电子技术综合实验箱使用说明书(编辑修改稿)

电子技术综合实验箱使用说明书(编辑修改稿)内容摘要：

是 8 位计数的初值 ， 范围 5～ 28。 输出幅度渐变由用户编程控制时 ， 数字乘法器转接到用户可编程 12 位寄存器 ， 用户可以任意方式直接编程幅度过渡形状。 AD9852 工作模式及实验 AD9852 有五种可编程工作模式。 详细设置请参考光盘中的 单调模式 (Single2Tone) (000 模 ) 上电或复位后的默认模式就是这种模式 ， 频率控制字寄存器的默认值为零。 加电或复位后的默认值定义一个安全的无输出状态 ， 产生一个 0Hz、 0 相位的输出信号。 默认的零幅度设置模式从 I 和 Q 两个数模变换器中输出的都是直流 ， 幅度为中等输出电流所对应的幅度。 用户要得到所需的输出信号 ， 必须编程 28 个寄存器中的一些或全部。 频率控制字的值由如下等式决定 :FTW = 输出频率 2^48系统时钟频率，其中 48 是相位累加器为 48 位 ， 频率用 Hz 表示 ， 频率控制字 FTW 是十进制数。 算出十进制数 ， 要四舍五入成整数 ， 然后转化为二进制数。 频率变化时相位是 连续的 ， 这就是说新频率用的是旧频率的最后相位作为起始相位。 单调模式下用户控制信号的输出频率 (精度是 48 位 )、输出幅度 (精度是 12 位 )、输出相位 (14 位精度 ) ， 这些参数可通过字节率为 100MHz 的 8 位并行或字节率为 10MHz 的串行编程接口改变。 . 8. 2 无过渡频移键控模式 (Unramped FSK) (001 模式 ) 当选择这种模式时 ， DDS 的输出频率是频率控制字寄存器 1 和频率控制字寄存器 2 的值及“ FSK 输入端”的逻辑电平的函数。 “ FSK 输入端”为逻辑低时 ， 选择 F1 (频率控制字 1) ； 而“ FSK 输入端”为高时 ， 选择 F2 (频率控制字 2)。 频率变化是相位连续的 ， 而且几乎是瞬时的。 除了 F2 和“ FSK 输入端”有效外 ， 这种模式等同于单调模式。 图 电子技术综合实验箱 长沙鑫三知科教设备有限公司 17 一种无过渡频移键控 ， 这种工作方式既简单又可靠 ， 是数据通信最可靠的形式 ， 缺点是占用频带宽。 图 实验步骤： MCU 模块， DDS 模块分别插到底板对应的位置。 DDS 模块上的 J11置于 ”P”端， J9置于 ”EN”端，示波器探头插到 J27，示波器地线与模块上的 J17 相连。 箱通电，将光盘中“ AD9852Keil工程”文件夹下的 下载到单片机中，调节示波器的各个参数，使得示波器上能同时显示两个频率的至少 5个周期的波形，按下示波器的 RUN/STOP 键，调节示波器的时基，即可看到一个 FSK的波形。 “ AD9852Keil工程”文件夹下的 导入工程，更改 set_freq(100010000)；中的数据（单位 HZ）或 nop(200)； 中的数据（单位 uS），重新编译、下载，及可看到不同键控字或不同频率的 FSK 波形。 倾斜频移键控模式 (Ramped FSK) (010 模 ) 这种频移键控从 F1 变化到 F2 不是瞬时的 ， 而是经过一个频率扫描过程或者说是“倾斜 过渡” ， 此处“倾斜”一词表示频率扫描是线性的。 线性扫频在 010 模下由 AD9852 自动完成 ， 很容易实现。 线性扫频只是许多频率过渡方式中的一种 ， 非线性的频率过渡可通过快速分段地改变线性扫频斜率的方法来实现。 无论是线性的还是非线性频率过渡方式 ， 除了输出两个起始频率 F F2 之外 ， 还要输出很多中间频率。 图 表示线性倾斜频移键 控信号的频率与时间的关系曲线。 电子技术综合实验箱 长沙鑫三知科教设备有限公司 18 图 “倾斜频移键控”用渐变的用户定义的频率变化替代瞬时频率变化 ， 可比传统的频移键控提供更好的带宽容量。 在 F1 和 F2 上的停留时间可以等于或远大于中间频率停留时间。 F1 和 F2 的持续时间、中间频率点的数量和在每个频率点上的停留时间均由用户控制。 不同于无过渡频移键控 ， 倾斜频移键控要求最低频率存入 F1 寄存器 ， 最高频率存入 F2 寄存器。 有关的几个寄存器必须编程 ， 以设置 DDS 的中间频率变化的步进量 (48 位 ) 和每一步所持续的时间 (20 位 )。 在工作开始之前 频率累加器必须清零 ， 以保证频率累加器从全零输出状态开始。 每个中间频率点的持续时间为： (N + 1) 系统时钟周期，其中 N 为用户编程的 20 位斜率时钟计数器的初值 ， 其允许范围是 1～ (2^N 1)。 F1 和 F2的持续时间由“ FSK 输入端”在目标频率到达后 ， 继续保持高电平或低电平的持续时间决定。 48 位“ delta 频率”寄存器设置频率的步进量 ， 每收到一个来自斜率计数器的时钟脉冲 ， 频率累加器就与“ delta 频率”寄存器累加一次 ， 然后就在 F1 或 F2 频率字上加上或减去该累加值 ， 最后再赋 给相位累加器。 输出频率按照“ FSK 输入端”的逻辑状态倾斜上升或下降 ， 上升或下降的斜率是斜率时钟的函数。 一旦到达目标频率 ， 就终止频率累加过程。 一般来说 ， delta 频率字与 F1 和 F2 频率字相比要小得多。 比如 ， 假设频率 F1 和 F2 是13MHz 相差 1kHz， 那么 delta 频率字可能只是 25Hz。 在到达目标频率前 ， “ FSK DA TA ”端的逻辑状态发生变化 ， 则频率扫描立即反向 ， 开始以同样的斜率和分辨率返回到起始频率 ， 如图 表示。 图 010 模式还有一种“三角形” 扫频功能。 用户设置最低频率 F最高频率 F步进量、每个频率点的停留时间 ， 输出频率将自动从 F1 线性扫描到 F2， 然后自动从 F2 扫描到 F1。 在扫描过程中 ， 各个频率点上停留时间相等 ， 而且无需触发“ FSK DA TA ”端 ， 如图 4 所示。 自动频率扫描可以从 F1 也可以从 F2 开始 ， 这由开始工作时“ FSK DA TA ”端的逻辑状态决定。 如果“ FSK DA TA ”端是低电平就选择 F1 作为起始频率 ； 高电平则选择F2 作为起始频率。 “倾斜频移键控”模式在 F1 过渡到 F2 (反之亦然 ) 期间具有快速 响应 48 位频率字和 20位斜率计数器的变化的能力。 利用这个特点 ， 把若干段斜率不同的线性过渡连接起来 ， 就可形成非线性频率扫描。 首先执行一个某种斜率的线性过渡 ， 然后再改变斜率 (通过改变斜率时钟或 $ 频率字 ， 或两者都变 ) ， 就可实现上述功能。 非线性“倾斜频移键控”还显露出一种如图 所示的调频 (Ch irp ) 功能。 “倾斜频移键控”模式的功能电子技术综合实验箱 长沙鑫三知科教设备有限公司 19 和调频 (Ch irp ) 模式的主要区别是 ， “频移键控”限制在 F1 和 F2 范围内工作 ， 而 (Ch irp ) 模式没有 F2 频率限制。 利用 AD9852 的控制寄存器 ， 还可实现其它功能 ， “倾斜频移键控”模式下 ， 有一个控制寄 存器的“ CLRACC1”位 ， 可清除频率累加器 (ACC1) 的输出 ， 其结果是中断当前频率扫描 ， 频率复位到起始点 F1 或 F2， 然后以原有的斜率继续倾斜上升 (或下降 ) ， 形成锯齿波扫频 (见图 )。 即使已经到达目标频率 F1 和 F2， 也会发生这种情况。 其次 ， 还有一个同时清除频率累加器 (ACC1) 和相位累加器 (ACC2) 的控制位“ CLRACC2”。 当这一位有效时 ， 频率累加器和相位累加器被清除 ， 导致 0Hz 输出。 图 非线性 Ch irp 图 三角波扫频 实验步骤： 电子技术综合实验箱 长沙鑫三知科教设备有限公司 20 MCU 模块， DDS 模块分别插到底板对应的位置。 DDS 模块上的 J11置于 “ P” 端， J9置于 “ EN” 端，示波器探头插到 J27，示波器地线与模块上的 J17 相连。 ，将光盘中“ AD9852Keil工程”文件夹下的 下载到单片机中，调节示波器的各个参数，使得示波器上能同时显示两个频率的至少 5个周期的波形，按下示波器的 RUN/STOP 键，调节示波器的时基，即 可看到一个 FSK的波形，F1， F2 之间有很多中间频率。 “ AD9852Keil工程”文件夹下的 导入工程，更改 set_freq(10000， 11000)； 中的数据（单位 HZ）但是两个频率之间相差不能太大，或 nop(200)； 中的数据（单位 uS），或者 rate_n[3]或者 dfw[6]中的值，重新编译、下载，及可看到不同目标频率或者 不同 时间步进量 (斜率计数器 ) 或者不同 频率步进量 (delta 频率字 )下的 FSK 信号。 . 8. 4 Ch irp 模式 (011 模 ) 这个模式 又称为的“脉冲调频”。 “脉冲调频”可采用任意扫频方式 ， 但大多数的 Ch irp 系统都采用线性 FM 扫描方式。 这是一种扩谱调制 ， 可以实现“处理增益”。 图 表示一种夸大了的非线性 Chirp， 目的是为了说明通过改变时间步进量 (斜率计数器 ) 和频率步进量 (delta 频率字 ) 来产生不同斜率 ， 从而实现非线性扫频。 由用户定义的频率范围 FTW 1～ FTW 持续时间、频率分辨率和扫描方向 ， 可采用内部产生线性扫频 ， 也可采用外部编程产生非线性扫频。 可以是脉冲的 ， 也可是连续波。 delta 频率字采用二进制 补码 ， 可正可负 ， 这就可以定义 FM Ch irp 的扫描方向。 如果 delta 频率字是负 (最高位为高电平 ) ， 频率从 FTW 1 向负方向扫描 (频率递减 ) ； 如果 delta 频率字是正 (最高位为低电平 ) ， 频率从 FTW 1 向正方向扫描 (频率递增 )。 FM Ch irp 模下 ， 可实现瞬时返回起始频率 FTW 1 或0Hz， 第一是用“ CLR ACC1”位清除频率累加器 ， 其结果是中断当前 Chirp， 把频率复位到FTW 1， 然后以原来斜率和方向继续扫描。 Ch irp 模式下清除 48 位频率累加器 (ACC1) 的工作过程如 图 所示。 delta 频率字不受“ CLRACC1”位影响。 图 Ch irp 模式中 CLR ACC1 的作用 其次是用“ CLR ACC2”控制位同时清除频率累加器 (ACC1) 和相加累加器 (ACC2)， 输出 0Hz， 实现脉冲 FM。 图 表示“ CLR ACC2”位对 DDS 输出频率的作用。 “ CLR ACC2”位为高电平时 ， 可对寄存器重新编程 ， 改变 FTW 1 和斜率。 只有 Ch irp 模才有的另一项功能是“保持”端。 这个功能可使送给斜率计数器的时钟停止 ， 从而终止送给频率累 加器的时钟脉冲。 其结果是停止扫频 ， 使输出频率保持在“保持”端有效时的频率上。 “保持”端释放后 ， 时钟恢复 ， 扫频继续进行。 在保持状态下 ， 用户可改变寄存器的值 ； 然而斜率计数器必须以原来的斜率恢复工作 ， 直到计数为零 ， 才能载入新斜率计数初值。 图 表示“保持”功能对 DDS 输出频率的影响。 用户要建立复杂 Ch irp 或复杂“倾斜频移键控”时 ， 可电子技术综合实验箱 长沙鑫三知科教设备有限公司 21 以利用 32 位自动 IO 更新计数器。 由于这个内部计数器与 AD9852 的系统时钟同步 ， 能够在精确时间上实现扫频的程控变化。 在 Ch irp 模式中 ， 目标频率不能直接给定 ， 而由频率步进和扫描时间决定 ， 如果扫描时间足够长 ， 可一直扫描到最高输出频率。 当到达用户希望的目标频率后 ， 扫描如何进行由用户选择 ， 共有以下几种选择 : a. 使用“保持”端或给频率累加器的 delta 频率字寄存器装载全零 ， 使扫描停止并使输出保持 在目标频率上。 b. 停止使用“保持”端功能 ， 然后用数字乘法器和整形键控端 (P in30) 或通过编程寄存器 控制 ， 使输出幅度倾斜下降到零。 图 FM Ch irp 模式中 CLR ACC1 的作用 图 HOLD 功能 c. 利用“ CLL ACC2”位突然终止扫描过程。 d. 以线性或用户控制的方式 ， 沿着相反方向继续扫描 ， 返回起始频率。 这时 $ 频率字的正负号要改变。 e. 利用“ CLR ACC1”控制位立即返回到起始频率 F1， 以锯齿波形式继续重复原来的扫频过程。 利用 32 位更新时钟在精确的时间间隔上发出“ CLR ACC1”指令 ， 可建立一个自动的重复扫频 ， 调节时间间隔或改变 delta 频率字会改变扫描范围。 . 8. 5 两点相移键控模式 (BPSK) (100 模 ) 两点 (二元或两相位 ) 相移键控意思是在预先设置好的两个 14 位相移 量中快速切换 ， 这种切换同时影响 AD9852 的两个 DA 变换器。 “ BPSK”端的逻辑状态选择相移量 ， 当为低时 ， 选择相位 1； 为高时 ， 选择相位 2。 图 表示输出载波四个周期的相位变化。 如果需要更电子技术综合实验箱 长沙鑫三知科教设备有限公司 22 一般相移 ， 则应选择单调模式 ， 用串行或高速并行总线编程相位寄存器。 图 两点相移键控模式 五 、 MCU 单片机小系统。