基于dds函数信号发生器

基于dds函数信号发生器内容摘要：

通 过 DDRAM 显 示在屏幕中。 ● 地址计数器 AC 地 址计数器 是用 来贮 存 DDRAM/CGRAM 之一的地址 ,它可由 设 定指令 缓 存器 来改 变 ，之后只要 读 取或是 写 入 DDRAM/CGRAM 的值 时 ，地 址计数器 的值就 会 自 动 加一， 当 RS 为 “ 0” 时 而 R/W 为 “ 1” 时 ， 地址计数器 的值 会被读 取到 DB6—— DB0中。 基于 DDS 信号发生器的设计 15 ● 光 标 /闪烁 控制 电 路 此模 块 提供硬件光 标 及 闪烁 控制 电 路，由地 址计数器 的值 来 指定 DDRAM 中的光 标 或 闪烁位 置。 指令 说 明 模 块 控制芯片提供 两 套控制命令，基本指 令和扩 充指令如下： 指令表 1：（ RE=0：基本指令） 指 指 令 码 功 能 令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 清除 显 示 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 将 DDRAM 填 满 20H,并且 设 定DDRAM的 地址计数器 (AC)到 00H 地址 归 位 0 0 0 0 0 0 0 0 1 X 设 定 DDRAM 的 地址计数器 (AC)到00H,并且 将 光 标 移到 开头 原 点位置。 这个 指令不改 变 DDRAM 的内 容 显 示状态开 /关 0 0 0 0 0 0 1 D C B D=1: 整体 显 示 ON C=1: 游 标 ON B=1:光 标 位置反白 允许 进 入点 设 定 0 0 0 0 0 0 0 1 I/D S 指定在 数 据的 读 取与 写 入 时 ,设 定光 标 的移 动 方向及指定显 示的移位元 光 标或 显示移位元控制 0 0 0 0 0 1 S/C R/L X X 设 定光 标 的移 动与显 示的移位元控制位。 这个 指令不改 变DDRAM 的 内 容 功能 设 定 0 0 0 0 1 DL X RE X X DL=0/1： 4/8位 数 据 RE=1: 扩 充指令操作 RE=0: 基本指令操作 设 定CGRAM 地址 0 0 0 1 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0 设 定 CGRAM 地址 设 定DDRAM 地址 0 0 1 0 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0 设 定 DDRAM 地址（ 显 示位址） 第一行： 80H－ 87H 第二行： 90H－ 97H 读 取忙标志和地址 0 1 BF AC6 AC5 AC4 AC3 AC2 AC1 AC0 读 取 忙标 志 (BF)可以确 认内部 动 作是否完成 ,同 时 可以 读出地 址计数器 (AC)的值 基于 DDS 信号发生器的设计 16 写数据到RAM 1 0 数 据 将数 据 D7—— D0 写 入到 内 部的 RAM (DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM) 读 出RAM 的值 1 1 数 据 从内 部 RAM 读 取 数 据 D7——D0 (DDRAM/CGRAM/IRAM/GRAM) 指令表 2：（ RE=1： 扩 充指令） 指 指 令 码 功 能 令 RS R/W D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 待命 模式 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 进 入待命模式 ,执 行其它指令都棵 终止 待命模式 卷 动地 址开关开启 0 0 0 0 0 0 0 0 1 SR SR=1： 允许输 入垂直卷动地 址 SR=0： 允许输 入 IRAM和CGRAM地址 反白 选择 0 0 0 0 0 0 0 1 R1 R0 选择 2 行中的任一行作反白 显 示，并可 决定 反白与否。 初始值R1R0＝ 00，第一次 设定为 反白 显 示，再次设定变 回正常 睡眠 模式 0 0 0 0 0 0 1 SL X X SL=0： 进 入睡眠模式 SL=1： 脱 离睡眠模式 扩 充 功能 设 定 0 0 0 0 1 CL X RE G 0 CL=0/1： 4/8 位 数 据 RE=1: 扩 充指令操作 RE=0: 基本指令操作 G=1/0： 绘图开关 设定绘图RAM 地址 0 0 1 0 AC6 0 AC5 0 AC4 AC3 AC3 AC2 AC2 AC1 AC1 AC0 AC0 设定绘图 RAM 先 设 定垂直 (列 )地址AC6AC5„ AC0 再设 定水平 (行 )地址AC3AC2AC1AC0 将 以上 16位地址 连续写 入即可 备 注： 当 IC1在接受指令前 ,微 处 理器必 须先 确 认 其 内 部 处 于非忙碌 状态 ,即 读 取BF 标 志 时 ,BF 需 为 零 ,方可接受新的指令。 如果在送出一 个 指令前并不 检 查 BF 标志 ,那么在前一 个 指令和 这个 指令中 间 必 须 延 长 一段 较长 的 时间 ,即是等待前一个 指令确 实执 行完成。 读写时 序 图 数 据 传输过 程 基于 DDS 信号发生器的设计 17 8位和 4 位 数 据 线 的 传输过 程 时 序 图 单 片机向液晶 写 命令的 时 序（ 8 位 数 据 线 模式） 基于 DDS 信号发生器的设计 18 单 片机 从 液晶中 读数 据的 时 序（ 8位 数 据 线 模式） 、 滤 波模 块 由于直接 从 AD9851 输 出端 输 出的 波形为阶 梯波，波形不 够 平滑，因此，本设计 中需要 在输 出端 设 置一 个 截止 频 率 为 25MHz 的低通 滤 波器。 在 AD 公司AD9851 的 数 据手 册 上提供了一 个 截止 频 率 为 70MHz 的 椭圆 低通 滤 波器，其 电 路图 如 图 24所示。 R9 200C8 56PC9 C11 100PC15 16PC16 13P C23 56PC19 14P10mHL1 10mHL2 10mHL3 R11 200 图 24 在 该电 路 图 上 运 用反 归一 化的方法 进 行 更改就可以得到所需的 电 路，可以省却进 行查 表计 算的麻 烦。 该滤 波器的 3dB 截止 频 率 为 f1=70MHz，与要求的 3dB截止 频 率 f0 =25MHz 相比， 频 率 标 定系 数 FSF 为 FSF=f0/f1=25/70= 将 70MHz 截止 频 率的 滤 波器的 电 感、 电 容值同 时 除以 FSF，即可得到 25MHz 截止频 率的 椭圆 低通 滤 波器，如 图 24所示。 25MHz 椭圆 低通 滤 波器的 组 件值 为 L1=470nH/FSF== L2=390nH/FSF== L3=390nH/FSF=390nH*= 基于 DDS 信号发生器的设计 19 C1=22pF/FSF== C2=1pF/FSF== C3=33PF/FSF== C4= C5=22PF/FSF== C6= C7=22PF/FSF== 该滤 波器 对组 件值要求不高，可使用 10%误 差的 电 感和 5%电 容即可。 将 上述元器件取 为标称 值， 则 Ll=。 L2=。 L3=。 Cl=56pF。 C2=。 C3=100PF。 C4=16PF。 C5=13PF。 C6=14PF。 C7=56PF。 、 供电 模 块 在 电 路中并 没 有自 带 +5V 稳压电 源模 块，为 了 减 小 线 路板的面 积 ， 节约 制作成本，因此，用 USB 代替系 统供电 ， 这样不仅 可以 减 少 线 路板的使用面 积 ，而且USB 供电 也比 较稳 定，所受干扰也比 较 小。 另外， 电 路中 还 留出了 +5V 电 源的接口， 这样 可以方便其它 +5V 电 源的接入。 电 路如 下 图 所示： Header 2014P6USBD1DIODEST1 R121KF1LED+5V22uFC25104C2612P7 +5V 、通信模 块 由于所用的 单 片机 为 LQFP 封 装 ，所以在下 载 程序的 时 候，本 电 路中使用了基于 DDS 信号发生器的设计 20 串口下 载 ，因 为计 算机上的 电平为 232 电平 ，而本 电 路中所用的是 TTL 电平 ，所以在 进 行通信 时 需要一 电平转换电 路， 电 路中使用 MAX232 芯片及其 电 容构成一个转换电 路，如下 图 所示： C1+1VDD2C13C2+4C25VEE6T2OUT7R2IN8R2OUT9T2IN10T1IN11R1OUT12R1IN13T1OUT14GND15VCC16U4MAX232EPE10uFC1810uFC2010uFC1710uF C24RDTD+5VGND12345 6789J1J_232 、本章小结 本章主要针对于硬件电路的设计，通过各个子模块来阐述硬件电路的原理。 采用 DDS 技术的 AD9851 芯片是本电路的核心，通过与单片机的数据传输进行频率的合成，产生正弦波形。 经测定该电路整体性能良好，工作稳定且操作方便 ，电路中使用了液晶显示模块，操作界面非常友好，例如从液晶上面可以很清晰地看到输出频率的三种模式（定频模式、扫频模式、调频模式），通过独立式键盘选择一种模式便可输出相应的频率。 整个硬件电路结构简单，焊接美观，能够实现基本的功能。 该信号发生器主要有三点不足，一、所有的输入、输出接口都是采用的排针，使得连接不方便；二、 AD9851 输出端采用的椭圆低通滤波器，滤波的效果不明显；三、输出波形的幅度随着频率的变化而变化，输出幅度不稳定。 针对于以上的不足日后还要加以改善，例如把波形输出端的排针换成圆形插孔形式的，便于与示波器连接，外接 5V 电源端也可以换成圆形插孔，使得与电源的连接更加稳固；此外，还可以在输出端加上由 AD603 构成的自动幅度控制，再加上检波电路，使得输出波形的幅度更加趋于稳定。 基于 DDS 信号发生器的设计 21 三、 软件部分设计 、程序 设计 流程及描述 关于程序的设计，采用模块化的思想，例如程序中的定频模块、扫频模块、跳频模块等这几个都是单独写在一个函数中，然后依次在另一个函数中调用，模块化的设计思想主要有可移植性强，易于整个程序修改等特点。 本程序设计步骤主要分为四大块，一是，对液晶的初始化；二是，键盘扫描，如有效按键按下时程序 便调用相应的子程序；三是，主程序调用各个函数，实现一个整体；四是定时器 T0、 T1中断函数；整个系统的程序流程图，如图 31所示： N N N Y Y Y Y N 系统上电 液晶初始化 有效按键 跳频模式 定频模式 扫频模式 执行相应程序 执行相应程序 执行相应程序 有效按键 有效按键 有效按键 基于 DDS 信号发生器的设计 22 图 31 、 AD9851程序模 块设计 关于 AD9851 程序的编写，主要从它的 初始复位函数以及发送频率控制字函数去写，编写的时候要严格对照它的时序，否则就会出现错误。 以下即为 AD9851的实用程序： AD9851 初始复位子函数，如下所示： void DDS_Rest() { DDS_WK=0。 DDS_FD=0。 DDS_RT=1。 _nop_()。 _nop_()。 DDS_RT=0。 } 这个函数被下面发送控制字函数调用； void Parallel_AD9851() { DDS_Data=Control_AD9851。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 //延时很重要，对时序 DDS_WK=1。 //字装入信号，上升沿有效 DDS_WK=0。 DDS_Data=W1。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_()。 _nop_。