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1、基于DDS的信号发生器设计摘要信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的信号发生器又称信号源或振荡器。信号发生器是一种在科研和生产中经常用到的基本波形产生器，用来产生正弦波，方波，三角波，锯齿波等信号。信号发生器是除具有电压输出外，有的还有功率输出，所以用途十分广泛，可用于测试或检修各种电子仪器设备中的低频放大器的频率特性、增益、通频带，也可用作高频信号发生器的外调制信号源。另外，在校准电子电压表时，它可提供交流信号电压。在科学研究和生产实践中，如工业过程控制，生物医学，地震模拟机械振动等领域也常常要用到信号源。它作为一种测量用的信号源在电子、通信领域有着广泛的应用。而我们
2、通常在实验室里接触到的试验仪器都是基于硬件设计的，因为受到带宽的限制，实验室要用很多种信号发生器，例如：高频信号发生器、低频信号发生器。现今信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波，把音频（低频）、视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器。 本文主要内容是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
3、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。关键词：信号发生器，直接数字频率合成，AT89C52单片机Design of a numerical control current powerAbstractSignal generator, also known as source or oscillator, in the areas of production practices and technology has a wide range of signal generator, also known as source
4、or oscillator. Signal generator is a kind often used in scientific research and production of the basic waveform generator, used to generate sine, square, triangle wave, sawtooth and other signals. In addition to the signal generator is a voltage output, the others have power output, so a wide range
5、 of uses, can be used for testing or repair of electronic equipment in the frequency characteristics of low-frequency amplifier, gain, pass-band, also be used as high external modulation frequency signal generator source. In addition, the calibration of electronic voltmeter, it can provide the ac si
6、gnal voltage. In scientific research and production practice, such as industrial process control, biomedical, mechanical vibration and seismic modeling areas often use to signal source. It is used as a measurement of the signal source in the electronics, communications has been widely used. We often
7、 come into contact with in the laboratory test apparatus are based on hardware design, because by the bandwidth limitations, it takes a variety of laboratory signal generator, for example: high-frequency signal generator, low frequency signal generator. Current signal generator experiments and equip
8、ment testing at the circuit has a very wide range of uses. For example, in telecommunications, broadcasting, television systems, require radio frequency (RF) transmitter, where the RF wave is the carrier, the audio (low frequency), the video signal or pulse signal carried out, we need to generate hi
9、gh-frequency oscillator. In industry, agriculture, biomedical and other fields, such as the high-frequency induction heating, melting, quenching, ultrasound, magnetic resonance imaging, need power or large or small, high or low frequency oscillator. In this paper, the content is based on the direct
10、digital synthesizer (DDS) theory, using AT89C52 microcontroller as a control device, the AD9850 DDS device type to design a signal generator. Gives the signal generator hardware design and software design parameters, the system can output sine wave, square wave, and wide bandwidth, high frequency st
11、ability, wave good. Key words：Signal generator, direct digital synthesis, AT89C52 Microcontroller目 录第1章 绪论111 引言112 研究背景113 信号发生器的现状及发展趋势1131信号发生器的现状1132信号发生器的发展趋势2133信号发生器发展存在问题214 本文主要研究内容3第2章 系统的设计方案421 系统总体设计方案422信号生成方案的选择423幅度调节电路方案的选择524输入方式方案的选择525 显示部分方案的选择5第3章 系统核心器件的选择及其开发环境的使用631系统核心器件的选择
12、632系统开发平台的介绍7第4章 系统设计的实现841信号发生模块的设计实现8411信号发生模块硬件方案8412信号发生模块软件设计1142输入显示模块的设计实现13421输入显示模块硬件方案13422输入显示模块软件设计1443信号幅度数控预置电路的设计实现1544波形选择功能部分的设计实现1544自制稳压电源的设计实现16第五章 系统测试1751系统各模块的连接1752系统测试19结论22参考文献23谢辞24附录1 信号发生器设计实物图25附录2 源程序26第1章 绪论11 引言直接数字频率合成（DDS）是近年来发展迅猛的一种新的频率合成技术。由于DDS具有超高速的频率转换时间，极高的频率
13、分辨率和较低的相位噪声，在频率改变与调频时，DDS器件能够保持相位的连续，因此很容易实现频率、相位和幅度调制，此外还具有可编程控制的突出优点。因此，直接数字频率合成器成为当今电子系统及设备中频率源的首选器件。本文在介绍DDS原理的基础上，重点介绍利用DDS技术采用单片机AT89C51控制AD9850芯片实现多功能函数发生器的设计方案。12 研究背景随着数字技术的飞速发展，高精度大动态范围数字/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。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
14、电子测量、雷达系统、调频通信、电子对抗等领域具有十分广泛的应用前景。美国AD公司推出的高集成度频率合成芯片就是采用DDS技术的典型产品之一。13 信号发生器的现状及发展趋势131信号发生器的现状现今信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波，把音频（低频）、视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器1。在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器。函数信号发生器的实现方法通常有以下几种：1）用分立元件组成的函数发生器：
15、通常是单函数发生器且频率不高，其工作不很稳定，不易调试。2）可以由晶体管、运放IC等通用器件制作，更多的则是用专门的函数信号发生器IC产生。早期的函数信号发生器IC，如L8038、BA205、XR2207/2209等，它们的功能较少，精度不高，频率上限只有300kHz，无法产生更高频率的信号，调节方式也不够灵活，频率和占空比不能独立调节，二者互相影响。3）利用单片集成芯片的函数发生器：能产生多种波形，达到较高的频率，且易于调试。鉴于此，美国美信公司开发了新一代函数信号发生器ICMAX038，它克服了芯片的缺点，可以达到更高的技术指标，是上述芯片望尘莫及的。MAX038频率高、精度好，因此它被称为高频精密函数信号发生器IC。在锁相环、压控振荡器、频率合成器、脉宽调制器等电路的设计上，MAX038都是优选的器件。4）利用专用直接数字合成芯片的函数发生器：能产生任意波形并达到很高的频率。但成本较高。随着科学的进步，通信、电子、测量等技术的飞速发展，传统的硬件仪器接受着越来越多的挑战，首先传统的仪器只能对数据进行输出、测量，不能与计算机进行相互通信，对数据进行采集、分析以及对数据的准确判断。其次传统仪器是以硬件的搭接线路为主，线路复杂，容易出现故障。而最重要的是硬件系统的成本高，并且目前我国很多台式仪器还主要依靠进口。在这样的形式下，虚拟仪器应运
