可调信号发生器论文.docxVIP

目录摘要2一、总体方案的设计与比较2二、单元电路方案论证与比较31、按键输入单元32、单片机控制单元33、频率输出单元44、液晶显示单元55、电源供电单元5三、结构分析与参数设计61、程序流程图62、DDS参数设计6四、系统调试61、调试方法和过程62、测试仪表73、测试结果7五、结论8附录19附录210参考文献12基于AD9850可调信号发生器的设计摘要：本作品利用AD9850芯片实现输出为正弦波及方波的可调信号发生器。整个系统由按键输入部分、控制部分、频率产生部分和LCD液晶显示四部分组成。通过按键可以调节要产生的正弦波或方波的频率值,由单片机负责处理按键的输入值并输出控制字到AD9850，并在液晶上显示。。为了得到更宽频率范围的频率输出，本系统采用了先进的直接数字频率合成（DDS）技术。该可调信号发生器实现了幅值不变频率可调，其峰-峰值为2.2V，频率可调范围为10Hz～999.9kHz。关键词：可调信号发生器、直接数字频率合成（DDS）技术、AD9850总体方案的设计与比较根据设计要求，实现输出正弦波及方波的可调频率信号的功能，其系统方框图如图1所示。 图1 信号发生器系统方框图实现方案：方案一：采用集成芯片MAX038实现对输出频率的可调。但由于此芯片只能完成正弦波波形，且需要外接积分电路才能完成相关波形，这样会加大电路复杂度和误差。方案二：采用专用的DDS芯片和单片机的设计，以AVR单片机的MEGA16为控制核心，采用DDS专用芯片AD9850产生正弦波和方波，采用液晶16*02显示输出参数，利用按键控制输入。其DDS实现框图如图2. 图2 DDS实现框图根据DDS技术具有输出频率相对带宽较宽，频率转换时间极短，频率分辨率高，全数字化结构便于集成，相关波形参数，如频率、相位和幅度等均可实现程控等优点，在信号发生器中得到广泛应用。综上所述，本设计选用方案二，其框图如图3所示。 图3 可调信号发生器系统方框图单元电路方案论证与比较按键输入单元按键部分作为系统的输入，由于ATmega16的每个IO口都有内部上拉电阻，因此只要在单片机编程时使能相应的上拉电阻，那么这个部分便不需要任何其它元件，设计较为简单。按下图设计按键后，当有按键按下时对应引脚得到低电平。电路图如图4所示。 图4 按键电路图单片机控制单元方案一：采用通用的51单片机。由于51单片机内部的随机存取储存器和 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随机存取储存器和 ROM ，实现起来比较麻烦。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： Atmega16与51单片机、PIC单片机相比具有一系列的优点：在相同的系统时钟下运行速度最快；芯片内部的Flsah、EEPROM、SRAM容量较大；所有型号的Flash、EEPROM都可以反复烧写、全部支持在线编程烧写(ISP)；多种频率的内部RC振荡器、上电自动复位、看门狗、启动延时等功能，零外围电路也可以工作；每个IO口都可以以推换驱动的方式输出高、低电平，驱动能力强；内部资源丰富，一般都集成AD、DA模数器、PWM、SPI、USART、TWI、I2C通信口、丰富的中断源等。具有 C 语言风格的汇编语言，有与标准 C 兼容的 C 语言， C 语言函数可以与汇编函数互相调用，使其开发更加容易，实现整个系统更加简单。因此采用方案二，其电路图如图5. 图5 单片机控制电路图频率输出单元AD9850 需要在单片机控制下并行输入频率控制字。AD9850的时钟基准选用40MHZ有源晶振；控制脚和并行输入引脚与单片机IO口相连。由于AD9850的正弦信号以电流形式输出，因此输出端串联了电阻，以形成电压值。另外，还将正弦的输出接入到AD9850的内部比较器，比较电压值由R1和R2分压后的电压值提供。这样，在其比较器的输出端（14脚）还可以得到与正弦信号同频率的方波。这一部分的电路如图6所示。其中，AD9850的21脚得到正弦信号，14脚输出为与正弦信号同频率的方波。 图6 频率输出电路图液晶显示单元方案一：采用LED数码管显示。使用多个数码管进行动态显示。由于显示的内容较多，过多地增加数码管的个数显然不可行，进行轮流显示则控制复杂 ，加上数码管需要较多的连线，使得电路复杂，功耗比较大。方案二：采用字符型LCD显示。LCD具有低功耗、长寿命、高可靠性等特点，可显示英文、汉字及数字。利用单片机来驱动液晶显示模块，设计简单，且界面美观舒适，耗电少。综上所述，选择方案二，采用LCD实时显示输出频率和步进频率。其电路图如图7所示。 图7 液晶显示电路电源供电单元系统需要电源供电，DDS芯片需5V的稳压电源。方案一