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基于DDS与单片机的信号发生器的设计_毕业设计.doc
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2023-06-20
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"基于DDS与单片机的信号发生器的设计" 本设计是一种基于DDS(Direct Digital Synthesizer)和单片机STC89C52的信号发生器的设计。该设计使用DDS技术生成高频率、 高分辨率的信号,并使用单片机STC89C52来控制信号的产生和调整。液晶显示模块1602用于显示信号的频率和幅值。该设计可以输出20Hz~300kHz的正弦波信号,并且可以通过按键和旋钮来调整信号的频率和幅值。 DDS技术可以生成高频率、 高分辨率的信号,具有频率切换时间短、频率分辨率高、相位变化连续等诸多优点。使用单片机STC89C52灵活的控制能力与液晶显示相结合,使得可以直观的控制波形的产生与调整,带来了很大的便利。 该设计的主要组件包括: * STC89C52单片机:用于控制信号的产生和调整 * DDS直接数字频率合成器:用于生成高频率、 高分辨率的信号 * 模数转换器ADC0804:用于将模拟电压信号转换为数字信号 * 液晶显示模块1602:用于显示信号的频率和幅值 * 按键和旋钮:用于调整信号的频率和幅值 该设计可以输出20Hz~300kHz的正弦波信号,并且可以通过按键和旋钮来调整信号的频率和幅值。该设计可以在电子测量、通讯、医疗等领域应用。 该设计的优点包括: * 高频率、 高分辨率的信号输出 * 灵活的控制能力 * 直观的液晶显示 * 广泛的应用前景 该设计的难点包括: * DDS技术的实现 * 单片机STC89C52的编程 * 模数转换器ADC0804的使用 * 液晶显示模块1602的控制 该设计的发展前景非常广泛,可以在电子测量、通讯、医疗等领域应用,并且可以进一步扩展到其他领域。
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摘 要
与传统的频率合成方法相比,DDS 合成信号具有频率切换时间短、频率分辨率高、相
位变化连续等诸多优点。使用单片机灵活的控制能力与液晶显示相结合,使得可以直观的
控制波形的产生与调整,带来了很大的便利。
关键词:单片机,直接数字频率合成,液晶
-1-
1、现有元件
电源模块 7805,STC89C52 单片机,DDS 直接式数字合成频率计,模
数转换器 ADC0804,1602 液晶显示模块,独立按键等。
2、设计要求
一、任务
在给定±12V 电源电压条件下,设计并制作一个正弦波信号源。
二、要求
1、基本要求:
(1)输出信号频率:20Hz~300kHz;
(2)信号幅度:负载 50Ω时,输出电压峰峰值为 1~3V 可调;
(3)信号源输出电阻为 50Ω;
(4)显示信号的频率和幅度。
2、发挥部分:
(1)提高信号的输出频率至 1MHz;
(2)提高信号的输出电压峰峰值至 1~10V 可调(带 50Ω负载);
(3)自行扩展信号源功能。
3、可以达到的效果
本设计可以将输出频率调整到 1~30 MHz,而由于在超高频条件下,一
般运放的带宽不足以满足放大波幅的设计要求,但是我们通过负电压增加
电流的方式,使得信号输出电压峰峰值为 0.7v~2.4v 可调。
本设计可以通过按键进入设置模式,左右按键移动光标,上下按键加
减频率,再通过旋钮调节幅值,然后按键结束设置模式,就可以从输出口
输出我们在设置模式下给定的波形。
4、硬件设计
4.1、总体设计
通过 STC89c52 给定 DDS 频率,短接 DDS 上 J3 口,使 DDS 可以输出稳定频率
和幅值的波形,同时通过液晶显示出幅值与频率。
-2-
通过按键中断进入波形设置模式,可以通过按键增减与移位调整液晶屏上的频率
显示,通过调整 LM348 设置新的幅值,在跳出波形设置模式时,DDS 会按照设置好
的波形参数产生一个新的波形,用以输出。
4.2、 STC89C52 单片机介绍
4.2.1 STC89C52 是一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器,其特性及参数如下:、
2、工作电压:5.5V~3.3V(5V 单片机)/3.8V~2.0V(3V 单片机),此设计用
的是 5V 的单片机。
3、工作频率范围:0~40MHz,相当于普通 8051 的 0~80MHz,实际工作频率可
达 48MHz。
4、8K 字节程序存储空间。
5、片上集成 512 字节 RAM。
6.通用 I/O 口(32 个),复位后为:P0/P1/P2/P3 是准双向口/弱上拉,P0 口是
漏极开路输出,作为总线扩展用时,不用加上拉电阻,作为 I/O 口用时,需加上拉
电阻。
7、ISP(在系统可编程)/IAP(在应用可编程),无需专用编程器,无需专用仿
真器,可通过串口(RxD/P3.0,TxD/P3.1)直接下载用户程序,数秒即可完成一片。
8、共 3 个 16 位定时器/计数器。即定时器 T0、T1、T2。
9、具有看门狗功能,PDIP 封装。
4.2.2 STC89C52 各个引脚分布如下图 3-3 所示:
STC89c52
中央处理
DDS 直 接
式 数 字 合
成频率计
AD 检 测 输
出峰峰值
LM348 为 波 形
调相,放大或缩
小
1602 液 晶 显
示频率和幅值
按 键 和 旋 钮
调频调幅
给入设
置中断
-3-
图 3-3
本设计主要用的是 P0 口,(P0 口连接数码管前要加 1 千欧的排阻作为上拉电阻)
P2.7~P2.4 口,这 12 口用于控制数码管;P3.2,P3.3,P3.6,P3.7 口与 ADC0804 相连接
用以接受 ADC0804 转换后的数字信号;引脚 9 用以单片机的复位电路;P2.0 口用以控制
蜂鸣器;18,19 引脚用以晶振相关的电路;40 和 31 引脚用以连接+5V 电压。(注:单片
机的核心部分晶振必不可少,并且晶振应该尽量靠近单片机,否则将使得单片机无
法正常工作。)
4.3 模数转换器 ADC0804 介绍
4.3.1 ADC0804 规格及引脚分配图如下图 3-4 所示:
-4-
图 3-4
本设计采用的模数转换器 ADC0804,它是 CMOS8 位单通道逐次渐近型的模数转换器,
各个引脚的大致功能如下:
1、/CS:芯片片选信号,低电平有效,即/CS=0,该芯片才能正常工作。
2、/WR:启动 ADC0804 进行 ADC 采样,该信号低电平有效,即/WR 信号由高电平变成
低电平时,触发一次 ADC 转换。
3、/RD:低电平有效,即/RD=0 时,可以通过数据端口 DB0~DB7 读出本次的采样结果。
4、UIN(+)和 UIN(-):模拟电压输入端,模拟电压输入接 UIN(+)端,UIN(-)
端接地。
5、VREF/2:参考电压接入引脚,该引脚可外接电压也可悬空。
6、CLKR 和 CLKIN:外接 RC 电路产生模数转换器所需的时钟信号,时钟频率 CLK =
1/1.1RC,一般要求频率范围 100KHz~1.28MHz。
7、AGND 和 DGND:分别接模拟地和数字地。
8、/INT:中断请求信号输出引脚,该引脚低电平有效,当一次 A/D 转换完成后,
将引起/INT=0,实际应用时,该引脚应与微处理器的外部中断输入引脚相连(如 51
单片机的 INT0,INT1 脚),当产生/INT 信号有效时,还需等待/RD=0 才能正确读出 A/D 转
换结果,若 ADC0804 单独使用,则可以将/INT 引脚悬空。
9、DB0~DB7:输出 A/D 转换后的 8 位二进制结果。
4.3.2 ADC0804 的外围电路如下图 3-5 所示:
DB0
18
DB1
17
DB2
16
DB3
15
DB4
14
DB5
13
DB6
12
DB7
11
INTR
5
CS
1
RD
2
WR
3
VccREF
20
Vin(-)
7
Vin(+)
6
A-GND
8
Vref/2
9
CLK-R
19
CLK-IN
4
D-GND
10
U3
ADC0804
5V
电压输入
R4
10K
C4 104
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