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基于DDS芯片AD9951的信號發生器8.doc

'基于DDS芯片AD9951的信號發生器8.doc'
?基于DDS芯片AD9951的精密信號發生器設計 摘 要直接數字頻率合成(Direct Digital Frequency Synthesis簡稱DDS)是近年來迅速發展起來的一種新的頻率合成方法。而AD9951是美國模擬器件公司(ADI)最新推出的高集成度DDS芯片。本設計采用該芯片,以AT89S52單片機為控制,采用AT24C02來存儲重要的系統數據,由1602點陣式字符型液晶顯示模塊作為顯示器,并加上一個小鍵盤構成了精密信號發生器。要求其輸出頻率圍為0~160MHz、最小步進為10Hz或者1Hz、輸出信號幅度大于0.3Vp-p、雜散小、有掉電數據保持功能。文中詳細介紹了DDS的工作原理以及該信號發生器的軟、硬件設計方案,并給出了具體的程序設計。指標關鍵詞:直接數字頻率合成(DDS)、AD9951、AT89S52、信號發生器、頻率控制字直接數字頻率合成(Direct Digital Frequency Synthesis簡稱DDS)是近年來迅速發展起來的一種新的頻率合成方法,廣泛應用于通訊、導航、雷達、遙控遙測、電子對抗以及現代化的儀器儀表工業等領域。而AD9951是美國模擬器件公司(ADI)最新推出的高品質、高集成度DDS芯片。本設計采用該DDS芯片作為核心元件, 以AT89S52單片機為主控器件、并輔以AT24C02存儲重要的系統數據、1602點陣式字符型液晶顯示模塊作為顯示器,構成了一種精密的DDS信號發生器。文中詳細介紹了DDS的工作原理以及該精密信號發生器的軟、硬件設計方法,并給出了具體的程序設計方案。設計出的信號發生器,輸出頻率圍為0~160MHz、最小步進為10Hz或者1Hz、輸出信號幅度大于0.3Vp-p、雜散小。關鍵詞:直接數字頻率合成(DDS)、AD9951、AT89S52、信號發生器、頻率控制字該芯片能以早期DDS 1/10的功耗提供速度高達400 MHz 的部時鐘,而合成頻率高達160 MHz。掌握直接數字頻率合成(DDS)芯片AD9951/9952的工作原理和管腳功能,設計一個由AT89S52單片機、AD9951/9952芯片、1602點陣式字符型液晶顯示模塊和小鍵盤構成的精密信號發生器。要求電路簡潔、人機界面友好且有一定容錯性、輸出穩定、抗干擾能力強、有掉電數據保持功能、輸出頻率圍為0.5MHz~160MHz連續輸出、最小步進為10Hz或者1Hz、輸出信號幅度大于0.3Vp-p、雜散小。An exact signal generator base on ofthe MicroController Unit and the DDS chip-AD9951AbstractAD9951 is the newest product of ADI Corporation. The device is a 400 MSPS direct digital synthesizer (DDS) product that can generating a resultant frequency of up to 160 MHZ ,while dissipating <200 mw.The exact signal generator introduces the AD9951,together with the MicroController Unit of AT89S52 as controller.In addition,this design adopts the 1602 of LCD as display screen and a keyboard. In this text,I have explained and recommended the design scheme of software and hardware of the product in detail,providing the specific program.Keyword: DDS AD9951 Control-register Frequency tuning word Transmissible format of data 1、前言信號源作為一種基本電子設備,無論是在教學、還是在科學技術研究中,都有著廣泛的使用。隨著科學技術的發展和測量技術的進步,對信號源的要求越來越高,普通的信號發生器已無法滿足目前日益發展的數字技術領域科研和教學的需要。這就要求設計信號發生器要解決怎樣獲得穩定,準確,連續可調的頻率輸出的問題,解決這一問題的一個較好的方法就是使用頻率合成技術。頻率合成一般有三種方法:直接模擬合成法、鎖相環合成法和直接數字合成法。直接模擬合成法設備復雜、體積大、功耗大,且步進不易控制,目前已基本不被采用;鎖相環合成法存在高分辨率和快轉換速度之間的矛盾,一般只能用于大步進頻率合成技術中;直接數字頻率合成(Direct Digital Frequency Synthesis簡稱DDS)是近年來迅速發展起來的一種新的頻率合成方法。該技術是一種新興的頻率合成技術,他具有頻率分辨率極高、頻率切換速度快、切換相位連續、輸出信號相位噪聲低、可編程、全數字化易于集成、體積小、重量輕等優點。隨著微電子技術的迅速發展,直接數字頻率合成器得到了飛速的發展,它以有別于其它頻率合成方法的優越性能和特點成為現代頻率合成技術中的姣姣者?,F已廣泛應用于通訊、導航、雷達、遙控遙測、電子對抗以及現代化的儀器儀表工業等領域。目前生產單片DDS集成芯片的廠家很多,但市場上主要是以美國Analog Devices公司和Motorola公司的產品為主。特別是Analog Devices公司生產的AD98XX系列和AD99XX系列產品。在本設計中為了獲得低成本,高性能的信號發生器,采用了直接數字頻率合成技術,用一片Analog Devices公司的單DDS集成芯片和微控制器組合進行設計,達到了預期的設計效果。2、DDS的結構及原理2.1、DDS的結構及工作原理直接數字頻率合成是采用數字化技術,通過控制相位的變化速度,直接產生各種不同頻率信號的一種頻率合成的方法。DDS的結構原理圖如圖1所示,它由相位累加器、正弦ROM表、D/A轉換器等組成。參考時鐘fr由一個穩定的晶體振蕩器產生,用它來同步整個合成器的各個組成部分。相位累加器由N位加法器與N位相位寄存器級聯構成,類似于一個簡單的加法器。每來一個時鐘脈沖,加法器就將頻率控制字K與相位寄存器輸出的累加相位數據相加,然后把相加后的結果送至相位累加器的數據輸入端。相位寄存器就將加法器在上一個時鐘作用后產生的新相位數據反饋到加法器的輸入端,以使加法器在下一個時鐘的作用下繼續將相位數據與頻率控制字相加。這樣,相位累加器在參考時鐘的作用下進行線性相位累加。當相位累加器累加滿量時,就會產生一次溢出,完成一個周期性的動作,這個周期就是合成信號的一個周期,累加器的溢出頻率也就是DDS的合成信號的頻率。DDS的工作原理:DDS的基本原理是利用采樣定量,通過查表法產生波形,在參考時鐘fr的控制。省略部分。老師在電路設計和調試方面的耐心知道,以及胡國鋒、韋金耀和唐厚飛同學熱心幫助,我才能較順利的完成本次畢業設計,在此衷心感老師們的耐心輔導,感同學們的幫助!在參與這套系統的開發的時候得到了很多人的幫助。在這里對他們的幫助表示最真誠感。要特別感以下人,他們分別是:黃仁堂老師,給了我最大的技術支持;愛牌醫療器械,給我這個研發的機會;工程師,提供了必要的技術輔助;韋金耀、胡國鋒、唐厚飛、覃 鋒,他們和我一起組成了這個開發團隊,他們給了我很大的啟發了技術支持。電子文擋附錄說明附件1 :主程序源代碼 ad9951.c文件附件2 :計算頻率控制字程序源代碼 count_f.asm文件附件3 :AD9951 6個寄存器的每一位的設置。見文件:AD9951寄存器設置.doc袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈
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