基于DDS技术的交流信号发生器设计报告.docx

基于DDS技术的的信号产生器设计报告目录摘要2第一章、背景31.1题目要求31.2选题背景3第二章、基本原理及元件42.1设计环境42.2DDS原理42.3AD9851芯片功能原理42.4系统结构设计5第三章、系统设计73.1单片机与AD9851的连接73.2信号处理模块电路设计9第四章、实验总结与心得体会15附录：单片机代码16摘要：本设计是根据直接数字频率合成(DDS)原理，由AD9851为核心的DDS模块和单片机ADUC7026为核心的按键LCD显示控制模块、滤波模块等构成的DDS函数信号发生器，该系统可输出正弦波、方波、三角波和锯齿波，主要思路是由单片机控制芯片AD9851产生固定频率的正弦波，然后通过外部电路进行滤波和整波，分别得到相应频率的方波、三角波和锯齿波。设计过程主要通过软件Multisim11.0设计与仿真。关键词：信号发生器；直接数字频率合成；AD9851芯片；ADUC7026单片机背景题目及要求：1.计并实现一个由AD9850或AD9851为核心的DDS模块和单片机为核心的按键LCD显示控制模块、滤波模块等构成的DDS函数信号发生器。基本功能：a、产生波形：正弦波、方波、三角波、锯齿波b、频率范围：正弦波为1Hz～10MHz，其它波形为1Hz～1MHzc、频率分辨率0.1Hzd、幅度范围：20mVp-p～10Vp-p；e、可测试外部输入信号的频率。频率测量范围：1Hz～100MHz；输入信号幅度：100mVp-p～10Vp-p扩展功能：a、方波可实现波形占空比可调b、可实现其它更多波形；用户自定义波形的输入与产生c、可实现波形的定频、扫频、2PSK、ASK和FSK等d、提高所设计实现的波形发生器与频率计的量程与精度e、其他功能与性能。2.用C51语言对设计进行描述，并下载到实验板上调试成功。3.按照设计流程，写出设计性实验报告（包括设计环境、硬件电路框图、主要芯片介绍），画出程序流程框图，并打印有注释的源文件。并谈谈此次实验的收获、感想及建议。选题背景：信号发生器是我们平时做实验时必不可少的器件之一，一台好的信号发生器能为我们做实验带来很多方便。但是当我们在使用信号发生器的时候，几乎没有人去思考它的工作原理，更是有很少人想过要亲自做一个信号发生器出来。市场上一台信号发生器要几百元到几千元不等，而不同价格的波形发生器性能也会有很大的差异，波形发生器的性能会受哪些因素的影响也是一个值得我们去思考的问题。因此，我们组选择这个题目，希望利用我们已学到的知识，亲手做一个信号发生器，同时，也更深一步的探索信号发生器的工作原理。第二章、基本原理及元件1、设计环境：由AD9851为核心的DDS模块和ADuC7026单片机为核心的按键LCD显示控制模块、滤波模块等构成DDS函数信号发生器。2、DDS原理：图1.DDS原理框图DDS即直接数字频率合成器（DirectDigitalSynthesizer），是从相位概念出发直接合成所需波形的一种频率合成技术。一个直接数字频率合成器又相位累加器、加法器、波形储存ROM、D/A转换器和低通滤波器（LPF）构成。其原理框图如图1所示：AD9851芯片功能原理：图2.AD9851引脚图AD9851采用CMOS工艺，其功耗在3.3V左右供电所仅为155mW,采用28脚SSOP表面封装形式，其引脚图如图2所示：AD9851芯片的内部组成原理如下图3，虚线内包含了AD9851的主要组成部分。图3.AD9851组成原理图AD9851内含可编程DDS系统和高速比较器，能实现全数字编程控制的频率合成。可编程DDS系统的核心是相位累加器，它由一个加法器和一个N位相位寄存器组成，N一般为24～32。每来一个外部参考时钟，相位寄存器便以步长M递加。相位寄存器的输出与相位控制字相加后可输入到正弦查询表地址上。正弦查询表包含一个正弦波周期的数字幅度信息，每一个地址对应正弦波中0°～360°范围的一个相位点。查询表把输入地址的相位信息映射成正弦波幅度信号，然后驱动DAC以输出模式量。相位寄存器每过2N/M个外部参考时钟后返回到初始状态一次，相位地正弦查询表每消费品一个循环也回到初始位置，从而使整个DDS系统输出一个正弦波。输出的正弦波周期To=Tc2N/M，频率fout=Mfc/2N，Tc、fc分别为外部参考时钟的周期和频率。4、系统结构设计硬件部分只要实现对信号的采集、处理、输出以及按键参数的设置和波形参数的显示，其结构框图如下图4：图4.硬件结构框图软件部分主要实现对芯片AD9850的控制，其结构框图如下图5：图5.软件结构框图第三章，系统设计采用单片机控制AD9851产生正弦波，外围积分电路改变波形，幅值及占空比，最后由单片机选择输出波形的方法进行设计。单片机不断扫描键盘，可通过键盘控制波形和频率。外