基于单片机和DDS的高精度频率信号实现
基于AT89C51和AD9854的DDS高精度频率信号发生器实现
基于89C51和AD9854的DDS高精度频率信号实现摘要:针对美国AD(Analog Devices) 公司生产的DDS 技术产品———AD9854 芯片的功能特点进行了介绍,在信号源设计中采用了ATMEL89C51单片机作为控制单片机实现高精度信号发生器。
并针对信号源的功能进行了C 语言程序设计,完成了软件设计实现.关键词:DDS 技术;AD9854 ;信号源;ATMEL89C51 ;程序控制目录摘要 (1)1.1 DDS基础3 (3)1.1.1DDS（直接数字式频率合成器）基本原理与结构 (3)1.1.2常用的可编程DDS结构 (4)1.1.3 频率合成器的技术指标 (4)1.1.4 DDS的调制特性 (5)2.1 AD9854和89C51的介绍和电路连接 (6)2.1.1 AD9854的介绍 (6)2.1.2．AT89C51的介绍 (7)2.1.3.AD9854与AT89C51的电路连接 (8)3.1 软件设计 (9)附录 (16)1.1DDS基础1.1.1 DDS（直接数字式频率合成器）基本原理与结构一．两种基本合成方式1）根据正弦函数关系式，按照一定的时间间隔利用计算机进行数字递推关系计算，求解瞬时正弦函数幅值并实时地送入数/模转换器，从而合成出所要求频率的正弦波信号。
优点：电路简单、成本低、合成信号频率的分辨率可做得很高等优点，缺点：受计算机速度的限制，合成信号频率较低，一般在几千赫兹左右；2）用硬件电路取代计算机的软件运算过程，即利用高速存储器将正弦波的M 个样品存在其中，然后以查表的方式按均匀的速率把这些样品输入到高速数/模转换器，变换成所设定频率的正弦波信号。
优点：采用高速存储器产生正弦波幅值数据，合成频率已可以做得很高，目前已达到数百兆赫。
使用最广泛。
图一.DDS基本结构框图DDS的输出频率f o和基准时钟f c、相位累加器长度N及频率控制字FSW 的关系为：f o= f c·FSW/2N。
基于单片机制作高频DDS信号发生器
基于单片机制作高频DDS信号发生器在现代科学和电子技术的不断进步下，数字信号发生器（DDS）已经成为了频率控制和生成的重要工具。
尤其是高频DDS信号发生器，其在雷达、通信、电子对抗等领域的应用具有不可替代的地位。
本文将介绍如何使用单片机制作高频DDS信号发生器。
一、DDS技术概述DDS，全称Direct Digital Synthesizer，即直接数字合成器，其工作原理是将数字信号通过数模转换器（DAC）转换成模拟信号。
DDS 技术的核心是相位累加器，它将输入的数字信号的相位进行累加，从而生成新的频率信号。
二、硬件设计1、单片机选择：本设计选用具有高速、低功耗、高集成度的单片机，如STM32F4系列。
2、频率控制字：通过设置频率控制字（FCW），可以控制输出信号的频率。
频率控制字由一个16位二进制数组成，表示了相位累加的步进大小。
3、存储器：使用Flash存储器存储预设的频率波形数据。
4、DAC：数模转换器将存储器中的波形数据转换成模拟信号。
本设计选用具有高分辨率、低噪声、低失真的DAC芯片。
5、滤波器：使用LC滤波器对DAC转换后的信号进行滤波，以得到更加纯净的信号。
三、软件设计1、相位累加器：相位累加器是DDS的核心，它将输入的数字信号的相位进行累加，从而生成新的频率信号。
2、波形查找表：将所需的波形数据存储在波形查找表中，通过查表的方式获取波形数据，可以大大提高DDS的工作效率。
3、控制逻辑：控制逻辑负责处理输入的控制信号，如启动、停止、频率控制字等。
4、通信接口：为了方便远程控制，需要设计通信接口，如SPI、I2C 等。
四、性能测试1、频率范围：测试DDS输出信号的频率范围是否满足设计要求。
2、频率分辨率：测试DDS输出信号的频率分辨率是否达到设计要求。
3、信号质量：测试DDS输出信号的信噪比、失真度等指标是否满足设计要求。
4、稳定性：长时间运行后，测试DDS输出信号的频率是否稳定。
5、远程控制：测试通信接口是否正常工作，可以通过计算机或者其他控制器对DDS进行远程控制。
基于单片机制作高频DDS信号发生器
目录1 DDS技术的基本原理 (2)2.1 DDS结构 (2)DDS数学原理 (5)2 总体设计方案 (7)3．1系统设计原理 (7)3．2总体设计框图 (8)3系统的硬件设计 (8)3.2 DDS芯片的选择及与单片机之间的通信 (8)3.3 单片机〔AT89S52〕控制电路 (11)3.4 液晶显示模块 (14)3.5 低通滤波器的设计 (16)4 信号发生器的软件设计 (17)4.1 程序流程图 (17)4.2 键盘扫描流程图 (19)4.3 LCD的显示 (21)5部分系统的仿真和调试 (21)6 系统的程序代码................ 错误!未定义书签。
7设计心的及体会 . (25)8 参考文献 (26)1 DDS技术的基本原理2.1 DDS结构1971年，美国学者等人撰写的“A Digital Frequency Synthesizer”-文首次提出了以全数字技术，从相位概念出发直接合成所需波形的一种新组成原理。
限于当时的技术和器件产，它的性能指标尚不能与已有的技术相比，故没受到重视。
近几年间，随着微电子技术的迅速发展，直接数字频率合成器〔Direct Digital Frequency Synthesis简称DDS或DDFS〕得到了飞速的发展，它以有别于其它频率合成方法的优越性能和特点成为现代频率合成技术中的佼佼者。
具体表达在相对带宽、频率转换时间短、频率分辨率高、输出相位连续、可产生宽带正交信号及其他多种调制信号、可编程和全数字化、控制灵活方便等方面，并具有极高的性价比。
DDS是直接数字式频率合成器〔Direct Digital Synthesizer〕的英文缩写。
与传统的频率合成器相比，DDS具有低成本、低功耗、高分辨率和快速转换时间等优点，广泛使用在电信与电子仪器领域，是实现设备全数字化的一个关键技术。
直接数字频率合成器〔Direct Digital Synthesizer〕是从相位概念出发直接合成所需波形的一种频率合成技术。
基于DDS技术的可调高精度信号源设计
罗嗣乔 何春晖
摘 要 :针对频率转换器与码同步器的测试过程需要逐赫兹可调的高精度信号源这一问题， 提出了一种以 DDS 频率合成器为基础的逐赫兹可 用液晶模块显示频率， 可发生正弦波与方波， 并讨论分析了稳定频率与改善方波波形 调的高精度信号源设计。此信号发生器以单片机为控制核心， 的方法。 关键词 :DDS;信号源;单片机
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科 技 论 坛
（91245 部队， 辽宁 葫芦岛 125000 ）
图 1 系统整体框图 图 2 DDS 原理简图 法 频率稳定度指标是 DDS 系统的重要指 标， 方波边沿的好坏直接关系到所带负载 的性能。为了系统能更稳定、 更有效地工 作， 有必要讨论一下提高频率稳定度与改 善方波波形的方法。 4.1 提高频率稳定度的方法 。 使用 图 3 DDS 频谱示意图 图 4 AD9850 与单片机的接口 AD9850 DDS 芯片进行数字调整频率的方法比采 用压控振荡器(VCO)的方法在频率精度上提高了 l f f l f f 为进一步提高输出频率的频率稳定度， 可采 Sa ( ) exp( j ) [ 2 (l f f )] 很多。 f f 用如下方法： 4.1.1 采用高频率参考时钟。根据 其中 Sa( · )为抽样函数， Sa(t)= ;δ· ( )为单 DDS 分频原理， 理论上 DDS 的相位噪声应比钟源 δ(t)= lim Sa kt ， 频谱如图 3。 位冲激信号， 的相位噪声改善 20log(2N/K)dB。 在相同的短稳条件 2.3 AD9850 与 8096 单片机接口。8096 单片 下， 参考时钟频率高， 分频数大， 可以改善输出信 机对 DDS 芯片 AD9850 的控制是通过向其写入 号的频率精度及频率稳定度。4.1.2 采用更为精确 频率控制字实现的。可以依次串行写入 40 比特， 的时钟频率源作为 AD9850 的参考时钟输入。尽 分 5 次写 管普通晶振在温度适宜的条件下可以达到 10- 6 量 也可以并行写人， 一次写 1 字节(8 比特)， 完。 因此， AD9850 与 8096 单片机的接口有并行与 级的频率稳定度， 但在温度变化较大的情况下， 应 串行两种方式。本文考虑到 AD9850 应尽量少占 当采用数字温度补偿晶振代替普通晶振，频率稳 用单片机接口， 留出键盘接口和液晶模块接口， 因 定度可以达到 10- 6 量级(- 10℃～+60℃)。 在要求很 此采用了串行写入的方式，使用 8096 单片机 P2 高的环境条件下，必须采用恒温晶振或普通晶振 口的 1 根 I/O 线和 P3 口的 3 根 I/O 线来控制 加恒温槽， 使频率稳定度达到 10- 8 量级。 考虑到恒 AD9850。其中， P3.0 为串行数据端口， P3.1 为串行 温晶振成本较高， 本系统暂不采用。 数据时钟， 如图 4 所示。 4.2 改善方波波形的方法。在实用中， 用户有 为了满足 AD9850 写入时序， 在单片机的编 时需要得到方波信号。 在本系统输出方波后， 为了 程时使用了空指令、 重复上次指令等方法来延时， 改善通过比较器后的方波波形的边沿，使上升沿 以满足 AD9850 写入频率控制字时序的要求。 4.2.1 采用 和下降沿更加陡峭， 可以采用如下方法： 3 单片机控制过程 片外更高性能的高速电压比较器来将正弦波转化 会使方波性 单片机是整个系统的控制核心， 按照顺序负 为方波。片内 DDS 环境的噪声很大， 责完成 LCD 液晶模块的初始化、 AD9850 复位、 从 能降低， 边沿出现抖动。 选择合适的片外高性能比 键盘读入用户键入数字等任务。单片机依次扫描 较器， 既可以提供适当的输出逻辑电平， 又避免了 4×4 键盘的行线与列线，当读到有键按下时转向 片内 DDS 的噪声耦合干扰输出波形。 4.2.2 采用更 相应的处理程序。当用户键入 “确认” 时， 单片机向 为稳定的时钟频率源作为 AD9850 的参考时钟输 液晶模块写入 ASCII 字符，供液晶显示屏显示当 入。很明显，输出的边沿抖动等于输入的边沿抖 前频率。 最后， 单片机完成向 AD9850 写入频率控 动， 改善输入的边沿可以使输出波形变陡峭。 4.2.3 在单片机得 采用性能优良的低通滤波器抑制输出谐波分量， 制字， 更新 AD9850 输出频率等任务。 到用户从键盘输入的数字后， 还必须做数字转换， 使输出谐波低于 - 65dB。如果输出频率的带宽较 根据键值计算出二进制的频率控制字，也就是 窄， 甚至可以采用带通滤波器代替低通滤波器， 因 AD9850 的 32 位的频率调谐码，然后才能串行写 为带通滤波器可以更好地滤除比所需要的频率更 入 AD9850。 数据全部写入 AD9850 后，按照 低频率或更高频率的噪声。本设计尝试了用无源 AD9850 控制时序，由单片机发出一个脉冲触发， 带通滤波器代替低通滤波器，虽然通过无源滤波 才能更新 AD9860 的当前输出频率。 器后信号幅度有衰减，但有效地滤除了低频的干 （ 下转 136 页 ） 4 提高频率稳定度及改善方波波形边沿的方 扰。
利用单片机和DDS实现高精度频率综合源
×倍 乘 器 ， 能 够在 外 部 信 号有 限 的情 况 下， 产 生 ６ ０ ０ ＭＨ ｚ系统 时钟 ， 为获 得 此 频 率 提供 了便 利 ． 芯 片
相位 寄存 器有 １ ４ ｂ ｉ ｔ ， 有一 个 引脚 控 制 实现 二 相 相 移
辨率 高 、 带 宽宽 、 体 积小 、 功耗 低等 要求 ． 上 世纪 中后
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３—１ １ —０ ２
作者简介 ： 汪海燕 （ １ ９ ８ ０一）， 女， 安徽桐城人 ， 讲师．
基金项 目： 高 校省 级 优 秀青 年 人才 基 金 资 助 项 目 （ ２ ０ １ ２ Ｓ ＱＲ Ｌ ２ ３ ４ ）
・
ｄ ，
控 制寄存 器 在编程 时 不 日 】 或缺 ， 非常 重要 ． 其每
率精度 稳定 度 高 、 转换 时 间短 ， 这些指标表现优异．
键控 方式 ， 用 户更 改 信 号 相 位 ， 结 合 芯 片 输 人／ 输 出 接 口可实 现相 移键 控操 作． 此 芯 片合 成信 号在 通 信 、 雷达 等信 号 系统应 用极 其广 泛 ．
１ ． ２ Ａ Ｄ ９ ８ ５ ４的 工作模 式 此芯 片 具 有 Ｆ Ｓ Ｋ、 Ｃ Ｈ Ｉ Ｒ Ｐ、 Ｓ Ｉ Ｎ Ｇ Ｌ Ｅ —Ｔ Ｏ Ｎ Ｅ、
Ａ Ｄ ９ ８ ５ ４和 Ａ Ｔ ８ ９ Ｓ ５ ２之 间 没 有 直 接 连 接 ， 需 要 设计 两者 之 间的接 口电路 ， 不仅 可 以将 Ａ Ｔ ８ ９ Ｓ ５ ２的
丌 了
Ａ Ｄ ９ ８ ５ ４内部的特 定 （ ４ ８ ｂ ｉ ｔ ） 的频率转换 寄存
器， 使 用者 能够 依照该 表分 ６次 写入 频率 转换 字 ， 然
第３ ５卷第 １ 期
基于单片机DDS信号发生器的硬件设计
基于单片机DDS信号发生器的硬件设计单片机DDS信号发生器是一种利用数字直接频率合成技术(Direct Digital Synthesis, DDS)来生成高精度信号波形的设备。
它通过调用存储在单片机中的频率、幅度和相位数据，实时更新波形，从而实现高速、高分辨率和低失真的信号发生器功能。
在本文中，将简要介绍单片机DDS信号发生器的设计流程以及其硬件实现。
设计流程：1.确定需求和规格：首先需要明确所需信号的频率范围、分辨率、输出幅度和失真要求等基本参数，以确定设计的方向和重点。
2.硬件选型：根据需求确定适合的单片机型号和外围器件，如振荡器、滤波器、放大器等。
3.硬件连接：根据单片机的引脚功能和外部器件的连接方式设计电路图，将各模块连接起来。
4.编程开发：编写单片机控制程序，实现DDS算法和信号波形生成，并将其烧录到单片机中。
5.调试和优化：通过实际调试和测试，不断优化硬件和软件设计，使其符合设计要求。
硬件实现：1.单片机选择：选择一款适合的高性能单片机作为控制核心，如STM32系列、PIC系列等，具有较高的计算性能和丰富的功能模块。
2.时钟源部分：基于晶振或者DDS芯片提供的时钟信号作为主时钟源，保证信号发生器稳定输出。
3.数字与模拟部分：DDS信号发生器的核心是DDS芯片，它与单片机通过SPI接口通信，实现信号波形的生成和调试。
4.输出功率放大器：将DDS芯片输出的信号通过功率放大器放大至所需的幅度，以驱动外部电路工作。
5.滤波器设计：为了消除输出信号中的高次谐波和噪声干扰，需要设计合适的低通滤波器，保证输出信号的纯净度和稳定性。
6.电源管理：为各个模块提供稳定可靠的电源，充分考虑信号发生器的功耗和稳定性要求。
7.外部控制：设计合适的用户接口和控制按钮，方便用户操作和调节信号波形的参数。
总结：单片机DDS信号发生器的硬件设计涉及到信号生成、时钟同步、数字模拟转换、输出功率放大和滤波等多个方面，需要综合考虑各个模块的性能和需求，以实现高质量、高稳定性的信号输出。
基于DDS的高精度函数信号发生器的研制
基于DDS的高精度函数信号发生器的研制摘要：基于直接数字频率合成技术(DDS)，采用单片机实现对DDS 芯片AD9852 的控制，提出一种高精度函数信号发生器的实现方案。
重点介绍了单片机与AD9852 的硬件接口电路、整个系统的软件设计以及单片机中对48 b 频率控制字的处理方法。
此方法在单片机程序设计中处理多于32 b 的整型数据时具有借鉴意义。
此系统具有高频率、高精度的主要特点，且控制灵活方便，具有广阔的应用前景。
关键词：DDS；AD9852；频率控制字；信号发生器直接数字频率合成技术(Direct Digital Frequency Synthesis，DDS)是从相位概念出发直接合成所需波形的一种新的频率合成技术。
DDS 技术具有相对带宽宽、频率转换时间短、频率分辨率高等优点，广泛用于高精度频率合成和任意信号发生。
本文采用单片机控制DDS 芯片，设计实现了一种高精度多波形的信号源。
1 DDS 原理DDS 的基本结构包括：相位累加器、正弦查询表、数模转换器(DAC)及低通滤波器等。
DDS 原理如图1 所示。
图1 中信号输出频率和参考时钟频率的关系表达式为：其中：fo 为输出频率，fosc 为参考时钟频率，FTW 为频率控制字，N 为频率控制字的位数。
由于N 是一个固定值，那么只要改变FTW 的大小就能得到所需要的频率值，而且频率的分辨率由N 值决定，当N 值越大则分辨率越高。
由Nyquist 取样定理可知，要恢复理想波形，在理想低通滤波器的条件下，输出频率必须小于时钟参考频率的用50％，即fo1／2fosc，若超过这个范围，则一阶镜像频率就会落在Nyquist 带宽内。
而实际的LPF 都有一个过渡带的问题，所以为了更好地去除一阶镜像带来的杂散，一般将DDS 的输出频率限制在O．4fosc 内。
可见当AD9852 参考时钟频率为300 MHz 时，完全可以满足输出。
基于单片机的DDS算法的实现
基于单片机的DDS算法的实现【摘要】通常DDS信号发生器设计主要分为两类，一类是采用FPGA设计，另一类采用单片机+DDS专用芯片实现。
本文针对频率及要求较低的应用，提出一种更为简单的解决方案，即通过单片机编程完成DDS算法，从而实现信号发生器功能。
【关键词】单片机;DDS;D/A转换1.引言近年来，直接数字频率合成（DDS）信号发生器，因具有输出信号频率稳定、分辨率高、相位噪声低等优点，逐渐取代了传统的基于LC或RC振荡电路的信号发生器，成为当前信号发生器的主流。
DDS信号发生器的设计核心在于DDS算法的实现，当前主流的设计方案主要有两种：（1）采用FPGA实现DDS算法，即通过HDL语言自行设计DDS算法，产生波形数字序列，FPGA输出驱动D/A转换器，实现信号输出。
（2）采用专用DDS芯片实现，单片机只需改写DDS芯片相关寄存器，即可输出相应频率及波形的模拟信号。
整个芯片的DDS算法及D/A转换都是出厂时已设计好，无需干预。
针对一些非主流的应用，比如对输出频率和设计要求都较低时，有没有更简单的解决方案？本文将讨论如何采用单片机代替FPGA及DDS专用芯片，采用C语言编程完成DDS算法，从而实现单片机完成DDS信号发生器的简单设计方案。
2.DDS基本原理直接数字合成（Direct Digital Synthesis、DDS）是一种从相位出发的新的频率合成技术和信号产生的方法。
DDS主要由：相位累加器、正弦波形存储器（ROM）、数模转换器（D/A转换）、低通滤波器、和时钟五部分组成。
如图1所示。
图1 DDS原理框图相位累加器本质上是一个计数器。
在时钟脉冲的作用下，将频率控制字（FTW）的相位增量M累加一次。
累加器如果溢出，除溢出位外，累加器保留其它的数字位。
相位累加器输出数据作为地址，查询正弦查询表，将取出的正弦数据通过D/A转换器输出模拟信号。
模拟信号再通过一个低通滤波器输出纯净的正弦波信号[1]。
基于DDS的高精度方波信号发生器的研究(测试计量技术及仪器专业优秀论文)
频率合成电路的印制电路板如图４．８所示：
图４．８频率合成电路的印制电路板图
４．５低通滤波器的设计
在本系统中要求滤波器的衰减特性要陡直，延迟时间要短，因此设计的低通滤波器的阶数为７阶，截止频率为１２０ＭＨｚ，对高频信号滤波后输出信号特性好。
４．５．１低通滤波器的选择
一般用一个可实现的衰减特性来逼近理想特性，且使衰减的变化处在所规定的容限之内，根据不同的逼近原则、不同的衰减特性，选择不同响应的滤波器。
低通滤波器【ｌ６】的频率响应主要有三种：巴特沃斯滤波器（最平坦响应滤波器）、契比雪夫滤波器、椭圆函数滤波器。
巴特沃斯滤波器的响应最为平坦。
它的通带内没有波纹，在靠近零频处，有最平坦通带，趋向阻带时衰减单调增大，缺点是从通带到阻带的过渡带最宽，对于带外干扰信号的衰减作用最弱，过渡带不够陡峭。
契比雪夫滤波器在通带内衰减在零值和一个上限值之间做等起伏变化，阻带内衰减单调增大，带内有起伏，但过渡带比较陡峭。
椭圆函数滤波器不仅通带内有起伏，阻带内也有起伏，而且过渡带陡峭。
比较起来，椭圆函数滤波器性能更好。
几种典型低通滤波器的频率响应分别如图４．９所示［１７１：。
基于单片机和DDS技术的信号发生器的设计
Ｏ 引言
ＡＤ ８ ０相 位 寄 存 器 每 过 ２ Ｋ 个 外 部 参 考 时 钟 后 返 回到 初 始 状 ９５
态 一 次 ． 应 地 正 弦 查 询 表 每 经 过 一 个 循 环 也 回 到初 始 位 置 ， 而 使 相 从 信 号 源 是 现 代 电子 系统 的 重 要 组 成 部 分 ， 通 信 系 统 、 子 测 量 整个 Ｄ Ｓ 系统 输 出一 个 正 弦 波 。输 出 的正 弦 波 频 率 ｆｕ ＝Ｋ＇ｃ Ｎｆ 在 电 Ｄ ０ｔ ｆ／ ， ２ ｃ 以 及 各 种 科 学 实 验 中 ， 常 需 要 一 个 高 精 度 的 频 率 可 变 信 号 源 ， 且 为 外部 参 考 时 钟 频 率 ，Ｎ ３ 常 并 ＝ ２为相 位 累 加 器 位 数 ， 为 频 率 控 制 字 ， Ｋ 也 要 求数 字 可 控 。而 直 接 数 字 频 率 合成 技 术 以 其 能输 出 各 种 波 形 ， 且 并 称 为步 进 值 。当 Ｋ Ｉ时 ， ９ ５ ＝ ＡＤ ８ ０输 出最 低 频 率 （ 时 也 称 为 频 率 分 辨 此 具 有 频 率 分 辨 率 高 、 变 速 度快 、 出相 位 连续 、 位 噪声 低 、 编 程 转 输 相 可 率 ） ｆ／ 为 ｅ２ 。而 其 最 大频 率 输 出 由 Ｎ ｑ ｉ 采 样 定 理 决 定 ， ｆ ２ 在 ｙｕｓ ｔ 即 ｃ 。 ／ 和 全数 字 化 、 于 集 成 等 突 出 优 点 成 为信 号 发 生 器 研 究 的 一 个 重 要 方 便 １５ ２ ＭＨｚ的 时 钟 下 ， ９ ５ ＡＤ ８ ０输 出 频 率 分辨 率 可 达 ０ ０ ９ Ｈ ，输 出最 ． ２ １ｚ 向。 高 频 率 理 论 上 可 以达 到 ６ ．ＭＨ 。 ２５ ｚ
ｖ ｕ ｎ ｃ ｎ ｍｉ ｆ ｃｓ ｌ ａ ｅａ ｄ ｅｏ ｏ ｃｅｆ ｔ． ｅ
基于单片机和DDS的高精度频率信号实现
MOV P2，A
CLR WRITE
NOP
SETB WRITE
NOP
在这个系统中，有5个按键，分别完成光标（回车）、光标左移、光标右移、加1和减1的功能，变换后的值经光标（回车）确认后，乞讨变单片机内RAM地址区所对应的AD9854的频率和幅度控制字，然后写入到AD9854缓存内。每一次上电时，单片机从看门狗的E2PROM中读取上一次断电时保存在里面的AD9854的控制参数，LED显示器显示与断电前相同的频率和幅度值，并完成对AD9854相同的初始化。
AD9854合成的信号频率稳定度高，DDS是一个信号波形的合成过程，是以标准参考振荡源的固定时钟作取样时钟，对所需频率的信号进行相位取样，合成信号的频率不同，只反映了一个信号周期内的相位取样的数量不同。合成信号的稳定度直接由参考源的相位噪声决定，甚至还要低。合成信号的稳定度高，理论上可达STCLK/242Hz，这是传统方法难以实现的。频率变化速度快，在AD9854中，由于无需相位反馈控制，因而频率建立及切换快，并且与频率分辨率、频谱纯度相互独立。在芯片中，NCO的相位改变是线性过程，形成的信号具有良好的频谱。此外，由于合成信号的频率、相位、幅度均可由数字信号控制，所以可以通过预置相位累加器的初始值来精确控制合成信号的相位，非常容易实现灵活的高精度的数字调制，如AM、PSK、FSK、MSK等，而且容易实现高精度的正交调制。
SN54LVTH16625是一个电平转换芯片，它把单片机P0口和P2口输出的5V电平转换成3.3V电平，实现和AD9854的接口。由于AT89C51的P0口内部没有上拉电阻，在实际调试过程中，外接了8个4.7kΩ的上拉电阻，P0口和P2口本身都具有锁存功能。
基于DDS的高精度频率信号源的实现
基于DDS的高精度频率信号源的实现杨晨;冯超【摘要】The design method of a high-accuracy signal synthesizer based on MCU and DDS is presented. By using MCU chip STC12LEC5A32S2 to control DDS chip AD 99852,a signal with high resolution, high transferring speed and pure spectrum is obtained ,which can be used inAM,PM,FM,ASK,FSK,FH. Use the labwindows soft to control the mode of the DDS and the value of frequency. PC connect the signal synthesizer with 485 bus.It can realize remote control. From the experiment data we can find good signal indicators as frequency accuracy, spurious and harmonic wave.The hardware interface, the system and some key points in the design are mainly introduced.%介绍了一种基于DDS（直接数字频率合成器）和单片机的高精度频率信号源的硬件实现方案。
利用51单片机STC12LEC5A32S2控制DDS芯片AD9852,可以产生一个分辨率高,转换速度快,波形良好,输出频谱纯的信号。
具有调幅、调频、数字调幅、数字调相、数字调频、跳频等功能。
通过LabWindows上位机软件可以控制DDS的工作模式,以及工作频率。
基于DSP和DDS的高精度频率信号源实现.
基于DSP 和DDS 的高精度频率信号源实现张玉梅, 阔永红, 傅丰林(西安电子科技大学通信工程学院, 陕西省西安市710071【摘要】介绍了一种基于DSP 和DDS 的高精度频率信号源的软硬件实现方案。
利用DSP 芯片T MS320VC5402控制DDS 芯片AD9852, 可以产生一个分辨率高、转换速度快、输出频谱纯的信号, 且具有调幅、调相、线性及非线性调频功能。
文中主要介绍了AD9852与DSP 的硬件接口设计、整个系统的软件编程及设计中的一些注意事项。
关键词:数字信号处理器, 直接数字频率合成, 分辨率, 转换速度中图分类号:TN7420的整数倍频成为系统时钟信号。
0引言高精度的频率信号源在现代电子系统中占有十分重要的地位, 通信、雷达、制导等电子系统功能的实现及性能指标的好坏都直接依赖于频率源的性能。
直接数字频率合成(DDS 技术将先进的数字信号处理器(DSP 理论与方法引入频率合成领域, 具有频率转换时间短、频率分辨率高、输出相位连续、可编程、全数字化、易于集成等突出优点。
采用高性能的DSP 芯片控制DDS , 可以较好地实现高精度的频率信号源。
2AD9852与DSP 硬件接口设计在设计过程中, 我们选用的DSP 芯片是TI 公司的T MS320VC5402, 由于该芯片和AD9852都是3. 3V 供电, 所以可以直接将二者的数据线相连。
AD9852采用的是并行数据输入方式, 没有片选信号, 所以用DSP 的I ΠO 设备选通信号I OSTRB 与读写信号一起控制对AD9852的数据传输。
由于DSP 的读写管脚复用, 当该管脚为高时, 通过非门输出低电平, 与I OSTRB 相“或”后选通AD9852的读信号; 该管脚为低时, 则直接与I OSTRB 相“或”后选通AD9852的写信号。
AD9852的UPDATE 信号可由DSP 的XF 管脚产生, 也可单独由CP LD 产生。
1AD9852概述AD9852是AD 公司采用先进的DDS 技术生产的具有高集成度的电路器件, 结合内部高速、高性能D ΠA转换器和比较器, 具有可编程、可灵活使用的频率合成功能。
毕业设计(论文)-基于单片机的dds信号发生器设计[管理资料]
![毕业设计(论文)-基于单片机的dds信号发生器设计[管理资料]](https://img.taocdn.com/s3/m/ac8d8dc60b4c2e3f56276387.png)
前言频率源在现代电子系统中占有十分重要的地位 ,通信、雷达、制导等电子系统功能的实现及性能指标的好坏都直接依赖于频率源的性能。
频率源的性能是伴随着频率合成技术的进步而发展的 ,频率合成技术主要有直接合成、锁相频率合成直接数字合成(DDS)三种方式。
DDS的概念首先由美国学者J .Tierney 等人提出 ,它不同于前两种频率合成方法。
它是把一系列数字量形式的信号通过 DAC 转换成模拟信号的合成技术。
与其他频率合成方法相比 ,DDS 具有频率转换时间极短、频率分辨率高、输出相位连续、可编程、全数字化易于集成等突出优点。
因此 ,它得到越来越广泛的应用 ,成为现代频率合成技术中的佼佼者。
本文通过STM32来实现对DDS芯片AD9852控制，来产生10 MHz 频率内的正弦信号、调幅信号、调频信号、ASK及 PSK信号。
并通过使用AD8370及AD811来实现对幅度的控制。
第1章绪论在工业自动化系统中，经常要用一些信号作为测量基准信号或输出信号。
随着科学技术的发展，现代电子测量对信号源频率准确度和稳定度的要求越来越高。
例如在无线电通信系统中，蜂窝通信频段在912MHz并以30kHz步进。
为此，信号频率稳定度的要求必须优于10−6。
作为电子系统必不可少的信号源，在很大程度上决定了系统的性能，因而常称之为电子系统的“心脏”。
传统的信号源采用振荡器，只能产生少数几种波形，自动化程度较低，且仪器体积大，灵活性与准确度差。
而现在要求信号源能产生波形的种类多、频率高，而且还要体积小、可靠性高、操作灵活、使用方便及可由计算机控制。
为此可采用直接数字频率合成( Direct Digital Synthesis ，简称DDS)技术，把信号发生器的频率稳定度、准确度提高到与基准频率相同的水平，并且可以在很宽的频率范围内进行精细的频率调节。
采用这种方法设计的信号源可工作于调制状态，可对输出电平进行调节，也可输出各种波形。
频率合成技术的理论形成于二十世纪三十年代左右，如今已有七十多年的发展史。
基于单片机控制的DDS数字频率合成计
单片机原理及接口(甲)课程设计说明书题目：DDS实现数字频率合成学生姓名：陈师奎学号：20100311209院（系）：职业技术学院专业：电子信息工程指导教师：张开生2013 年 6 月 21 日目录1 前言 (1)1.1课题背景 (1)1.2 课程设计的目的和意义 (1)1.3数字频合成率器设计的任务与要求 (1)2 数字频率计总体方案设计 (2)2.1方案比较 (2)2.2方案论证 (2)2.3方案选择 (2)3 数字频率计的硬件系统设计 (2)3.1 数字频率合成器的硬件系统框架 (3)3.2 数字频率合成器电路设计 (3)3.3数字频率合成器信号输入电路设计 (4)3.4频率显示电路的设计 (5)3.5数字频率合成器的计数电路的设计 (6)3.6数字频率合成器电源模块的设计 (8)4 数字频率计软件系统设计 (8)4.1 软件设计规划 (8)4.1.1信号处理 (8)4.1.2中断控制 (8)4 .2定时器/计数器 (9)4.3程序流程图设计............................... 错误!未定义书签。
4.3.1主程序流程. (10)4.3.2 中断流程 (11)5 性能分析及实验结果 (12)5.1实验结果 (12)5.2实验结果 (12)6 结论 (12)设计体会及今后改进意见参考文献1前言1.1 课题背景在电子与通信系统中，信号源通常被用作基准信号。
信号源包含的种类有：函数信号发生器、脉冲信号发生器、任意波形发生器等。
信号源的技术指标一定程度上决定了系统的性能，随着当今技术的突飞猛进，对于高性能信号源的需求呈上升趋势，如要求频带范围宽（高频段可达几GHz)，频率切换速度快。
同时对于信号源功耗、体积、成本等也提出了更高的要求。
而传统的信号源采用振荡器，只能产生较少的波形，且精度不高、灵活性与准确度差。
单片机自问世以来，性能不断提高和完善，其资源又能满足很多应用场合的需要，加之单片机具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等特点，因此，在工业控制、智能仪器仪表、数据采集和处理、通信系统、高级计算器、家用电器等领域的应用日益广泛，并且正在逐步取代现有的多片微机应用系统。
基于DSP和DDS的高精度频率信号源实现.
基于DSP 和DDS 的高精度频率信号源实现张玉梅, 阔永红, 傅丰林(西安电子科技大学通信工程学院, 陕西省西安市710071【摘要】介绍了一种基于DSP 和DDS 的高精度频率信号源的软硬件实现方案。
利用DSP 芯片T MS320VC5402控制DDS 芯片AD9852, 可以产生一个分辨率高、转换速度快、输出频谱纯的信号, 且具有调幅、调相、线性及非线性调频功能。
文中主要介绍了AD9852与DSP 的硬件接口设计、整个系统的软件编程及设计中的一些注意事项。
关键词:数字信号处理器, 直接数字频率合成, 分辨率, 转换速度中图分类号:TN7420的整数倍频成为系统时钟信号。
0引言高精度的频率信号源在现代电子系统中占有十分重要的地位, 通信、雷达、制导等电子系统功能的实现及性能指标的好坏都直接依赖于频率源的性能。
直接数字频率合成(DDS 技术将先进的数字信号处理器(DSP 理论与方法引入频率合成领域, 具有频率转换时间短、频率分辨率高、输出相位连续、可编程、全数字化、易于集成等突出优点。
采用高性能的DSP 芯片控制DDS , 可以较好地实现高精度的频率信号源。
2AD9852与DSP 硬件接口设计在设计过程中, 我们选用的DSP 芯片是TI 公司的T MS320VC5402, 由于该芯片和AD9852都是3. 3V 供电, 所以可以直接将二者的数据线相连。
AD9852采用的是并行数据输入方式, 没有片选信号, 所以用DSP 的I ΠO 设备选通信号I OSTRB 与读写信号一起控制对AD9852的数据传输。
由于DSP 的读写管脚复用, 当该管脚为高时, 通过非门输出低电平, 与I OSTRB 相“或”后选通AD9852的读信号; 该管脚为低时, 则直接与I OSTRB 相“或”后选通AD9852的写信号。
AD9852的UPDATE 信号可由DSP 的XF 管脚产生, 也可单独由CP LD 产生。
1AD9852概述AD9852是AD 公司采用先进的DDS 技术生产的具有高集成度的电路器件, 结合内部高速、高性能D ΠA转换器和比较器, 具有可编程、可灵活使用的频率合成功能。
基于DDS的高精度信号发生器设计说明
河南大学物理与电子学院开放实验室单片机设计报告基于DDS的高精度信号发生器设计设计人：开放实验室入室人员目录摘要： (1)0 前言 (2)1 系统设计及选择分析 (3)1.1 总体方案 (3)1.2 方案比较 (3)1.3 选择实施方案 (4)2 系统硬件电路设计 (4)2.1 信号发生器控制系统 (4)2.2 单片机控制单元 (5)2.3 信号产生单元 (7)2.4 显示系统 (9)2.5实现单片机与AD9850之间的连接 (10)3 系统软件分析 (12)3.1 系统概述 (12)3.2 系统显示程序设计 (12)3.3 系统AD9850的控制程序设计 (12)3.4 系统的部分核心源码 (15)4 结论 (20)参考文献 (21)基于DDS技术的信号发生器的设计开放实验室入室人员（河南大学物理与电子学院，河南开封，475004）摘要：本文讨论了利用DDS(直接数字频率合成)技术制作信号发生器的方法，介绍了设计信号发生器所用到的DDS相关技术。
信号发生器使用8位单片机AT89S52作为控制模块单元，结合芯片AD9850就实现了直接数字频率合成技术（DDS），该信号发生器采用C语言作为系统程序，通过AT89S52控制DDS芯片AD9850产生0HZ~20MHZ频率可调的两种信号波（正弦波、方波），同时还采用8位数码管作为频率调节的显示界面。
整个系统结构紧凑，电路简单，功能强大。
可广泛应用于生产实际和科技领域中。
关键词：DDS；正弦波；方波；AT89S52；AD9850The design of signal generator based on DDStechnologyLiang b-j(School of Physics and Electronics, Henan University, Henan Kaifeng 475004,China)Abstract:This part discusses the method of making a signal generator which uses the DDS technology,and introduced the use of DDS related technologies.The signal generator uses the 8 single-chip AT89S52 as its control module unit,combined with DDS chip AD9850,to produce 0HZ~20MHZ frequency adjustable two signal wave(sine wave and square wave),the display unit uses 8 digital tube as its display. .so this signal generato is clear and consice.It can be widely applied production and in the field of science and technology.Key words:DDS;Sine wave; Square wave; AT89S52; AD98500 前言随着数字技术的飞速发展，高精度动态范围，数字/模拟（D/A）转换器的出现和广泛应用，用数字控制的方法从一个标准参考频率源产生多个频率信号的技术，即直接数字合成（DDS）技术异军突起。
基于DDS技术的高精度数控信号源设计
基于DDS技术的高精度数控信号源设计摘要：本设计是一种采用DDS技术的新型高精度数控信号源，可输出正弦波、方波和三角波.系统中输出波形的频率采用数控方式，可实现对频率的逐Hz调节，频率精度优于0.1Hz，最高输出频率可达70MHz左右.与传统信号源相比，本设计具有输出波形质量好、频率精度和稳定性高、频率范围宽等优点.设计方案简洁，易于实现.关键词：DDS；高精度；信号源；单片机Design of High Precision Signal Source Controlled by Digital Signal Bases on DDS TechnologyAbstract: This design Bases on DDS Technology ,is a newfashioned high precision signal source controlled by digital signal.It can produce sine wave,quadrate wave and trigonal wave.IN system，the frequency of deferent wave is controlled by digital signal,it can actualize adjusting frequency every Hz,the precision of frequency excelled 0.1Hz,the highest deferent frequency can attain about pare it with traditional signal source, this design have the merit of deferent wave's quality is better, precision of frequency and stability is higher,and bound of frequency is more wide.The project of design is pithiness,and is prone to actualize.Key words: DDS; high precision; signal source; MCU0 引言传统的信号源一般采用RC振荡电路、LC振荡电路、石英晶体振荡电路或波形发生集成电路来实现，很难在较宽的频带内实现高质量、高频率精度和高稳定性波形的输出，且一般频率调节是通过调节电阻、电感、电容参数或变容二极管的电容量来实现，难于实现高精度和数控调节.为解决这一问题，我们设计了基于直接数字频率合成器DDS（Direct Digital Frequency Synthesis）技术的高精度数控信号源.该信号源是一种新型信号源，可通过数控方式来实现对输出波形的频率调节，能在较宽的频带内输出波形质量好、频率精度和稳定性高的正弦波、方波和三角波.基于DDS 技术的信号源有多种设计方案，但很多设计方案过于繁琐，实现难度较大.我们的设计采用应用非常广泛的51系列单片机来进行控制，采用简洁的设计即可实现电路功能，非常易于实现，且性价比高.经过实际测试，信号源可做到逐Hz 频率调节，频率精度优于0.1Hz ，最高输出频率可达70MHz 左右，很有应用和推广价值.1 频率合成器件选择频率合成技术是将一个或几个高稳定度、高准确度的标准频率进行变换后产生新的离散频率的技术.频率合成技术主要分为直接模拟频率合成法、直接数字频率合成法和间接锁相环式合成法三种类型.由于直接数字频率合成法具有的高精度、高频率、输出波形失真小等优点，其应用更加广泛.实现直接数字频率合成的器件——直接数字频率合成器（DDS ）近年来也越来越多地应用在通信、医学和军事等领域.DDS 技术源于1971年美国学者j.Tierney 等人提出的理念①，近年来随着集成电路制造工艺的发展，DDS 器件在技术上更加成熟，应用领域更加广阔.DDS 技术的基本工作原理如图1所示.图1 DDS 技术基本工作原理Fig.1 Basal principium of DDS technologyDDS 以稳定度高的参考时钟为参考源，通过精密的相位累加器和数字信号处理，产生所需的数字波形（通常是正弦波形），再通过高速D/A 变换器和模拟滤波器后，得到最终的模拟信号波形.在输入频率控制字K的控制下，相位累加器在每次参考时钟脉冲的作用下，输① 1971年，美国学者J.Tierney 等人撰写的 “A Digital Frequency Synthesizer” 一文首次提出了以全数字技术，从相位概念出发直接合成所需波形的一种新的频率合成原理.出一个正弦幅值存储器地址，每个地址对应于正弦波的一个相位点.正弦幅值存储器的输出经过数模转换器DAC和低通滤波器LPF后，就可得到由频率控制字K所设定的输出频率.目前生产DDS器件的主要有AD、Qualcomm、Sciteg、Stanford等公司，其中尤以美国AD（ANALOG DEVICES）公司生产的系列DDS器件，因其较高的性价比而使用更加普遍.AD公司生产的系列DDS器件主要有以下几种：正弦波输出的AD9850、AD9851；可实现线性调频的AD9852；两路正交输出的AD9854；以DDS为核心的QPSK调制器AD9853；数字上变频器AD9856、AD9857等.根据设计目标，选用AD9851芯片即可完成设计要求.AD9851芯片的引脚排列及功能如图2所示.数据输入端3 数据输入端4数据输入端2 数据输入端5数据输入端1 数据输入端6数据输入端0 输入端7/串行输入6倍频参考时钟倍乘器接地数字地6倍频参考时钟倍乘器电源正数字电源证字输入时钟端复位端频率更新控制端内部DAC输出端参考时钟输入端互补DAC输出端模拟地模拟地模拟电源正模拟电源正数模转换器外接引脚内部DAC旁路连接端内部比较器负向输出端内部比较器正向输入端内部比较器正向输出端内部比较器负向输入端图2 AD9851引脚排列及功能Fig.2 Pins array and function of AD9851AD9851内部由数据输入寄存器、频率/相位寄存器、具有6倍参考时钟倍乘器的DDS 芯片、10位的模/数转换器和内部高速比较器几个部分组成.其中具有6倍参考时钟倍乘器的DDS 芯片是由32位相位累加器、正弦函数功能查找表、D/ A变换器以及低通滤波器构成.该芯片时钟频率可达180MHz,输出正弦波频率可达70MHz,供电电压为3/3.3/5V，最大功耗为650mW.2 系统设计方案2.1 系统总体结构图系统总体结构如图3所示.图3 系统总体结构图Fig.3 Collective structure of system2.2 采用单片机控制AD9851芯片的方式AD9851芯片通常使用单片机或FPGA芯片来控制.本设计方案考虑易于实现，采用了AT89S51单片机来进行控制.单片机与AD9851的连接如图4所示.图4 单片机与AD9851的连接图Fig.4 Connection between MCU and AD9851向AD9851芯片写入控制数据有并行和串行两种方式，本设计采用并行方式，这样可使单片机程序编写更简洁一些.在AD9851芯片WCLK引脚的每个上升沿可从单片机P1口的P1.1～P1.7引脚向AD9851芯片的数据输入端D0～D7写入8位数据，经过5次数据传送后，在FQ_UD 引脚的上升沿将单片机传送的40位数据从AD9851的数据输入寄存器转入频率/相位寄存器，对频率/相位寄存器的控制数据进行刷新.AD9851的频率/相位寄存器中存放的是40位控制数据，数据不同，就可以使AD9851输出频率和相位不同的正弦波信号.AD9851芯片40位控制数据的含意如表1所示：表1 AD9851芯片40位控制数据含意通过改变32位频率控制字的数值，就可以使信号发生器输出不同频率的信号.如果AD9851的时钟频率为f 0, 32位频率控制字为K ，则输出频率数值为f ＝Kf 0/232.如在本设计方案中，采用30MHz 晶振，启用AD9851内部的6倍频电路，则AD9851的时钟频率为180MHz ，若要输出1MHz 的信号，则频率控制字应为（23860929）10，换算成为二进制，即（1011011000001011011000001）2 .这样，由单片机送出相应的控制字，就可以得到所需频率的信号.在上电复位后，AD9851内部寄存器自动清零，自动设定为非掉电工作、并行数据输入、不启用6倍频器工作方式，数据输入端D0～D7指向控制字W0，此时通过单片机P2.0引脚产生一个上升沿信号，就可以将W0控制字从单片机P1口的P1.1～P1.7引脚写入AD9851的数据输入寄存器中，进而再由单片机P2.0引脚产生上升沿信号，就可以顺次将32位二进制频率控制字按由高位向低位的顺序从单片机写入W1～W4控制字的数据输入寄存器.数据输入完成后，通过单片机P2.1引脚产生一个上升沿信号，就可以将单片机传送的40位数据从AD9851的数据输入寄存器转入频率/相位寄存器，对频率/相位寄存器的控制数据进行刷新，AD9851的IOUT 引脚即产生设定频率的正弦波信号. 2.3 输出滤波器的设计由AD9851输出的波形，通过滤波器 滤波后，可得到质量更好的正弦波.在本 设计中，采用七阶切比雪夫滤波器，如图5所示.2.4 其它外围电路设计本设计方案的输入采用4×4键盘. 图5 七阶切比雪夫滤波器显示驱动采用了MAXIM公司生产的Fig.5 Seven ranks Chebyshev filter MAX7219可编程显示驱动芯片，单片机只需使用三只引脚，便可驱动8只数码管进行显示，且数码管的亮度可用软件进行调节.正弦波及波形变换中的放大器应选用宽带高速放大器，如OP27、AD817、SG811和TL084等.2.5 程序设计流程程序设计流程如图6所示.图6 程序设计流程Fig.6Flow chart of program design3 结论该基于DDS芯片AD9851的高精度数控信号源，采用单片机控制，性价比高，易于实现.且输出波形质量高，可做到逐Hz频率调节，频率精度优于0.1Hz.通过测试，最高输出频率可达70MHz左右，很有应用和推广价值.参考文献：[ 1 ] 高吉祥.高频电子线路[ M ]. 北京：电子工业出版社，2007.[ 2 ] 韩志军，沈晋源，王振波.单片机应用系统设计[ M ]. 北京：机械工业出版社，2005.[ 3 ] 王治刚.单片机应用技术与实训[ M ]. 北京：清华大学出版社，2004.[ 4 ] 高健.现代通信系统[ M ]. 北京：机械工业出版社，2004.[ 5 ] 卢孟夏，胡智娟，薛永毅，段丽.通信技术概论[ M ]. 北京：高等教育出版社，2005.[ 6 ] 胡宴如.高频电子线路[ M ]. 北京：高等教育出版社，2004.[ 7 ] AD公司. AD9851使用手册[ Z ]，2005.[ 8 ] 赵佩华.单片机接口技术及应用[ M ]. 北京：机械工业出版社，2003.。
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率 变 化 速 度 快, 在 "# 由于无需相位反馈控 $ % & ’中 , 制, 因而频率建 立 及 切 换 快 , 并 且 与 频 率 分 辨 率( 频谱 纯度相互独立 ) 在芯片中 , 95 : 的相位改变是线性过 程, 形成的信号具有良好的频谱 ) 此外 , 由于合成信号 的 频率 ( 相位 ( 幅度 均 可 由 数 字 信 号 控 制 , 所以可以通 过预置相位累加器的初始值来精确控制合成信号的相 位, 非 常 易 于 实 现 灵 活 的 高 精 度 的 数 字 调 制, 如 "/( 而且容易实现高精度的正交调 ; 3 7( < 3 7( /3 7 等, 制)
图 . 单片软件流程图
= 用> @ A B C快 速 开 发 频 率 信 号 发 生 器 的 实 ? 例
下面给出一种用 "# $ % & ’开发高精度频率信号发 生器 的 简 易 方 法, 开 发 者 只 需 要 熟 悉 /5 D & E单 片 机 3 编 程 即 可 ) 该 系统 具 有 开 发 周 期 短 , 开发成本低的特 点, 也可以作为探索 "# 它的电 $ % & ’功能的一种方法 , 路原理图见图 ! ) 系 统万方数据 主 要 由 # $ % & ’ (单 片 机 # 3 芯 片 "#
3 . / % 0 2# * ", 中读取上一次断电时保存在里面的 +的控制参数 $ 显示器显示与断电前 相 同的 频 率 和 4 2 -
出 3倍于系统周 期的 时 钟 $ 这也是判断控制字是否送 入 +在调试中要特别注意 1 在 . / % 0内核的一个标志 $ 屏蔽了反 5 因为它的功耗高达 本例中 $ A !=滤波模块 $ 需要给芯片提供良好的散热条件 1 ) I$ 输出 A 或 F 路信号 $ 是经 +. / % 0内部 ) 3 B C D E + 转换之后的模拟波形 $ 但并非平滑的正弦波 $ 需经低通 滤波器平滑后 $ 即可得到预期的波形 1 把滤波后的 A 和 经过高速比较器 $ 即可得到方波 3 ( 0 ;脚输入 $ F 通过 0 信号 $ 方 波信号经 简 单 的 变 换 $ 可 得 到 三 角 波( 锯齿波 等1
幅度值 $ 并完成对 +. / % 0相同的初始化 1 它把单 0 9 9 3 %是 一 个 电 平 转 换 芯 片 $ 5 !% 4 67 8) 片机 # :口 和 # 3口 输 出 的 % < ; 6电平转换成 ; 6电 平$ 实现和 +. / % 0的 接口 1 由于 +7/ . % )的 # :口 = 内 部 没 有 上 拉 电 阻$ 在 实 际 调 试 过 程 中$ 外 接 了 /个 0 < > :口 和 # 3口 本 身 都 具 有 锁 存 功 ? @的 上 拉 电 阻$ # 能1 多功能 $ 但 又 使用 简 单 的 . / % 0是一 个高性 能 ( +芯 片$ 它 只 需 写 入 少 量 的 控 制 字$ 即可实现不同的功 能 1 在编程调试的过程中 $ 它的刷新时钟值得重视 $ 通 过写端口写入 +. / % 0的控制字暂时寄存在 A B " 缓冲 寄存器中 $ 需要一从低到高的时钟信号由 3 :脚从外部 或者由内部 ; 的刷新时钟把 A 输 入$ 3 B C D E "缓冲寄存 器中的控制字传送到 . / % 0分为 +5 5的内核 1 +7 型和 +5 型 后者 属于耐热型 内部 倍 频 后 的 时 钟 可 $ $ F 达; 前者只能倍频至 3 : : $ : : 1在图 3所示的 ,8G ,8G 系 统 中$ 提 供 给 +在芯 . / % 0的 参 考 时 钟 为 3 : $ ,8G 片 内 部 进行 ) 并 且 使 用 的 是 内 部 刷 新 时 钟$ 这 :倍 频 $ 时$ 是 作 为 输 出 脚$ 在主复位之 3 :脚 ’ H# +7 2脚 & 后$ 写入的控制字还 没有送 入 3 :脚输 出 5内 核时 $ 完 成 初 始 化 之 后$ 则输 ) :倍 于 系 统 周 期 的 时 钟 信 号 $
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电子工程师 电 子 技 术 应 用 < 3 /us < . 3 : : 3 r s t v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v v
电子工程师 电 子 技 术 应 用 p ~ L’% p K ~ B B ~ $ % & ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( (绍 !
公司最近推出的单片 H K L M @是 美 国 JH JH v H I 芯片 N 简单结构框图如图 A所示 Q 它的主要特点为 R 内 部高速 s 高性能的正交 H t J 转换器和高速比较器实现 和 w 路输出 Q当输入一准确的参 数字合成的正交的 v 考 频 率N 相 位s 幅 K L M @就 产 生 一 高 稳 定 的 频 率 s JH 度可编程的正弦和余弦信号 N 作为本 机振 荡器用 于 通信 s 雷达等方面 Q 的 K L M @的 H L JH H I核具有 @ o Z a 频率 分 辨 率 ? 相位截断 A 保证了 A N C hxm步 进 E o Z a 优良的无杂散动态比 ? 指标 Q E I y H z K L M @采 用 了 先 进 的 D M微 米 P JH O{I技 术 N 使它只需|D 它的电路工艺使同 p D } 的 电 源 供 应N 步正 交信号 输 出 的 频 率 最 高 达 A 平均每秒 M B N Oxm 产生 A B B百万新频率 Q正弦信号输出经过外部平滑 滤 波 后N 可 以 通 过 内 部 比 较 器 转 化 成 方 波N 用于时 钟产生 Q 在 高 速 时 钟 产 生 器 的 应 用 中 N 若 A 的 ~ o Z a 控 制 与 内 部 的 比 较 器 相 结 合 能 实 现 脉 宽 ! " N H JP 调制和静态周期控制 Q 两个 A 的数字乘法器能 ~ o Z a
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摘 要 G 介绍了专用 H 叙述 了利用 该芯片 设计 高精 F K L M @的特 性和工 作原理 N H I芯 片 JH 度频率信号发生器的简易方法 N 并给出了 OP M A系列单片机与 JH K L M @的硬件 接口设 计和 软件 I 编程方法 Q 关键词 R N$ S T U V N信号发生器 ! ! " ! F G X K L M @ $ W * 9 4 5 2 9 Y Z [\ ] \ ^ _Z ‘ a _ b c d e ^ [a Y ^\ _ Z ‘ e Z \ f ^] ‘ cg ^ ] a d _ ^ [b g [ \ ^ e Z g Z eH H Ie Y Z \JH N] j N ] ‘ cZ a [] \ \ f Z e ] a Z b ‘ ‘ c\ _ ^ [ ^ ‘ a [][ Z h\ f ^c ^ [ Z i ‘b g Y Z i Y ] e e d _ ] e kg _ ^ l d ^ ‘ e k[ Z i ‘ ] f [ k ‘ a Y ^ [ Z m ^ _ M AhZ K L M @] Z ‘ e f d c Z ‘ ia Y ^Y ] _ c n] _ ^Z ‘ a ^ _ g ] e ^o ^ a n^ ^ ‘OP I e _ b e b ‘ a _ b f f ^ _] ‘ cJH ‘ cZ a [[ b g a n] _ ^ p \ _ b i _ ] hhZ ‘ ih^ a Y b c R N$ S T U V N* q) 6 r 4 < * < % 4 ) 2 9 < % + % 9 5 ( * 6 , 9 0 ) * % * ! % + , 5 ( * 6 , 9 0 ) * % : ) 4 高精度的频率信号源对科研 s 通信系统 s 电子对抗 以及各种电子测量技术十分重要 Q 目前 N 国内低频信号 合成器通常使用多个分立的锁相环元件 N 电路复杂 s 价 格昂贵s 精度低 s 易 受 外 界 环 境 影 响N 而且信号的建立 时间长而动态范围较小 Q 九十年代迅速发展起来的直 接数字合成技术 ? 将先进的数字处理技术与方法 E H H I 引 入 信号合成领域 N 优越的性能和突出的特点使其成 为现代频率合成技术中的佼佼者 QH H I器件采用高速 具备了频率转换时间 数字电路和高速 H t J 转换技术 N 短s 频率分 辨率高 s 频 率 稳 定 度 高s 输出信号频率和相 位 可快 速程控 切换等 优 点 N 可以实现对信号的全数字 式调制 Q