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1、AD9854的DDS设计论文 指导老师： 专业： 所在学院： 所在班级： 2014年6月目录1绪论11.1当今频率合成技术分析11.2本课题研究目标21.3本文主要内容22DDS简介32.1DDS构成及原理32.2DDS的性能参数52.3DDS频谱计算62.4杂散抑制93设计思想及方案103.1 开发环境与开发系统103.2芯片特点及功能介绍103.2.1AD9854芯片特点及功能介绍103.2.2C8051F500芯片特点及功能113.3芯片管脚定义及串行操作133.3.1AD9854管脚定义及串行操作133.3.2C8051F500管脚定义及操作173.4单片机控制AD9854方案可行性分
2、194具体设计及系统原理214.1具体电路图214.1.1AD9854电路图及分析214.1.2 C8051f500电路图及分析234.2 整体控制过程234.2.1C8051F500控制AD9854的原理244.2.2 具体软件设计265硬件调试285.1PCB板的焊接与测试285.2整体调试结果296结论306.1本文内容小结306.2其他设计方案30参考文献31摘要 现如今，频率合成技术已经步入了DDS即直接数字合成阶段。作为新一代的频率合成技术，它采用数字控制信号的相位增量技术，可以产生任意波形，它的原理是将待产生的波形根据奈奎斯特量化后存入波形数据存储器，然后由相位累加器来完成对波形
3、数据存储器的寻址工作，在一定的系统时钟下读出，最后用D/A数模转换器转换后得到模拟信号，在经过一些如低通滤波、运算放大等处理得到用户需要的信号。本文主要内容是在DDS的理论基础上以C8051F500芯片作为主控芯片，利用专用DDS芯片AD9854来产生一个BPSK信号.信号要具有稳定度高，输出频率准确，具有好的抗干扰能力，频率分辨率高等优点。完成本文主要涉及的工作是熟悉AD9854芯片和C8051F500芯片的特点及各管脚功能，设计硬件电路图，完成硬件电路焊接以及软件调试等。对AD9854的控制主要是通过其内置的各个寄存器来实现的，软件部分是通过Keil和Silicon Laboratorie
4、s IDE设计实现的。关键词：AD9854,C8051F500,DDS 1ABSTRACT Nowadays, frequency synthesis technology has entered into digital synthesis directly namely DDS stage. As A new generation of frequency synthesis technology, it uses the digital control signal of the phase of the incremental technology. It can produce an
5、y waveform and its principle is storageing the wave produced by Nyquist quantitative storage into a register, then finish a wave form data memory addressing work by phase accumulators . In a certain system under the clock , and finally get analog signals by D/A digital-to-analog converters after con
6、verting .After some processes such as low pass filtering the user can get the signal they want.This papers mainly content is based on the theory of DDS and take C8051F500 chip as main control chip, using AD9854 chip to create a BPSK signal.The signal is highly stable, the output frequency is accurat
7、ely, it has the good anti-disturbance capacity and the frequency resolution has higher advantages. In order to complete this paper, the mainly involve works are to familiar with AD9854 chip and F500 chip and the characteristics of the each pin and their function.Then hardware circuit design and the
8、last is hardware circuit and software complete commissioning etc. The control of the AD9854 is mainly through its built-in registers and software part is through the Keil and Silicon Laboratories IDE design realize.Key word: AD9854 DDS C8051F5001基于DDS的信号发生器1绪论1.1当今频率合成技术分析频率合成技术起源很早，早在二十世纪三十年代便开始出现。
9、那么什么是频率合成技术呢？所谓频率合成就是将一些高稳定度、具有一定相位特征的频率源经过电路上的倍频、混频、分频等信号处理然后对其进行数学意义上的加、减、乘、除等四则运算，从而产生任意的具有同样精确度的频率源。当今频率合成技术大致分为三种，即直接模拟频率合成法、间接频率合成法（锁相环路法）、直接数字频率合成。其中间接频率合成法包括脉冲控制锁相法、模拟锁相环路法、数字锁相环路法，本文不做具体分析。本文主要介绍直接数字频率合成法，即DDS（Digital Direct Frequency Synthesis）。DDS技术是1971年3月由美国学者J.Tiereny和C.M.Radar等人首次提出的，
10、但是由于当时技术条件的限制没有能引起足够重视。它是一种任意波形发生器，DDS技术真正得到认可是在上世纪90年代，随着电子技术和数字集成电路技术的不断发展给DDS提供了技术平台，使得DDS的优越性不断体现，得到了越来越多的认可。DDS发展至今已经初具规模，各国都在研制DDS产品，其中高精度低功耗也成为基本要求。AD公司生产的AD9851、AD9854, AD9858等都是典型代表，它们功能强大且性能稳定，其系统时钟频率从30MHz到1 GHz不等，在芯片内部还做了抑制杂散的处理，它们不仅能产生传统的三角波、方波、锯齿波，而且还可以产生任意波形，因此很适合做各种调制方式分析。任意波形发生器除了具有
11、一般函数发生器具有的信号发生功能以外，还可以通过 PC 控制和手动设置方法产生任意波形，合成和还原任意波形信号。任意波形发生器的主要功能有三：1.任意波形的生成:在实际环境中运行的电子设备，系统或电路受到外界干扰因素的影响，存在着非理想状态的瞬时信号，产生尖峰脉冲，震荡，过脉冲，频率突变等，任意波形发生器的一个重要功能就是产生这类波形信号，提供给待检测的设备或电路系统中，以检测电子或芯片系统的实际性能。 2.信号还原能力:在一些条件较为恶劣艰苦的领域，如航空航天，军事等领域电路运行的状态很难估计或预测，在电子系统或电路生成出来后往往需要进一步的实验测试和验证，而在这种艰苦条件下的实验验证有着较
12、大的风险和较高的成本，不能往复多次地重复类似实验测试和验证来确定电路的功能的正常与稳定。这时，可以利用任意波形发生器的信号还原功能将现实环境下的各种不确定的信号采集下来，并通过计算机收集后发送给任意波形发生器存储，这样就可以利用任意波形发生器不断地重复产生各种条件下无法预知或较难把握到的信号波形，模拟相同的条件与环境，为电路的测试和验证提供稳定的信号发生源。3.函数发生:在科研机构和公司企业大专院校的科研工作中，为了验证电路的功能，需要将理想波形输入作为激励输入到电路中，观察其功能是否满足要求。任意波形发生器就可以完成这样的功能，产生常用的正弦波，方波，锯齿波，三角波等波形，作为电路的激励源，
13、能满足一般实验和研究的需要。1.2本课题研究目标 本课题主要研究DDS原理及怎样在DDS理论基础上使用AD9854芯片产生BPSK信号波形，其中涉及到对AD9854的控制，这是通过C8051F500芯片实现的。通过对BPSK信号产生过程的掌握进而可以理解其他调制方式下信号的产生过程，其中最重要的是对单片机控制AD9854的过程以及AD9854信号产生过程的分析与理解，这是本文的研究目标。1.3本文主要内容 本文主要内容是阐述一个信号发生器的研发过程，整个系统是C8051F500单片机为主控芯片，以DDS专用芯片AD9854为核心功能芯片，另外配置相应的外围电路，用C语言和Keil平台开发的一个
14、信号发生器。具体工作如下： （1）理解熟悉DDS原理和AD9854、C8051F500的芯片性能，通过对芯片资料的阅读掌握这两个芯片各管脚功能。并对 DDS 工作过程中产生杂散的原因和DDS频谱进行分析。 （2）用Protel软件设计相应外围电路，对电路进行分析，确保可以实现预期功能，解决设计中遇到的各种问题。 （3）进行软件设计，用于C8051F500芯片对于AD9854芯片的控制，其中要详细了解AD9854内部各个寄存器的作用以及串行操作方法，确保可以产生预期信号。 （4）用Keil下的Silicon laboratories IDE开发环境将软硬件结合起来进行调试，分析产生所需信号的各个环节，解决遇到的问题。 （5）对整个工作进行总结。 2DDS简介2.1DDS构成及原理对 DDS 结构由4 个主要部分构成：相位累加器、低通滤波器、波形 ROM 表、数模转换器，另外还有参考时钟。其结构如下图所示：图2-1DDS原理结构图1. 相位累加器是DDS的核心部分，其结构由一个N位寄存器和一个N位加法器组成，它是通过将寄存器的输出反馈到加法器的输入实现的，在每一个参考时钟fc脉冲内，N位加法器将频率控制字K(即相位增量)与N位累加器上一次累加的相位数据相加一次，把相加后的相位结果送入寄存器保存
