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1、内蒙古大学 硕士学位论文 智能测试系统中频率相位发生器的设计 姓名：黄威 申请学位级别：硕士 专业：信号与信息处理 指导教师：白凤山 20040501 智能测试系统中频率相位发生器的设计 摘要 本文阐述了智能测试系统中高精度频率相位发生器的设计。在我们设计的 智能测试系统中，需要一个频率灵活可调、相位可变的高精度信号源。本设计 在计算机操作界面上输入所要产生信号的频率与初始相位，采用计算机串口传 送输入的频率相位字，通过M A X 2 3 2 芯片进行电平转换，通过单片机A T 8 9 C 2 0 5 1 对数据处理，把它变成A D 9 8 5 0 能够接收的控制字，送入A D 9 8 5 0
2、 ，A D 9 8 5 0 接收 到频率相位控制字以后更新，产生新的频率信号。串口传送部分采用V i s u a l B a s i c6 0 编写，利用通信控件M S C o m m 实现电口的通信。单片机程序采用 M C S - 5 1 汇编语言编写。 本设计中采用的D D S 芯片A D 9 8 5 0 ，它是可编程控制的直接数字频率合成 器。A D 9 8 5 0 由于性能优越，价格低廉，近年来使用广泛。A D 9 8 5 0 可以通过串 行口和并行口两种不同方式接收频率更新字，由于使用计算机并行口送控制字 比较简单，所以绝大部分应用的场合都使用并行口送控制字。实际上，很多计 算机的外
3、围设备都需要连接到计算机的并行口上，相对来说并行口资源紧张。 而一般情况下，计算机提供的两个串行口C o m l 、C o m 2 的资源相对来说较为宽 松，所以在本设计中采用与计算机串口相连的方法，由串口送A D 9 8 5 0 控制字。 关键字：串口通信，A D 9 8 5 0 ，频率相位发生，单片视2 0 5 1 ，V B D e s i g no fT h eF r e q u e n c yP h a s eG e n e r a t o r I nT h e I n t e l l i g e n tT e s tS y s t e m A BS T R A C T T h ed
4、e s i g no ft h eh i g h p r e c i s i o nf r e q u e n c yg e n e r a t o ri nt h ei n t e l l i g e n tt e s t s y s t e mi sa n a l y z e di nt h i st h e s i s Af r e q u e n c y p h a s e t u n a b l ea n dh i g h p r e c i s kn s i g n a ls o u r c ei s n e e d e di nt h ei n t e l l i g e n t
5、t e s ts y s t e m T h eu s e ri n p u t ss i g n a l S f r e q u e n c ya n di t sp h a s e T h r o u g hs e r i a lp o r to nP C ，t h ep r e p r o g r a m m e dc o n t r o l l e d w o r d sa r es e n ti n t oA T 8 9 C 2 0 51 m i c r o c o m p u t e rt op r o c e s s ，t h e ni n t oA D 9 8 5 0 F i
6、n a l l y , t h eA D 9 8 5 0g e n e r a t e sas p e c t r a l l yp u r e ，f f e q u e n c y p b a s e p r o g r a m m a b l e a n a l o go u t p u ts i n ew a v e T h ep a p e rd e s c r i b e sm a i n l yam e t h o dt or e a l i z et h e c o m m u n i c a t i o nb e t w e e nP Ca n dA T 8 9 C 2 0 5
7、l m i c r o p r o c e s s o ra n dA D 9 8 5 0u s i n g V i s u a lB a s i ca n da s s e m b l el a n g u a g e ，i n c l u d i n gt h ec i r c u i t so f w d w a r e ，t h ef l o w c h a r to fS O f t w a r e T h eA D 9 8 5 0i sah i g h l yi n t e g r a t e dd e v i c et h a tu s e sa d v a n c e dD D
8、 St e c h n o l o g y c o u p l e dw i t h a ni n t e r n a lh i g hs p e e d ，h i g hp e r f b r m a n c e ，D Ac o n v e r t e ra n d c o m p a r a t o r ，t of o r mac o m p l e t ed i g i t a l l yp r o g r a m m a b l ef r e q u e n c ys y n t h e s i z e ra n d c l o c kg e n e r a t o rf u n c
9、t i o n A D 9 8 5 0a p p l i e sw i d e l yi nr e c e n ty e a r sb e c a u s ei t sp r i c e i sn o te x p e n s i v ea n di t sp e r f o r m a n c ei ss u p e r T h ef r e q u e n c yt u n i n gc o n t r o l ，a n d p h a s em o d u l a t i o nw o r d sa r el o a d e di n t oA D 9 8 5 0v i aa ? a r
10、 a l l e lb y t eo rs e r i a l I l l o a d i n gf o r m a t M o s to f a p p l i c a t i o no f A D 9 8 5 0u s ep a r a l l e ll o a d i n gf o r m a tb e c a u s e p a r a l l e ll o a d i r ：g f o r m a ti s s i m p l e rt h a n a n o t h e r B u tp a r a l l e lp o r tr e s o u r c ei s s c a r
11、c e S ot h es e r i a ll o a d i n gf o r m a ti sa d o p t e di nt h i sd e s i g n K E Y W O R D S ：s e r i a l c o m m u n i c a t i o n ，A D 9 8 5 0 ，f r e q u e n c yp h a s eg e n e r a t e ， m i c r o p r o c e s s o r2 0 5l ，V B I I I 引 言 频率源钦喻为现代电子系统的“心脏”。它是当今通信、雷达等电子系统实现高性能指 标的关键部分。可以说，现代电
12、子设备和系统的功能实现都直接依赖于所用频率泷的性能。 频率源性能是伴随着频率合成技术进步而发展的。从早期的直接式频率合成技术，到第二代 锁相式频率合成技术，直到目前较先进的l 。：接数字式频率合成技术( D D S ，D i r e c tD i g i t a l S y n t h e s i S ) ，经历了三个发展阶段。可以认为，直接频率合成技术( D D S ) 的出现导致了频率含 成领域内的第二二次革命。虽然早在7 0 年代，T i e r n c yJ 等人就在“D i g i t a lF r e q u e n c y S y n t h e s i s ”一文中首先提出了D
13、 D S 的概念，但直至现代微电子及数字技术的迅猛发展，才使 D D S 的系统性能又比D F S 系统上了一个更高的台阶。D D S 较之以前的频率合成技术，具有频 率转换时问极短、频率分辨率极高、输：H 相位连续、可编程、低成本、低功耗、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，成为当今现代电子系统及设备中频 率源的首选。 本设计中署用的D D S 芯片A D 9 8 5 0 ，它是可编程控制的直接数字频率合成器。A D 9 8 5 0 由 于性能优越，价格低廉，近年来使用广泛。A D 9 8 5 0 可以通过串行口和并行口两种不同方式 接收频翠更新字，由于使用计算机并行
14、口送控制字比较简单，所以绝大部分应用的场合都 使用并行口送控制字。实际上，很多计算机的外围设备都需要连接到计算机的并行口上， 相对来说并行口资源紧张。而一般情况下，计算机提供的两个串行口C o m m l 、C o m m 2 的资源 相对来说较为宽松，所以在本次设计中采用与计算机串口相连的方法，由串口送A D 9 8 5 0 控 制字。 在设计中需要解决的问题有，V B 程序的编写、串口数据正确的收发、A D 9 8 5 0 频率更新 时序的配合等等。在F 丽的诊寸审给出详细说明。 1 1 系统组成 第一章硬件电路设计 系统组成框图如图1 1 所示。该系统能够产生智能测试系统中所需的高精度频
15、率信号。 它的核心是D D S 芯片A D 9 8 5 0 。 首先，利用V B 控件M S C O M M 将V B 程序转换好的控制字通过计算机串口发出。从串 口发出的信号首先进入芯片M A X 2 3 2 ，因为计算机串口发出数据使用R S 2 3 2 C 电平，是负 逻辑，与T T L C O M S 电平正好相反，将信号用电平转换芯片M A X 2 3 2 转换电平后送入单 片机。单片机A T 8 9 C 2 0 51 对接收到的信号进行处理后送出，同时提供A D 9 8 5 0 接收控制字 与进行频率更新所需要的控制信号。A D 9 8 5 0 接收到单片机送来的数据与控制脉冲后，
16、对频 率进 亍更新，即产生在满足计算机操作界面上输入的频率和初始相位的信号。 P C 机 A D 9 8 5 0 M A X单片机 2 3 22 0 5 lQ O U T R l O U 了R DP 5F O U D R DP l 口D O - D 7 T DP 37W C L K T DT 2 0 U T 图1 1 系统组成框图 F i g 1 1AB l o c kD i a g r a mo ft h eS y s t e m 具体电路连接见图l 一2 系统电路图。 2 图1 2 系统电路图 F i g 1 - 2AC ir c u i to f t h e8 y s t o m 1 2P c 机与单片机的串行接口 采用单片机A T 8 9 C 2 0 5 1 完成数据格式的转换和A D 9 8 5 0 控制信号的产生。A T 8 9 C 2 0 5 1 是 一个低电压，高性能C M O S8 位单片机，片内含2 kb y t e s 的可反复擦写的只读程序存储器 ( E P R O
