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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,来用AD9850型DDS器件设计一个信号发生器。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。该信号发生器具有更强的市场竞争力,在跳频技术无线电通信技术方面具有比较广阔的发展前景。 关键词:信号发生器、直接数字频率合成AD9850芯片、STC89C51单片机 频率可调、正弦波
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摘要
本设计是基于直接数字频率合成(DDS)原理,利用 AT89C51 单片机作为控制
器件,利用 DDS 器件 AD9850 模块设计一个正弦波信号发生器,并且阐述了信号
发生器的硬件设计和软件设计的各项参数。该信号发生器可输 100Hz-10MHz 范围
内可调的正弦波信号,且输出的正弦波频带较宽、频率稳定度高,波形良好。正
弦波信号发生器应用广泛,在调频技术领域和无线电通信技术领域具有比较广阔
的发展前景。
关键词:信号发生器、AD9850 芯片、单片机 、正弦波
I
目录
1.正弦波信号发生器课程设计的目的........................................................................1
2.正弦波信号发生器的方案与原理框图....................................................................3
2.1 电路设计方案设计的选择
................................................................................3
2.2 电路设计原理框图............................................................................................4
3.各部分电路的设计....................................................................................................5
3.1 主控制模块的设计
.............................................................................................5
3.2 正弦波发生模块的设计.....................................................................................5
3.3 键控单元的设计.................................................................................................7
4.软件设计
.................................................................................................................... 8
5.弦波信号发生器电路的安装与调试........................................................................9
5.1 100Hz 正弦波波形分析.....................................................................................9
5
.2 10KHz 正弦波波形分析
.....................................................................................9
5.3 10MHz 正弦波波形分析...................................................................................10
6. 结论......................................................................................................................... 11
7
.心得体会
.................................................................................................................. 12
8. 参考文献................................................................................................................. 13
附录一:电路原理图..................................................................................................14
附录二:实物图电路图
..............................................................................................15
附录三:所用仪器和元器件清单..............................................................................16
附录四:控制程序......................................................................................................17
1
1.正弦波信号发生器课程设计的目的
(1)通过设计制作正弦波信号发生器,了解并掌握简单电子电路的一般设计方法,
一定程度上具备初步的独立设计能力。
(2)学会有目的的查阅所需要的相关资料。
(3)通过查阅手册和文献资料,进一步熟悉电子器件的类型和特性,并掌握合理
选用的原则,进一步掌握相关电子仪器的正确使用方法。
(4)学会用 Altium Designer 软件绘出原理图(SCH)和印制电路板(PCB),学会
用 Multisim 对电子电子电路进行仿真设计。
(5)初步掌握普通电子电路的安装、布线、调试、仿真的基本技能。
(6)提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力,学会撰写课程设
计总结报告,培养求知好学的品格和严谨的生活态度。
2
2.正弦波信号发生器的方案与原理框图
2.1 电路设计方案设计的选择
目前正弦信号发生器的的制作一般采用如下方案:
方案一:直接利用单片机,通过编程产生正弦波信号。优点:简化了产生正
弦波信号所需的硬件和软件,电路结构比较简单。缺点:编程复杂,波形失真度
比较高,且不能达到要求输出的高频信号。
方案二:利用单片机直接控制数字频率合成芯片 DDS 产生正弦波,即通过单
片机程序、键盘,显示实现波形的数字控制,产生所需要的的正弦波信号。优点:
控制简单,波形效果好,频率带宽大,精确度高。缺点:硬件电路复杂,需要集
成模块。
方案三:采用反馈型 LC 振荡电路原理,选择合适的电容、电感就能产生相应的正
弦信号。优点:器件比较简单,成本低。缺点:难以达到高精度的程控调节,而
且波形稳定度不高。
综上:为了满足可调频率范围大,波形稳定度高的设计要求,同时兼顾成本,
节省硬件电路,方便实现程控调节。采用方案二更为合理。即利用 DDS 集成芯片
产生正弦波,此方法节省硬件电路,方便实现程控调节,精度易满足要求。正弦
波形的生成及频率控制均由单片机编程实现。产生的波形的频率范围、步进值取
决于所采用的每个周期的输出点数及单片机执行指令的时间。理论上基本能实现
设计所要求的功能。但是程序较为复杂,且产生的波形频率较高时会有失真现象。
2.1 电路设计原理框图
本次课程设计要求设计一个正弦波信号发生器。由于要求可断电保存,故可
使用的 16 位单片机 AT89C51 作为中央控制器,而 51 单片机的晶振一般选用
11.0592MHz 的晶振。为了简化电路,键控单元可以选用八位拨码开关,通过拨
码开关的开闭实现频率加减,步进幅度控制的功能。对于 DDS 芯片的选择,考虑
到输出波形稳定性,设计要求和性价比,可以采用目前技术最成熟,使用较为广
泛的 DDS 芯片 AD9850 芯片。
AD9850 是 ADI 公司生产的低功耗直接数字频率合成技术典型产品之一。
AD9850 具有频率转换速度快,频率分辨率高,相位噪声低,频率稳定度高等优
点。本设计的是以直接频率合成(DDS)器件 AD9850 和 MCS-51 单片机为核心,
配合必要的外围接口器件,在单片机编程软件的控制下,能够产生给定频率和起
始相位且附加调制信息的正弦波信号发生器。产生的的正弦波信号频率在
100Hz-10MHz 范围内可调,而且正弦波信号频率设定值可断电保存。操作简单、
快捷且稳定性高。系统设计的原理总框图如图 2.1 所示。
3
输出
控制信号
键控
单元
单片
机
DDS 集成芯片
11.0592
MHz 晶振
FM 调频
AM 调幅
PSK、ASK
图 2.1 系统设计的总框图
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hytzja
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