盤電路如圖 8： 圖 8 矩陣 (4 4)鍵盤電路 14 電源電路 電源模塊提供 +5V、 5V 電壓。電源電路如圖 9： 圖 9 電源電路 電壓調(diào)幅電路 采用放大電路調(diào)節(jié)正弦波信號(hào)的電壓峰 峰值，使 V opp 在 0～ 5V 可調(diào)。放大電路如圖 10。 圖 10 調(diào)幅電路 方波電路 輸入正弦波信號(hào)外接比較電路產(chǎn)生方波信號(hào)。 比較電路 如圖 11： 15 圖 11 方波電路 三角波電路 輸入方波信號(hào)外接積分電路產(chǎn)三角波波信號(hào)。 積分電路 如圖 1２ 16 3 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 程序流程圖 （ 1）題目要求信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生正弦波、方波和三角波三種周期性波形，我們對(duì) DDS 模塊編程實(shí)現(xiàn)正弦波的輸出，在產(chǎn)生正弦波的基礎(chǔ)上外接比較電路產(chǎn)生方波，再通過(guò)積分電路實(shí)現(xiàn)三角波的輸出。主程序根據(jù)鍵 盤設(shè)定正弦波的頻率，按確定鍵后則輸出所需的正弦波。主流程圖如圖 13 所示。主要程序見(jiàn)附錄 A。 圖 13 主流程圖 （ 2） LCD 顯示的流程如 圖 14 所示： 17 圖 14 LCD 顯示流程圖 （ 3）鍵盤掃描秒子程序如圖 15 所示 18 圖 15：鍵盤掃描流程圖 19 4 系統(tǒng)測(cè)試 仿真測(cè)試 在對(duì)軟件進(jìn)行仿真測(cè)試時(shí)，使用 Keil 進(jìn)行模擬測(cè)試。測(cè)試目的： (1) 鍵盤的鍵位是否正確。 (2) LCD 的顯示是否正常。 (3) 信號(hào)發(fā)生器是否能產(chǎn)生我們所需要的波形。 指標(biāo)測(cè)試 誤差分析 頻率誤差來(lái)源：測(cè)試儀表數(shù)字示波器本身在測(cè)量上存在誤差 幅值誤差來(lái)源：由于通用電路板本身機(jī)構(gòu)的限制，影響了整個(gè)電路的布局和走線，從而引入了一定的噪聲和干擾。 相位誤差：由于波形 是通過(guò)一系列有限的離散采樣點(diǎn)表示，不可避免引入相位量誤差，增加采樣點(diǎn)數(shù)可以減小誤差。 測(cè)試儀器 示波器： YB5400 系列數(shù)字存儲(chǔ)示波器 輸出波形頻率范圍測(cè)試 測(cè)試數(shù)據(jù)如 表 一、表二、表三 ： 表一 第 1 組 測(cè)試 數(shù)據(jù) 預(yù)置頻率 /Hz 輸出頻率 /Hz 正弦波 方波 三角波 100 200 1000 2000 10000 10002 10002 10002 20000 20005 20005 20005 50000 50010 50010 50010 100000 100020 100020 100020 表 二 第 2 組測(cè)試數(shù)據(jù) 預(yù)置頻率 /Hz 輸出頻率 /Hz 正弦波 方波 三角波 100 200 20 1000 2000 10000 10002 10002 20000 20005 20005 20005 50000 50010 50010 100000 100020 100019 100021 表 三 第 3 組測(cè)試數(shù)據(jù) 預(yù)置頻率 /Hz 輸出頻率 /Hz 正弦波 方波 三角波 100 200 1000 2000 10000 10002 10002 20000 20005 20005 20005 50000 50010 50010 50010 100000 100020 100020 100020 由表中的數(shù)據(jù)可以看出，在輸出頻率穩(wěn)定度方面，正弦波、方波、三角波均十分穩(wěn)定。 測(cè)試方法 測(cè)試正弦波輸出頻率 （ 1)連接電路 (電源電路、 C8051F020 芯片、 AD9954 芯片、顯示模塊、鍵盤輸入模塊 )。 （ 2)打開(kāi)示波器電源。 （ 3)運(yùn)用鍵盤輸入設(shè)定頻率，按確定鍵。 （ 4)觀察示波器的顯示頻 率、周期和峰 峰值。 （ 5)記錄正弦波的輸出頻率 （ 6)關(guān)閉電源 測(cè)試方波輸出頻率 （ 1)連接電路 (電源電路、 C8051F020 芯片、 AD9954 芯片、顯示模塊、鍵盤輸入模塊、比較器 )。 （ 2)打開(kāi)示波器電源。 （ 3)運(yùn)用鍵盤輸入設(shè)定頻率，按確定鍵。 （ 4)調(diào)節(jié)電位器，觀察示波器的顯示頻率、周期和峰 峰值。 21 （ 5)記錄方波的輸出頻率 （ 6)關(guān)閉電源 測(cè)試三角波輸出頻率 （ 1)連接電路 (電源電路、 C8051F020 芯片、 AD9954 芯片、顯示模塊、鍵盤輸入模塊、比較電路、積分電路 )。 （ 2)打開(kāi)示波器電源。 （ 3)運(yùn)用鍵盤輸入設(shè)定頻率，按確定鍵。 （ 4)調(diào)節(jié)電位器，觀察示波器的顯示頻率、周期和峰 峰值。 （ 5)記錄三角波的輸出頻率。 （ 6)關(guān)閉電源。 22 5 結(jié)束語(yǔ) 設(shè)計(jì)基本實(shí)現(xiàn)了信號(hào)發(fā)生器的基本要求，能輸出正弦波、方波、三角波，輸出的頻率也能達(dá)到基本要求 100HZ— 100KHZ，輸出的正弦波在 1000歐的負(fù)載下，能實(shí)現(xiàn)峰峰值在 0— 5V可調(diào)。輸出的波形純真，失真率低。可以作為一般的信號(hào)發(fā)生器使用。但由于知識(shí)水平的有限，該信號(hào)發(fā)生器不能實(shí)現(xiàn)在 50歐負(fù)載的情況下，正弦波峰峰值在 0— 5V可調(diào)。不能在 10— 100KHZ之間實(shí)現(xiàn) 10HZ的步進(jìn)和100KHZ— 1MHZ實(shí)現(xiàn) 1000HZ的步進(jìn)。這是一大遺憾。 單片機(jī)控制 AD9954產(chǎn)生正弦信號(hào)電路及其濾 波放大輸出電路是該信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)的核心部分， 由于器件對(duì)于帶寬的要求比較高，因此在器件的選擇和濾波器的設(shè)計(jì)上有較高的要求。 23 致謝 本文是在導(dǎo)師 凌老師 的悉心指導(dǎo)下完成的，在 大專 的三年時(shí)間里，導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的知識(shí)、活躍的學(xué)術(shù)思想、執(zhí)著的科研精神及高尚的做人原則，都給我留下了終生難忘的印象。所有這一切都將成為我受益終生的寶貴財(cái)富 !在此，學(xué)生 謹(jǐn)向?qū)煴硎局孕牡母兄x ! 真誠(chéng)地感謝 凌老師 。通過(guò)他們的精心指導(dǎo)與有益討論，我在研究思想方法上得到了許多啟發(fā)，并感謝 李茂清 李老師 的支持與幫助，在他們的幫助下使我完成論文。 感謝我的父親、母親對(duì)我的理解、支持和幫助。盡管與他們?yōu)槲腋冻龅囊磺邢啾龋械恼Z(yǔ)言都顯得蒼白無(wú)力，我仍要真誠(chéng)地說(shuō)聲 :謝謝 ! 24 參考文獻(xiàn) [1]黃志偉 .全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽系統(tǒng)設(shè)計(jì) .北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2020. [2]全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽組委會(huì) .全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)作品匯編 .北京：北京理工大學(xué)出版社， 2020 [3]潘琢金譯 .C8051F020/1/2/3混合信號(hào) ISP FLASH微控器數(shù)據(jù)手冊(cè) .沈陽(yáng)：沈陽(yáng)新華電子有限公司， 2002 [4]謝自美《電子線路設(shè)計(jì) .實(shí)驗(yàn) .測(cè)試（第三版）》武漢：華中科技大學(xué)出版社。 2000年 7月 [5]楊幫文《新型集成器件家用電路》北京：電子工業(yè)出版社， [6]第二屆全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽組委會(huì)。全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)作品選編。北京：北京理工大學(xué)出版社， 1997. [7]李炎清《畢業(yè)論文寫作與范例》廈門：廈門大學(xué)出版社。 [8]潭博學(xué)、苗江靜《集成電路原理及應(yīng)用》北京：電子工業(yè)出版社。 [9]陳梓城《家用電子電路設(shè)計(jì)與調(diào)試》北京：中國(guó)電力出版社。 2020 25 附錄 一 對(duì) AD9954 編程的主要源程序清單 //對(duì) AD9954 編程的主要源程序清單 include include //ad9954 初始化 extern void AD9954_init(void)。 //寫一個(gè)字節(jié) extern void AD9954_writebyte_m(unsigned char dat)。 //讀一個(gè)字節(jié) extern unsigned char AD9954_readbyte_m(void)。 //向 9954 寄存器寫數(shù)據(jù) extern void AD9954_write_reg(unsigned char address,unsigned char *pointer)。 //從 9954 寄存器讀數(shù)據(jù) extern void AD9954_read_reg(unsigned char address,unsigned char *pointer)。 //從 IO 緩沖到寄存器 extern void AD9954_io_updata()。 //用 9954 產(chǎn)生正弦波，輸入?yún)?shù)為頻率，單位 Hz extern void AD9954_gener_cos(double freq)。 //使能正弦輸出 extern void AD9954_en_cos_o()。 //參考時(shí)鐘頻率調(diào)節(jié) extern void AD9954_ref_clk(unsigned char t)。 //AD9954 滿幅輸出 extern void AD9954_amp_full(void)。 unsigned char Getkey()。 void DDS_ctrl(unsigned char key)。 void AD9954_Phase()。 void AD9954_add(void)。 /*******LCD 有關(guān) ******/ 26 void lcd_delay(void)。 unsigned char LCDBusyWait()。 void WriteLCD_Data(unsigned char Data)。 void WriteLCD_Command(unsigned char Command)。 unsigned char ChangeAddress(unsigned char StartAddress)。 void WriteLCD(unsigned char StartAddress,unsigned char Size,unsigned char Charactors[])。 void WriteLCD_Number(unsigned char Address,unsigned char Number)。 void WriteLcd_Number_3bit(unsigned char Address,unsigned char Number)。 void WriteLcd_Number_4bit(unsigned char Address_4bit,unsigned int Number4bit)。 void DISPInitial()。 include void SYSCLK_Init (void) { int i。 // delay counter OSCXCN = 0x67。 // start external oscillator with crystal for (i=0。 i 256。 i++) 。 // XTL