第 9卷 第 12期 2009年 6月
167121819
(
2009
)
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科 学 技 术 与 工 程
Science Technology and Engineering
Vol19 No112 June 2009
Ζ 2009 Sci1 Tech1Engng1
基于单片机控制的数字函数信号发生器的
设计与实现
黄立新
(
永州职业技术学院 ,永州 425100
)
摘 要 采用直接频率信号合成器
(
DDS
)
与单片机
(
MCU
)
相结合的方法 ,以 AD9850为频率合成器、AT89S52单片机为进程
控制和任务调度的核心 ,设计了一个信号频率和幅度都能预置 、频率稳定度优于 10
- 6
的函数信号发生器。详细介绍了 DDS基
本原理、系统方案构成、硬件电路设计和软件设计。通过严格的实测数据分析表明该设计是可运行的。
关键词 单片机 DDS A /D转换 数字控制
中图法分类号 TN919. 72; 文献标志码
A
2009年 3月 9日收到
信号源作为一种基本电子设备在教学、科研、
电子产品测量与调试、部队设备技术保障等领域 ,
都有着广泛的应用。随着科学技术的发展和测量
技术的进步 ,对信号源的要求越来越高 ,普通的信
号发生器已无法满足目前日益发展的电子技术领
域教学、科研和企业生产调试的需要。DDS技术是
一种新兴的直接数字频率合成技术 ,具有频率分辨
率极高、频率切换速度快、切换相位连续、输出信号
相位噪声低、可编程、全数字化易于集成、体积小、
重量轻等优点 ,在雷达及通信等领域有着广泛的应
用前景。
1 系统设计方案
本文提出一种采用 DDS作为信号发生核心器
件的全数控函数信号发生器设计方案 ,根据输出信
号波形类型可设置、输出信号幅度和频率可数控预
置、输 出频 率 宽 等 要 求 , 选 用 美 国 A /D 公 司 的
AD9850芯片 ,通过单片机程序控制和处理 AD9850
的 32位频率控制字 ,经放大后加至以数字电位器为
核心的数字衰减网络 ,最终实现了信号幅度、信号
频率、信号类型、信号输出等选项的全数字控制。
全数控函数信号发生器的结构如图 1所示。
图 1 全数控函数信号发生器结构框图
本系统主要由单片机、DDS直接频率信号合成
器、数字衰减电路、真有效值转换模块、A /D转换模
块、数字积分选择电路等部分组成。
2 DDS基本原理
直接数字频率合成器
[ 1 ]
(
Derect D igital Synthe2
sizer
)
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由相位
累加器、加法器、波形存储 ROM、D /A转换器和低通
滤波器
(
LPF
)
组成。DDS的组成结构如图 2所示。
图 2中 K为频率控制字
(
也叫相位增量
)
, P为
相位控制字 ,W 为波形控制字 , f
c
为参考时钟频率 ,
N 为相位累加器的字长 , D 为 ROM 数据位及 D /A
转换器的字长。相位累加器在时钟 f
c
的控制下以
