基于AD9850的信号发生器设计_毕业设计
基于AD9850的跳频信号发生器设计
Ｏ 引言
跳频通信技术 因其优 良的抗干扰性能和多址组网性能 ， 在军事通信中得到 了广 泛的应用 。跳频通信 系统 的抗 干扰 能力取决 于系统的频率 跳变速度 。较 高的跳频 速率及 较短 的稳定 时间可以有效地抑制干源自并 高速 的进行数据传输 ， 因
Ｄ Ｓ的频率 分辨率 为 ： Ｄ
厂。 ／Ｎ ＝ ２
（） ２
２ Ｄ） Ｉ ｓ芯片 Ａ ９５ Ｄ ８ ０的概 述
２ １ Ａ ９５ ． Ｄ ８ Ｏ的工作原理
Ａ ８ ０ Ａ 公司采用 先进 的 Ｄ Ｓ技 术 ， １ ９ Ｄ９５ 是 ＤＩ Ｄ 于 ９ ６年 推 出的 高集 成 度 Ｄ Ｓ频 率 合 成 器 。ＡＤ ８ ０采 用 先 进 的 Ｄ ９５ Ｃ Ｓ工艺 ， ３ ３ ＭＯ 在 ．Ｖ供 电时 ， 功耗仅 为 １ ５ ， ５ ｍｗ 扩展工业级 温度范围为 一４ ℃ ～ ＋８ ℃ ， 封装 是 ２ ０ ５ 其 ８引脚 的 Ｓ ０ Ｓ Ｐ表 面封装 。Ａ ８ ０ 口控 制简单 ， 以用 ８位并 行 口或 串行 Ｄ９５ 接 可 口直接输 入频 率 、 位 等控 制 数据 。３ 相 ２位频 率 控 制字 ， 在 １５ ｚ ２ ＭＨ 时钟下 ， 出频率分辨率达 ０ ０ ９ Ｈｚ 输 ．２ １ 。
频率 控制字 Ｗ 的关 系为 ：
ｆ ＝ ×Ｗ ／Ｎ ｏ ２ （） １
器 ， 由一个 加法器和一个 Ｎ位相位 寄存器构 成 ， 每个 时 它 在 钟脉 冲输入时 ， 相位寄存器 的值 就增 加一个步长的相位增量
值 Ｍ， 其输出与相位 控制 字相 加后 作为 正 弦查找 表 的查 找
收稿 日期 ：０ ６ ８ ８ 第一作 者 ２０ —０ —１
Ａ ８ ０可产生一个频谱纯净 、 Ｄ９５ 频率 和相位都 可编 程控 制 的 模拟正弦波输 出。此正 弦波可直 接用 作频率信 号 源或转 换
一种基于AD9850的信号发生器的设计
第25卷第4期2006年12月武 汉 工 业 学 院 学 报Journal of W uhan Polytechnic University Vol 125No 14Dec 12006 收稿日期:2006207216作者简介:张旭(1981-),男,河南省新乡市人,研究生。
文章编号:1009-4881(2006)04-0042-03一种基于AD9850的信号发生器的设计张 旭,孔令艳,周 龙(武汉工业学院电气信息工程系,湖北武汉430023)摘 要:介绍了由AD9850作为核心部件,MCS51单片机作为控制部件的信号发生器。
该系统体积小、稳定性好、精度高,适用于尖端的通信系统和精密的高精度仪器以及高频无线传输系统等。
关键词:直接数字频率合成技术;AD9850;单片机中图分类号:TP 335;TP 36811 文献标识码:A0 引言在频率合成领域中,常用的频率合成技术有模拟锁相环、数字锁相环、小数分频锁相环等,而随着数字技术的飞速发展,高精度大动态范围数字/模拟转换器的出现和应用,使得用数字控制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(D irect D igital Synthesis 2DDS )技术异军突起,成为近年来频率合成领域中的主流技术。
由于DDS 频率合成方法具有低失真输出波形、高分辨率、高频谱纯度、可编程和宽频率输出范围等优良性能,在现代频率合成领域中具有越来越重要的地位。
在许多应用领域中,如通信、导航、雷达等,DDS 频率源已成为主流的关键部件。
其主要优点有:①频率转换快,DDS 频率转换时间一般在纳秒级;②分辨率高,大多数DDS 可提供的频率分辨率在1Hz 数量级,有的则可达0.001Hz;③频率合成范围宽;④相位噪声低,信号纯度高;⑤相位可控:DDS 可方便地控制输出信号的相位,在频率变换时也能保持相位联系;⑥生成的正弦/余弦信号正交特性好等。
因此,利用DDS 技术特别容易产生频率快速转换、分辨率高、相位可控的信号,这在电子测量、雷达系统、调频通信等领域具有十分广泛的应用前景。
基于AD9850构成的DDS正弦波信号发生器设计与实现
低 、频率 稳 定度 高等 优 点 。本 论文 设计 的 是 以直 接 频 率合 成 （ Ｄ Ｄ Ｓ ）器 件 Ａ Ｄ ９ ８ ５ ０ 和Ｍ Ｃ Ｓ － ５ １ 单 片机 为核 心 ，配 合 必要 的 外 围接 口器 件 ，在单 片 机软 件控 制下 ，能够产 生 给定 频 率和 起始 相 位的 附加 调制 信 息的正 弦波 信 号
发生 器 。 ２ ． Ａ Ｄ ９ ８ ５ ０ 的 基本 工作 原理 ２ ． １ Ａ Ｄ ９ ８ ５ ０ 的主 要性 能指 标
其 中 ：ｆ ：输 出信 号频 率 ；△ ｌ ｌ ， ：３ ２ Ｌ Ｋ Ｔ Ｎ ：输入 的参 考时 结 构允 许 产生 频率 值是 参 考时 钟 的一半 的输 位 频 率控 制 字数 值 ；Ｃ 出 ，并 且输 出的频 率能 用数 控方 式 以每秒 产 钟频 率 。 生２ ３ ０ ０ ０ ０ ０ ０ 个新 频率 的速度 变化 。＾ Ｊ ） ９ ８ ５ ０ 芯 片 ３ ． 系 统硬 件设 计 内 的比较 器构 成能 接 收经 外部 低通 滤波 后 的 ３ ． １系 统总 体设 计 系 统 以单 片机 ８ ０ ５ ｌ 为控 制 核 心 ，通 过 Ｄ Ａ Ｃ 转 换输 出 ，可 以产生 一个低 抖动 的方波输 出的装 置 ， 因此Ａ Ｄ ９ ８ ５ ０ 用 作时 钟发 生器 十分 对Ａ Ｄ ９ ８ ０ ５ 内部 的频率控 制 字和相 位 控制 字进
１ ． 引 言
电子 通讯 、航 空航 天 、 自动控 制等 领域 中是 等 ，在 １ ２ ５ Ｍ Ｈ ｚ 参 考 时钟 下 ，Ａ Ｄ ９ ８ ５ ０ 经 过 高速 必不 可 少 的 ， 因此 Ｄ Ｄ Ｓ 信 号 源 在 上述 领 域 获 的Ｄ Ｄ Ｓ 核心 芯片能 产生一 个３ ２ 位 频率调整 控制 得广 泛 的应 用 。 字 可使 Ａ Ｄ ９ ８ ５ ０ 的输 出频 率达 ０ ． ０ ２ ９ １ Ｈ ｚ ；并 能 Ａ Ｄ ９ ８ ５ ０ 是Ａ Ｄ Ｉ 公司 生产 的低 功耗 直 接数 提 供 了５ ｂ ｉ ｔ ｓ 的相位 控制位 ，它 能使输 出相位 字频 率合 成 技术 典型 产 品之一 ，Ａ Ｄ ９ ８ ５ ０ 具有 以１ ８ ０ 。 、９ ０ 。、４ ５ 。、２ ２ ． ５ 。、 １ １ ． ２ ５ 。或 频率 转换 速 度快 、频 率分 辨率 高 、相位 噪 声 是 它们 任 意组 合 的增量 改变 。Ａ Ｄ ９ ８ ５ ０ 的 电路
基于AD9850的DDS信号发生器系统设计与实现
! 中国有线电视"!"#$ 年第 ## 期
图 36系统总体结构框图
#4!是 两 部 分' 键 盘 和
-%*#5"! 数码管&由键盘输入相应的信号&经过合成 的信号&再通过当前值作为实参作为执行指令* 在指 令作用 下& 通 过 ;,c3!<#"3 的 [# 口 传 输 给 )*19$" 的 )<%环&通过输入程序模块将数据经过 [34" 口传 给相应寄存器&形成设定好的信号* #436输出信号调整电路
C?引言 ##$ **; 技术概述 传统 **; 参考频率源的标准是由累加器+波形存
储器+)*8*)+低通平滑滤波器组成* 在时钟脉冲的 控制下&相位累加器常用在反馈电路上&生成的信号反 馈给比较器&由 )*切换传输过来的电平&在低通滤波 器去除杂 波 后& 筛 选 出 合 适 的 波 形& 得 到 3! 位 的 波
图 #6整体设计框图
来改变控制字 e&其累加相位值作为地址以读取存储 器的值&由 *b)进行转换&然后过滤&得到所需的波形 # 如图 ! 所示$ * 因为 **; 频率带宽允许在很短的过 程完成转换&一般不会超过 3" "P&就是说可以做出分 辨率为 "4""" # &L信号发生器* 另外&为了便于输出 连续频率和振幅&可以通过软件程序进行编程来实现*
**; 基本工作原理利用奈奎斯特定理&将输入的 数据由累加器顺序排好之后&当做是寻址地址&然后取 多组数据&对数据进行采样+组合+分析&而后输出* 由 于高阶谐波无法全部筛选&通过时钟信号驱动 **; 工 作&利用频率控制多个累加器&由 _:c正弦查表合成 所需要的波形* 累加器和 _:c都需要时钟信号提供 驱动指令才可以工作* 将生成的波形和峰值增量的数 字信号相对比&由数模转换和滤掉没有用的杂波&即可 输出模拟波形* 34!6)*19$" 简介
基于AD9850的全数控函数信号发生器设计
一种基于AD9850的全数控函数信号发生器设计引言 (2)1问题的提出 (2)一、产品的调研 (2)二、简介 (3)三、项目的功能定义 (3)四。
产品的适用人群及使用要求 (3)五、产品的关键技术点 (3)AD9850简介 (4)AD9850原理 (4)控制字与时序 (5)简介 (5)1系统设计方案 (7)2 DDS的基本原理 (7)3硬件电路设计 (8)3.1DDS信号产生电路 (8)3硬件电路设计 (8)3.1DDS信号产生电路 (8)3.2键盘输入接口及LCD接口电路 (9)3.3信号幅度数控预置电路 (10)3.4积分电容自动切换控制电路 (11)2单片机与AD9850的接口 (11)3系统设计 (12)3.1输入 (12)3.2输出 (12)3.3算法 (12)结束语本 (12)4系统软件设计 (14)4.1主程序 (14)4.2键盘扫描子程序 (15)4.3信号频率数字预置子程序 (15)5结束语 (16)4结论 (18)引言信号源是电子产品测量与调试、部队设备技术保障等领域的基本电子设备。
随着科学技术的发展和测量技术的进步，普通的信号发生器已无法满足目前日益发展的电子技术领域的生产调试需要。
而DDS技术是一种新兴的直接数字频率合成技术，具有频率分辨率高、频率切换速度快、切换相位连续、输出信号相位噪声低、可编程、全数字化易于集成、体积小、重量轻等优点，因而在雷达及通信等领域具有广泛的应用前景。
本作品设计由AD9850作为核心部件，STC89C52RC单片机作为控制部件的信号发生器。
该系统体积小、稳定性好、精度高，适用于尖端的通信系统和精密的高精度仪器以及高频无线传输系统等。
一、问题的提出正弦信号源在实验室和电子工程设计中有着十分重要的作用，而传统的正弦信号源根据实际需要一般价格昂贵，经调查发现高频的信号发生器价格都是高的吓人，而且低频输出时性能不好且不便于自动调节，工程实用性较差。
本文的设计以较低的成本制作正弦信号发生器，可用作核磁共振中引发磁场测量仪的激励一般的正弦信号，也可作为调制用的教学演示信号源。
基于AD9850的跳频信号发生器设计
基于AD9850的跳频信号发生器设计
李树刚;郭春燕;李学广
【期刊名称】《山西电子技术》
【年(卷),期】2007(000)001
【摘要】在分析了DDS基本原理以及AD9850工作模式的基础上,介绍了采用AT89C51单片机与AD9850芯片作为核心器件的跳频信号发生器的设计方案.该方案电路结构简单,抗干扰性好,具有广泛的应用前景.
【总页数】3页(P63-65)
【作者】李树刚;郭春燕;李学广
【作者单位】哈尔滨工程大学信息与通信工程学院,黑龙江,哈尔滨,150001;哈尔滨工程大学信息与通信工程学院,黑龙江,哈尔滨,150001;哈尔滨工程大学信息与通信工程学院,黑龙江,哈尔滨,150001
【正文语种】中文
【中图分类】TN911.72
【相关文献】
1.基于AD9850构成的DDS正弦波信号发生器设计与实现 [J], 黄汉平;邱波
2.基于AD9850的函数信号发生器的设计 [J], 于军
3.基于AD9850的DDS信号发生器系统设计与实现 [J], 林万荣
4.基于AD9850的脉冲信号发生器的研究与设计 [J], 金巳婷;吕闪;罗魏魏;牛娃
5.基于AD9850的多波形发生器仿真与设计 [J], 成志婕; 王建青; 祝锡晶; 刘昱辰; 王耀宇
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
一种基于AD9850的超声波信号发生器
分析， 验证 了此 长 度 的情 况下 可计 算得 到沉积 物
的声速 、 声衰 减等 声学 特性参 数 。在沉 积物声 学特性 的
１ Ａ ９５ Ｄ ８ ０芯 片介 绍
Ａ ９５ Ｄ ８ ０是 美 国 ＡＤ公 司推 出的一 款低 功耗 、可编
Ｈｖ ｒ ｕ ｉｓＰ ｅ ｍａ ｉｓ＆ Ｓ ａｓＮｏ９ ２ ２ ｄａｌ ｎｕ ｔ ｃ ｃ ｅｌ ／ ． ．０１
位 寄存 器便 以步 长 Ｍ 递加 。相位 寄存 器 的输 出与相 位
控 制 字相 加 后 可输 入 到正 弦 查询 表 地址 上 。正 弦查 询 表 包含 一 个 正 弦波 周期 的数 字 幅度 信息 ，每 一个 地 址 对 应 正 弦波 中范 围 的一个 相 位 点 。查询 表 把输 入 地 址
Ｏ 引 言
目前 ， 底沉 积物 声 学特 性 的实 验 室研 究 。 海 主要 采 用 超声 波 透射 法 测量 海 底沉 积物 柱 状样 品 的穿 透 时间
本文以 Ａ ９５ Ｄ ８ ０为 频率 合 成器 ， 以单 片机 为 主控 制 核 心 ， 计 了一个 超声波 信号发 生器 。通 过对实 验结 果 的 设
２ ８
【］ 蒋 炎 坤 ．Ｆ 辅 助 发 动 机 工 程 的 理 论 与 应 用 【 ． 京 ： 学 ２ ＣＤ Ｍ】 北 科
出版 社 ．０ ４ ２０．
【】 苏 铭 德 ， 素 逸 ． 算 流 体 力 学 基 础 ［ 】 京 ： 华 大 学 出 版 ３ 黄 计 Ｍ． 北 清
社 ．９ ７ １９ ．
［ 吴 望一 ． 力 学 ［ ． 京 ： 京 大学 出版 社 ，０４ ４ ］ 流体 Ｍ】 北 北 ２０．
文 献
［】 施 准 备 ， ． 于 Ｃ Ｄ 数 值 模 拟 的水 泵 机 组 振 动分 析 ［． 力 ５ 等基 Ｆ Ｊ水 ］
正弦信号发生器(基于ad9850)
正弦信号发生器[2005年电子大赛二等奖]文章来源：凌阳科技教育推广中心作者：广东工业大学陈剑栋姚健棉邱淑康发布时间：2006-5-26 9:43:28摘要:本系统设计一个正弦信号发生器，使用凌阳公司的16位单片机SPCE061A作为中央控制器，结合DDS芯片AD9850，产生0～15MHz频率可调的正弦信号,正弦信号频率设定值可断电保存；使用宽频放大技术，在50Ω负载电阻上使1K～10MHz范围内的正弦信号输出电压幅度VP-P=6V±1V；产生载波频率可设定的FM和AM信号；调制信号为1KHz的正弦波，调制信号的产生采用DDS技术，由CPLD 和Flash ROM加上DAC进行直接数字合成；二进制基带序列码由CPLD产生，在100KHz固定载波频率下进行数字键控，产生ASK，PSK信号。
系统采用全中文菜单操作方式，操作简单，快捷，且系统的精度和稳定性高。
关键字：正弦信号，DDS技术，FM模拟调频，AM模拟调幅，PSK，ASK，宽频放大。
一、方案论证根据题目要求，本系统主要由主控制器模块、正弦信号发生模块、输出电压放大模块、FM调频电路模块、AM调幅电路模块和人机界面模块构成。
如图1.1。
图1.1 系统模块框图1、主控制器方案一：采用通用的51单片机AT89S52作为主控制器，完成数据处理，DDS的频率输出控制，键盘的扫描及液晶显示器的显示控制等。
由于51单片机内部的RAM和ROM都比较小，考虑到实现本系统需要大量的数据处理及液晶显示需占用大量的ROM资源等，用51单片机实现本系统就需外扩RAM和ROM，实现起来比较麻烦。
而且本系统需要用A/D转换器采样调制信号实现调频信号的输出，使用51单片机就需外扩一片A/D转换芯片，实现也比较麻烦。
而且基于整个系统的速度要求，51单片机也不能满足要求。
方案二：采用凌阳公司的16位单片机SPCE061A作为主控制器。
由于SPCE061A内置有2K字的SRAM和32K字的内存FLASH，能满足本系统数据处理及液晶显示所需数据的存储要求CPU时钟频率高达49.152MHz，能满足速度要求；集成有7通道10位电压模数转换器ADC，可以满足系统采样调制信号的要求；一片凌阳SPCE061A单片机就可以完成整个系统的主要功能，基本不需要扩展其他器件，不仅体积小而且可靠性高。
基于AD9850芯片的信号发生器
目录1 DDS介绍 (3)2 AD9850简介 (4)2.1芯片性能 (4)2.2AD9850的控制字及控制时序 (5)2.3管脚定义 (6)3 硬件部分 (6)3.1基于AD9850的模块原理图 (6)3. ２硬件电路设计 (7)３.软件部分 (8)4．１软件部分设计 (8)4.２参考程序 (9)５结语 (18)6参考文献 (18)基于AD9850芯片的信号发生器的研究摘要：基于直接数字频率合成(DDS) 原理，利用AT89C52 单片机作为控制器件，采用AD9850型DDS器件设计一个信号发生器。
给出了信号发生器的硬件设计和软件设计参数，该系统可输出正弦波、方波，且频带较宽、频率稳定度高，波形良好。
该信号发生器具有更强的市场竞争力，在跳频技术、无线电通信技术方面具有比较广阔的发展前景。
关键词：信号发生器；直接数字频率合成；AD9850 芯片；A T89C52 单片机Abstract: On the basis of direct digital synthesis (DDS) principle, a signal generator was designed, using AT89C52 single chip ma-chine as the control device and adopting AD9850 type DDS device. Hardware and software design parameters were given. The sys-tem can output sine wave, square wave with wide frequency band, high frequency stability and good waveform. The signal generatorhas stronger market competitiveness, with wider development prospect in frequency modulation technology and radio communica-tion technology fields.Key words: signal generator; direct digital synthesis; AD9850; AT89C521 DDS 介绍1971年，美国J. Tierney 等人撰写的A Digitai Frequency synthesizer.一文首次提出了一全数字技术，从相位概念发出合成所需波形的一种新原理。
DDS信号发生器模块(基于AD9850)
DDS信号发生器1 AD9850主芯片模块1.1 DDS模块功能及结构框图对输入AD9850的标准正弦波，进行直接数字合成生成，可生成0－Fclk/2范围内的任意频率正弦波和方波。
1.2模块性能指标＋3.3V或＋5V单电源工作，分正常、掉电模式；＋3.3V可输入的时钟频率最高可达110MHz，＋5V可输入的时钟频率最高可达125MHz。
1.3 AD9850简介（1）AD9850主要性能特点：AD9850采用直接数字合成技术，利用片内集成的高性能的DAC和高速比较器，形成完全可编程的频率合成器和时钟发生器。
可输入的时钟频率最高可达125MHZ,具有32bit的频率字使得频率分辨率达到2-32；5bit来进行相位调制，允许输出以180o，90o，45o，22.5o，11.25o，以及它们的任意组合和相位角为增量跳变。
具有可选的串行或并行数据传输方式。
（2）AD9850引脚分布表111,18AVDD 为内部模拟电路提供电源12 Rset外接电阻决定了器件输出端的电流大小13,14 QOUT, QOUTB 内部比较器输出端15,16 VINN ,VINP 内部比较器输入端17 DACBL 内部DAC外接参考电压,可悬空20 IOUTB IOUT的为互补输出21 IOUT 正弦电流输出端，一般用电阻接地以转换为正弦电压输出2 AD9850应用此模块应用中，AD9850采用的是并行输入方式2.1并行输入时频率字AD9850有40位控制字，32位用于频率控制，5位用于相位控制,1位用于电源休眠（Power down）控制，2位用于选择工作方式。
这40位控制字可通过并行方式或串行方式输入到AD9850。
并行输入方式下，内部40bit的寄存器装载5个8位的字节。
如下为并行输入时的频率字：W0包含相位调制字，掉电模式控制和装载模式控制。
接下来的W1到W4是32bit的频率控制字。
表2 AD9850并行输入时频率字2.2并行方式的输入时序图2.3并行方式下引脚连接输入信号线：CLKIN 为参考时钟输入端，最大值为125MHZ,输出波形频率范围为0到Fclkin/2.Rset 决定了器件输出端的电流大小， 1.24832()OUT SETVI R ，推荐连3.9K 电阻到地。
基于AD9850的正弦信号发生器
实测频率／ ｚ Ｈ ｋ
注： 每一标称值测量５ 次
４ ９３ ．９
１０ １ ．０
平均值
／Ｈ ｚ ｋ ９９ ９８
．９ ９５
稳定度
／ ％
４ ９２ ．９
１０ ２ ．０
０ ０ １７ ．０ ６
０９ ８ ．９ ５
１０ １ ０ ０．
００ １ ．０ ５
０． １ ０
１ ０ ０ ． １ ０ ３ ０ ０ １ １ １ ０ ０ ２．
１ ’ １ ０ ． 此可以看出， ０ 一 ０ 量级 由 － － 利用 ＤＳ Ｄ 专用芯片实
现信号发生器设计，具有结构简单、成本低、频率输出 范围大及稳定度高等特点， 克服了传统设计方案输出频 率不稳定的缺点， 有很好的应用价值 ．
表 １ 信号发生器频率输出测试记录 标称值
／ Ｈｚ ｋ
曰、 Ｊ 心． １
两路正弦波分别接人 Ｃ ４ １ Ｄ０ 的通道中 ． ５ 用单片机来控制 其输出， 输出得到的是 ＡＫ或ＰＫ Ｓ Ｓ 信号， 信号的选择由
按键控制 ．
图 ２ 软件流程图
４ 结束语
信号发生器测试数据见表 １ ，系统频率稳定度达到
３ 软件设计
软件流程如图 ２ 所示 ． 系统软件由两部分组成： Ａ９ ０ Ｄ８ 控制和键盘显示模块 ． ５ 首先对 Ａ ９５ 进行初始 Ｄ８０
的信号 ．
计＇ ８ 内 可 程ＤＳ 统 高 较 能 现 ［Ａ９０ 含 编 Ｄ 系 和 速比 器， 实 ］ ５ ． Ｄ
全数字编程控制的频率合成 ． 可编程 Ｄ Ｓ Ｄ 系统的核心是相 位累加器， 它由一个加法器和一个 Ｎ位相位寄存器组成，
Ｎ一般为２一２每来一个外部参考时钟， ４ ３． 相位寄存器便 以步长Ｍ递加 ． 相位寄存器的输出与相位控制字相加后可 输人到正弦查询表地址上 ． 正弦查询表包含一个正弦波周 期的数字幅度信息， 每一个地址对应正弦波中０－ 二 ０ ０范 ３ ６ 围的一个相位点 ． 查询表把输人地址的相位信息映射成正
基于AD9850多波形发生器的设计
为了给后端电路提供一个理想信号，一般用信号发生器所产生的的信号来替代前端电路的实际信号。为了可以方便的在各种不同条件下所需的不同特性信号，就需要一个特征参数可以被认为设定的信号源。这样的信号源对于产品的研发和日常学校的电路实验很有成效。我们可以通过测量出的信号进行比对，以此来确定电路的特性和功能是否达到了所需的标准和要求
DDS技术的波形发生器的特点有以下几个：输出频率稳定、准确、波形输出质量好、输出频率范围可观。以上几个特点都是波形发生器值得我们去研究的一个重要方向。DDS作为一种较为先进的频率合成技术，它相较其他波形发生器比较容易通过程序来控制，且其相位连续，输出频率稳定度高、分频率高。
1.3 DDS技术的发展历程和研究现状
自20世纪80年代以来各国都在研究DDS产品，并广泛的应用于各个领域。DDS技术具有集成度高、芯片体积小、稳定度好、分辨率高等优点，同时有着两个缺点：一个是带宽较小，二个是杂散大。杂散大的原因是因为D/A转换过程中的量化误差和非线性误差造成的以该技术为核心的生产的波形发生器不仅可以产生传统波形发生器的能产生的正弦波、方波、三角波、锯齿波等，还可以产生可变频的载频信号、部分调制信号。同时还可产生任意编辑的波形。
在日常的生产实践和科技领域中信号发生器具有着较为广泛应用。在通信中，需要高频发射，其中的射频波指的就是载波，将音频、视频信号或脉冲信号运载发送出去，需要能产生高频的振荡器。在不同的领域中例如工业的高频感应加热、熔炼、淬火，生物医学中的核磁共振成像等都需要功率不同的，频率不同的振荡器。对于计量和校准领域来说高精度的信号发生器也可以作为标准的信号源，把参考源做为标准将需要校准的仪器调校。这证明了，信号发生器的应用领域十分的广泛。
系统结构的简图如下所示，可从中看出波形发生器的大体运作流程。
基于AD9850的多功能信号源的设计
图2 正电压变负电压电路出。
通常选定R 2=30k Ω(10k Ω<R 2<200k Ω)。
通过改变R 1电阻值即可方便地得到相应的输出电压值。
例如:R 1=258k Ω时,V OU T =12V 。
3.2 正电压变负电压图2所示为正电压变负电压的应用电路。
元件参数的选择与图1相同(注意POL 接V CC ),输出电压同样由R 1、R 2的关系确定:R 1=R 2×|V OU T |V REF(2)式(2)中V REF =1.25V ,同样选定R 2=30k Ω,改变R 1的阻值即可得到相应的输出电压。
例如:R 1=288kΩ时,V OU T =-12V 。
这里需要提请注意:图2所示的电路输出V OU T 只能在-28V ～-V IN 之间变化,要想得到高于-V IN 的负电压,必须将D 2的阴极与输入V IN 相连,再按式(2)计算R 1的阻值从而得到V OU T 。
但这种电路改变同时会使输出电流最大值降低一半,从而降低了负电源的供电能力,因此应尽可能采用图2所示电路得到相应的负电压。
3.3 输出电流选择MAX629提供了一个输出电流选择引脚ISET 。
无论是正电压变负电压或正电压变正电压,都可以改变ISET 与V CC 、GND 的连接,得到最大500mA 、最小250mA 的输出电流。
当电路所需电流低于250mA 时,ISET =GND ,用户即可采用功率较小的电感,输出端的电容也可采用普通电容,这样既节省空间,又降低了成本。
4 结语MAX629既可用于正电压变负电压又可用于正电压变正电压,同时输出电压改变灵活方便,变化范围宽。
具有体积小巧、成本低廉、转换灵活的优点,在需要DC 2DC 转换的控制电路中具有广泛的应用前景。
器件应用基于AD9850的多功能信号源的设计中国人民解放军电子工程学院(合肥230037) 周义建 游志刚 摘 要 文章介绍了美国AD 公司推出的直接数字频率合成芯片AD9850,并给出了一种基于该芯片的多功能信号源的设计方案,该信号源具有结构简单、精度高、控制灵活的特点。
基于AD9850的信号发生器的设计_毕业设计论文 精品
摘要本设计使用51单片机对DDS芯片进行控制，利用DDS造波的方法产生需要的正弦信号，用户可以根据需要对芯片设定一个频率值或相位值，通过单片机传输芯片控制字对芯片输出的频率和相位进行调节，达到用户所需要的信号，本设计采用模块化设计的方法，不同的模块为实现不同的功能而设计，总体由单片机控制协调工作。
利用51单片机控制DDS芯片造波，具有如下优越性：1，造价低廉，51单片机应用广泛，价格低廉，比较容易购买，DDS芯片价格较单片机稍高，但与价格成百上千的成品信号发生器相比，本设计经济优势显著，2，电路简单，本设计利用单片机进行数字化控制，外围元件较少。
3，频率控制准确高效，数字化控制的最大优点即控制准确，分辨率高，响应快。
关键词：DDS 51单片机数字控制目录摘要 (i)目录 (ii)绪论 ............................................................................................................................................. - 1 - 第一章工作原理........................................................................................................................ - 2 -1.1 DDS工作原理............................................................................................................... - 2 - 第二章电路设计........................................................................................................................ - 3 -2.1设计思路........................................................................................................................ - 3 -2.2 元件选型....................................................................................................................... - 3 -2.3 系统总体框图............................................................................................................... - 3 - 第三章元器件介绍.................................................................................................................... - 5 -3.1 STC89C52RC单片机 ................................................................................................... - 5 -3.2 AD9850芯片.............................................................................................................. - 6 -3.3 液晶（LCD1602）介绍............................................................................................... - 7 - 第四章调试................................................................................................................................ - 8 -4.1 硬件调试....................................................................................................................... - 8 -4.2 软件调试..................................................................................................................... - 13 -绪论信号发生器使一种能产生所需要信号的一种仪器。
基于DDS芯片AD9850的全数控函数信号发生器的设计与实现
基于DDS芯片AD9850的全数控函数信号发生器的设计与实现龙安国(永州职业技术学院，湖南永州425006)0 引言/xsj07/xsj091134.asp信号源是电子产品测量与调试、部队设备技术保障等领域的基本电子设备。
随着科学技术的发展和测量技术的进步，普通的信号发生器已无法满足目前日益发展的电子技术领域的生产调试需要。
而DDS技术是一种新兴的直接数字频率合成技术，具有频率分辨率高、频率切换速度快、切换相位连续、输出信号相位噪声低、可编程、全数字化易于集成、体积小、重量轻等优点，因而在雷达及通信等领域具有广泛的应用前景。
1系统设计方案本文提出的采用DDS作为信号发生核心器件的全数控函数信号发生器设计方案，根据输出信号波形类型可设置、输出信号幅度和频率可数控、输出频率宽等要求，选用了美国A／D公司的AD9850芯片，并通过单片机程序控制和处理AD9850的32位频率控制字，再经放大后加至以数字电位器为核心的数字衰减网络，从而实现了信号幅度、频率、类型以及输出等选项的全数字控制。
该函数信号发生器的结构如图1所示。
本系统主要由单片机、DDS直接频率信号合成器、数字衰减电路、真有效值转换模块、A／D转换模块、数字积分选择电路等部分组成。
2 DDS的基本原理直接数字频率合成器(Derect 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。
一个直接数字频率合成器通常由相位累加器、加法器、波形存储ROM、D／A转换器和低通滤波器(LPF)组成。
DDS的组成结构如图2所示。
其中，K为频率控制字(也叫相位增量)，P为相位控制字，W为波形控制字，fc为参考时钟频率，N为相位累加器的字长，D为ROM数据位及D／A转换器的字长。
相位累加器在时钟fc的控制下以步长K累加，输出的N位二进制码与相位控制字P、波形控制字W 相加后作为波形ROM的地址来对波形ROM进行寻址，波形ROM输出的D位幅度码S(n)经D／A转换变成阶梯波S(t)后，再经过低通滤波器平滑，就可以得到合成的信号波形。
基于AD9850的信号发生器的设计与实现
基于AD9850的信号发生器的设计与实现直接数字频率合成技术(DDS)是20世纪末迅速发展起来的一种新的频率合成技术，它将先进的数字处理技术与方法引入信号合成领域，表现出优越的性能和突出的特点。
由于DDS 器件采用高速数字电路和高速D／A转换技术，具有频率转换速度快、频率分辨率高、相位噪声低、频率稳定度高等优点，此外，DDS器件很容易实现对信号的全数字式调制。
因此，直接数字频率合成器以其独有的优势成为当今电子设备和系统频率源的首选器件。
本文介绍了ADI公司出品的AD- 9850芯片，以单片机AT89S52为控制核心完成正弦信号发生器的可行性设计方案，并给出了调试通过的源程序以供参考。
1 AD9850芯片性能及管脚功能 AD9850采用了先进的CMOS工艺，支持5 V和3．3 V两种供电电压，在3．3 V供电时功耗仅为155 mW，扩展工业级温度为-40～+80 oC。
支持并行或串行输入控制接口形式，最大支持时钟频率为125MHz，此时输出的频率分辨率达0．029 1 Hz。
采用28脚SSOP表面封装形式，其管脚功能。
AD9850分为可编程序DDS系统、高性能数／模变换器(DAC)和高速比较器三部分，其中可编程DDS系统包含输入寄存器、数据寄存器和高速DDS三部分。
高速DDS包括相位累加器和正弦查找表，其中相位累加器由一个加法器和一个32位相位寄存器组成，相位寄存器的输出与一个5位的外部相位控制字相加后作为正弦查找表的地址。
正弦查找表包含一个正弦波周期的数字幅度信息，每一个地址对应正弦波中O～360范围的一个相位点。
查找表输出后驱动10 b的DAC转换器，输出两个互补的电流，其幅度可通过外接电阻Rset来调节，输出电流可由Iset=32(1．248 V／Rset)来计算，Rset的典型值为3．9 kΩ。
输出信号经过外部的一个低通滤波器后接到AD9850内部自带的高速比较器，即可产生一个与正弦波同频率且抖动很小的方波。
基于ad9850的多波形发生器仿真与设计
2 多波形发生器的设计
2.1 多波形信号的产生原理
直接数字频率合成技术采用全数字化处理方式合成信
号。设频率为f的正弦波信号
，利用Δ(t)时域采样
定理，以作为采样间隔，将模拟信号离散为函数序列S(n)。
则S(n)可表示为：
(1) 当t1 = 0时，得到正弦信号的相位序列：
(2)
由于DDS合成信号过程中并不需要用到全部信息，只需
制直接数字频率合成芯片AD9850产生激励信号，通过低通滤波、电压放
大和功率放大后，经过阻抗匹配输送给超声波换能器。
1 超声波发生器的总体结构 超声波发生器的总体结构如图1所示。由控制模块、滤波及放大模
块、阻抗匹配模块、反馈模块和人机交互模块组成。其中，控制模块由 STM32单片机和DDS芯片AD9850组成，控制模块的作用是，对反馈模块 传送的采样信号进行分析和处理，进行频率跟踪；控制DDS芯片产生 正弦波、方波、三角波这三种信号，并通过输出频率控制字控制输出 信号的频率；与上位机进行通信，使用者可以通过上位机选择超声波 发生器输出的波形、频率和功率，并采集实时输出信号的频率、功率 和振幅等数据，传送给显示模块。滤波及放大模块的作用是将控制模 块输出的信号进行滤波及放大。阻抗匹配模块的作用是使超声波换能
随着现代电力电子技术的发展与进 步，电源技术的迅速发展，各学科间相 互渗透，同时也促进了新兴边缘学科的 不断出现。超声技术作为一门新兴的、 多学科交叉的、应用性极强的边缘科 学，已在中国、美国、德国、日本、加 拿大等国家引起了科研工作者的广泛高 度关注，并在国民经济生产、生活、科 研等各领域扮演着十分重要的角色。目 前小型化、通用化、智能化、高性能的 超声波发生器和简单、实用的数字控制 技术已成为国内外研究的热点。所以设 计采用微处理器控制、模块化电路的数
基于AD9850的多功能信号源设计
基于AD9850的多功能信号源设计摘要：AD9850以芯片为多功能信号源频率合成核心，以单片机(89C52)为控制和数据处理核心，实现了正弦波、方波及AM、FM、ASK、FSK、PSK 等调制波形的产生和输出。
结合键盘和显示部分，实现了任意频率值的选择和显示，构成了一个完整实用的信号发生器。
该信号发生器可在10 Hz～40 MHz范围内实现任意频率的输出，步进值和输出幅值可调。
经过对系统的最终测试与实验数据分析表明，该系统具有稳定性好、精度高、且范围宽等优点。
直接数字合成技术(Direct Digital Synthesizer，DDS)是由一个参考频率源产生多种频率的技术，其采用数字信号控制的相位增量，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优点。
因此，得到了广泛的应用。
本文提出了以直接频率合成芯片AD9850为核心的多功能信号源的设计方案，给出了实现多种信号生成的具体方法。
1 直接数字频率合成原理及构成AD9850是美国AD公司推出的高集成度频率合成器，内含可编程DDS系统和高速比较器，能实现全数字编程控制的频率合成。
可编程DDS系统的核心是相位累加器，其由一个加法器和一个N 位相位寄存器组成。
每来一个时钟脉冲，加法器将频率控制数据与累加寄存器输出的累加相位数据相加，将相加后的结果送至累加寄存器的数据输入端，累加寄存器将加法器在上一个时钟作用后所产生的新相位数据反馈到加法器的输入端，以使加法器在下一个时钟的作用下继续与频率控制数据相加。
这样，相位累加器在参考时钟的作用下进行线性相位累加，当相位累加器累加满量时就会产生一次溢出，完成一个周期性的动作，这个周期就是DDS合成信号的一个频率周期，累加器的溢出频率就是输出的信号频率。
相位寄存器的输出与相位控制字相加后，可输入到正弦查询表地址上。
正弦查询表包含一个正弦波周期的数字幅度信息，每个地址对应正弦波中0°～360°范围的一个相位点。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
基于AD9850的信号发生器设计摘要介绍ADI 公司出品的AD9850 芯片,给出芯片的引脚图和功能。
并以单片机AT89S52 为控制核心设计了一个串行控制方式的正弦信号发生器的可行性方案,给出了单片机AT89S52 与AD9850 连接电路图和调试通过的源程序以供参考。
直接数字合成（DDS）是一种重要的频率合成技术，具有分辨率高、频率变换快等优点，在雷达及通讯等领域有着广泛的应用前景。
系统采用AD9850为频率合成器，以单片机为进程控制和任务调度的核心，设计了一个信号发生器。
实现了输出频率在10Hz~1MHz范围可调，输出信号频率稳定度优于10-3的正弦波、方波和三角波信号。
正弦波信号的电压峰峰值V opp能在0~5V范围内步进调节，步进间隔达0.1v,所有输出信号无明显失真，且带负载能力强。
该电路设计方案正确可行,频率容易控制,操作简单灵活,且具有广阔的应用前景。
关键词：信号发生器；直接数字频率合成；AD9850芯片；AT89S52单片机AbstractOn the basis of direct digital synthesis(DDS)principle, a signal generator was designed , using AT89S52 single chip machine as control device and adopting AD9850 type DDS device .Hardware design parameters were given .The system can output sine wave ,square wave with wide frequency stability and good waveform .The signal generator has stronger market competitiveness , with wide development prospect ,in frequency modulation technology and radio communication technology fields.Key words: signal generator ；direct digital synthsis；AD9850；AT89S52目录第一章绪论 (1)1.1背景 (1)1.2问题的提出 (2)1.3论证方案 (2)1.4总体设计框图 (3)第二章DDS技术产生信号的基本原理 (5)2.1DDS简介 (5)2.2频率预置与调节电路 (5)2.3累加器 (5)2.4控制相位的加法器 (6)2.5控制波形的加法器 (6)2.6波形存储器 (6)2.7D/A转换器 (7)2.8低通滤波器 (7)2.9数字波形合成的理论分析 (8)第三章芯片的简介 (9)3.1AD9850结构与性能 (9)3.2AD9850的控制字与控制时序 (11)3.3 AT89S52结构与性能 (12)3.4 24C02结构与性能 (15)3.5MAX232的结构与性能 (16)3.6RT1602结构与性能 (17)第四章主要硬件的总体设计 (19)4.1AD9850与单片机的接口电路 (19)4.2 LCD与单片机的连接 (20)第五章软件部分设计 (21)第六章用到的数学原理 (24)6.1数学原理 (24)6.2算法比较和选择 (26)6.2.1采样回放法 (26)6.2.2查表法 (27)6.2.3泰勒级数展开法 (27)6.2.4数字正弦振荡器法 (27)6.2.5递推数列法 (28)第七章电路原理图的绘制 (31)7.1一般步骤 (31)7.2原理图的绘制 (31)结束语 (32)致谢.................................................................................. 错误！未定义书签。
第一章绪论1.1背景在电子技术领域中，也就是所谓的信号源号源有很多种，包括正弦波信号源、函数发生器、脉冲发生器、扫描发生器、任意波形发生器、合成的信号源等，经常要用一些信号作为测量基准信号或输入信号。
作为电子系统必不可少的组成部分的信号源，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”。
近年来，随着电子技术的发展，对信号源的要求越来越高，要求其输出频率高达微波频段甚至更高，频率范围从零Hz到几GHz频率分辨率达到mHz甚至更小，相应点数更多。
频率转换时间达到ns级:频谱纯度越来越高。
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。
因此，我们对频率合成器功耗、体积、重量等也有了更高的要求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。
所以要实现高性能的信号源，必须在技术手段上有新的突破。
直接数字频率合成器问世之初，构成DDS元器件的速度的限制和数字化引起的噪声这两个主要缺点阻碍了DDS的发展与实际应用。
近几年超高速数字电路的发展以及对DDS的深入研究，DDS的最高工作频率以及噪声性能已接近并达到锁相频率合成器相当的水平。
随着微电子技术的迅速发展，直接数字频率合成器得到了飞速的发展，它以有别于其他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。
于是，函数发生技术结合最新的信号生成技术（DDS），便产生了。
直接数字频率合成器问世之初，构成DDS元器件的速度的限制和数字化引起的噪声这两个主要缺点阻碍了DDS的发展与实际应用。
近几年超高速数字电路的发展以及对DDS的深入研究，DDS的最高工作频率以及噪声性能已接近并达到锁相频率合成器相当的水平。
随着微电子技术的迅速发展，直接数字频率合成器得到了飞速的发展，它以有别于其他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。
具体体现在相对带宽、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。
现已广泛应用于通讯、导航、雷达、遥控遥测、电子对抗以及现代化的仪器仪表工业等领域。
DDS是从上世纪七十年代发展起来的一种频率合成技术，它采用数字处理模块，参照一个频率固定且精确的时钟频率源，产生频率、相位均可调的输出信号。
相对于直接法、锁相法等传统信号合成方法，DDS技术具有频率分辨率高、电路简单且易于控制的优点。
并且，DDS可输出信号的相位，在变频时，可保持相位的连续；生成的正弦/余弦正交特性好等优点。
因此基于DDS技术的函数发生器出现虽晚，但发展迅猛，市场份额日见扩大，已开始逐步取代传统的函数发生器。
信号发生器是一种常用的信号源,广泛应用于电子测量、自动控制和工程设计等领域。
随着电子技术的发展,对信号源频率的稳定度、准确度以及频谱纯度的要求越来越高。
1.2问题的提出基于AD9850信号发生器硬件设计主要有三部分组成：单片机控制电路模块、DDS波形产生模块和液晶显示模块。
难点在于要弄清楚各模块的作用，根据要求进行各模块在电路中的布置。
单片机控制电路模块，AD9850控制字的写入方式有并行和串行两种，并行写入方式的优点是数据传输的速度快,能够提升整个系统的处理速度,但占用的单片机的I/ O 口资源太多。
与并行方式相比,串行写入方式在数据传输的速度上要慢些,但它更大优点是能节省很多I/ O 口资源。
要根据实际需求选择合适的控制核心。
数字信号的输出经由D/A转换成模拟信号。
但是DDS有一个明显的缺点，输出频率接近时钟频率的一半时，采样点数就越少，输出地杂散干扰就越大。
因此选择一个高性能的滤波器尤为重要。
采用DDS芯片制作的信号源，输出信号的频率和幅度都可由微机来精确控制，常用的幅度调节方法是在DDS输出端加数字增益控制电路，或者通过改变DAC的参考电压或编程电阻来实现。
LCD具有显示内容多、电路结构简单、占用单片机资源少等特点，因此，我们要根据这特点选择其总体的设计方案论证本文提出的采用DDS作为信号发生核心器件的函数信号发生器设计方案，根据输出信号波形类型可设置、输出信号幅度和频率可数控、输出频率宽等要求，选用了美国A/D公司的AD9850 芯片，并通过单片机程序控制和处理AD9850的32位频率控制字，再经放大后加至以数字电位器为核心的数字衰减网络，从而实现了信号幅度、频率、类型以及输出等选项的数字控制。
1.3论证方案AD9850控制字的写入方式有并行和串行两种，并行写入方式的优点是数据传输的速度快,能够提升整个系统的处理速度,但占用的单片机的I/ O 口资源太多。
与并行方式相比,串行写入方式在数据传输的速度上要慢些,但它更大优点是能节省很多I/ O 口资源。
所以，本系统采用AT89S52作为控制核心，为了提高运算速度，所以采用并行方式。
低通滤波器的设计尤为重要，其性能的优劣对输出信号的质量起着重要的作用。
一般设计主要有三中常见的滤波器：巴特沃斯低通滤波器、切比雪夫低通滤波器和椭圆滤波器。
通过比较，实现相同的性能指标时，椭圆滤波器的设计阶数低而且频率特性好，但非线性相位响应最明显。
综合考虑后本设计选用5阶的椭圆滤波器。
LCD具有显示内容多、电路结构简单、占用单片机资源少等特点，因此，本设计采用1602C型LCD液晶显示屏来显示信号的类型和频率的大小。
1.4总体设计框图系统框图如图1.1所示图1.1 系统框图通过键盘对波形的频率进行控制实可行的型号。
1.2 硬件系统组成框图第二章DDS技术产生信号的基本原理2.1DDS简介直接数字频率合成技术（DDS）是从相位概念出发，直接对参考正弦信号进行抽样，得到不同的相位通过数字计算技术产生对应的电压幅度，最后滤波平滑输出所需频率。
一个数字频率合成器由相位累加器、加法器、波形存储器（ROM）、D/A转换器和低通滤波器（LPF）其工作原理如图2.1所示：图2.1 ＤＤＳ原理框图其中K为频率控制字、P为相位控制字、W为波形控制字、f c为参考时钟频率，N为相位累加器的字长，D为ROM数据位及D/A转换器的字长。
正弦函数是一个周期函数，因此它的相位值和幅值有一一对应关系。
这一关系可以通过查询ROM很容易实现，该查询表的地址线对应相位信息，数据线对应幅值信息，所以正弦信号沿轴方向等间隔取样，就得到该信号的抽样序列，并将取样值用二进制表示。
改变频率控制字时，相位增量也发生相应的改变，取样值也随之而改变，从而合成所需频率，抽样序列通过D/A转换形成量化的正弦波，最后通过滤波平滑，生成连续的标准的正弦波。
2.2频率预置与调节电路K被称为频率控制字，也叫相位增量。