基于单片机控制dds的信号发生器的设计

基于单片机控制dds的信号发生器的设计内容摘要：

V i n1GND2+ 5V3U17805GNDC1++5V++9V C2图4 固定式三端稳压器 图 固定式三端稳压器 信号源模块 基于 DDS 技术，用 AD9833 专用芯片 产生一个频谱纯净、频率和相位都可编程控制且稳定性很好的 信号 ，在系统中直接采用单片机控制 AD9833 产生正弦波方波 、 方波 、三角 波 ， 如图 所示。 外接有源晶体振荡器的输出 AD9833 作为主频时钟， 单片机 的SPI 口采用主动工作方式，即用 SDATA 口发送数据，为了与 AD9833 的时序相配合， 单片机 的接口时钟（ SCLK 信号）方式选择有延时的下降沿， FSYNC 作为电路选通信号，FSYNC 为低电平时被选通。 显示 键盘 电源 AT89S52单片机 AD9833 正弦波 方波 三角波 幅度控制 频率控制 提高负载能力模块 输出 10 图 信号源模块原理图 单片机最小系统 以 AT89S52 为控制器，组成最小单片机系统，单片机控制各部分协调工作。 由控制器、复位电路、时钟电路、键盘输入电路、显示电路构成。 其中，键盘采用 44的矩阵式键盘，由 于需要显示的信息量比较大，选用液晶显示。 （ 1） 复位电路 复位电路是使单片机的 CPU 或系统中的其他部件处于某一确定的初始状态，并从这上状态开始工作。 除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需要按复位键。 通常单片机复位操作有上电复位、信号复位、运行监视复位，运行监视有程序运行监视和电源监视。 ① 上电复位。 上电复位是单片机上电时复位操作，保证单片机上电后立即进入规定的复位状态。 ② 信号复位。 信号复位是在单片机正常供电情况下，在复位引脚端加以复位信号而 产生的复位。 根据不同情况有按键操作复位、唤醒复位、控制复位等。 ③ 系统运行监视复位。 系统监视复位是系统出现非正常情况下复位，通常有电源监测复位和程序运行监视复位。 电源监测复位是在电源下降到一定电平状态或电源未到达额定电平要求时的系统复位；程序运行监视复位则是程序运行失常时的系统复 11 位。 在此设计中，采用了按键复位电路。 电路如图 ： 复位电路工作原理 ： 上电复位要求接通电源后，单片机自动实现复位操作。 上电瞬间 RESET 引脚获得高电平，随着电容的充电， 图 复位电路图 RERST 引脚的高 电平将逐渐下降。 RERST 引脚的高电平只要能保持足够的时间（ 2个机器周期），单片机就可以进行复位操作。 上电与按键均有效的复位电路不仅在上电时可以自动复位，而且在单片机运行期间，利用按键也可以完成复位操作。 所以本设计选用第二种上电复位与按键均有效的各单位电路。 （ 2） 时钟电路 时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号，而时序所研究的是指令执行中各信号之间的相互关系。 单片机本身就如一个复杂的同步时序电路，为了保证同步工作方式的实现，电路应在唯一的时钟信号控制下严格地作。 单片机内部有一个高增益反相放 大器，其输入端为芯片引脚 XTAL1，其输出端为引脚 XTAL2。 而在芯片的外部， XTAL1 和 XTAL2 之间跨接晶体振荡器和微调电容，从而构成一个稳定的自激振荡器。 只要在单片机的 XTAL1 和 XTAL2 引脚外接晶体振荡器就构成了自激振荡器并在单片机内部产生时钟脉冲信号。 电容器 C1 和 C2的作用是稳定频率和快速起振，电容值在 5－ 30pF,典型值为 30pF。 外部时钟方式是把外部已有的时钟信号引入到单片机内。 此方式常用于多片单片机同时工作，以便于各单片机的同步。 一般要求外部信号高电平的持续时间 大于 20ns，且为频率低于 12MHz 的方波。 时钟振荡电路图如图 ： 图 时钟振荡电路 （ 3） 键盘电路 与通用单片机键盘相比，单片机应用系统中的键盘种类很多，键盘中按键数量设置依系统操作要求而定。 单片机应用系统中键盘有独立式和行列式两种。 ① 独立式键盘。 独立式键盘中，每个按键占用一根 I/O 口线，每个按键电路相对独立。 I/O 口通过按键与地相连， I/O 口有上拉电阻，无键按下时，引脚端为高电平，有键按下时，引脚电平被拉低。 I/O 口内部有上拉电阻时，外部可不接上拉电阻。 图 键盘电路 12 ② 行列式键盘。 行列式键盘采用行列电路结构。 在该设计中采用的是四按键独立式键盘 ， 键盘电路如图 所示： （ 4） 液晶 显示 电路 液晶显示器能显示显示各种字体的汉字，图像，还可以自定义显示内容。 驱动液晶显示时，一般要将液晶的点阵分割成若干个 8*8 和 64*8 的小点阵，因为单片机的位数是 8，于是，一个 128*64 的分成 64*8,可显示 8 行，每行 16个字符。 另外，液晶电路中带有字库，同时还可自定义字库，即将数字，字母，符号等显示编码储存，可直接调用。 其 电路 如下： 图 液晶 显示 电路 幅度控制模块 在方案中 信号 幅度控制是采用 TLC7524，利用 DDS产生的信号电压来调节 TLC7524的参考电压，实现幅度步进，满足正弦波信号的电压峰 峰值 Vopp 在 0～ 5V范围内可调，调节步进间隔为 的要求。 图 控幅电路 1 2 3 4 5 6 7 8 910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20J61 2 8 * 6 4 L C DVCCNC CS2NCRS RW E DB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7CS1RETLED+LEDP00P01P02P03P04P05P06P07P21P22P23P20P24P25R1710KR189.5KVCC 13 图 放大电路原理图 放大电路模块 AD9833产生的信号源电压只有 500mv，而 实际运用中 要求信号的电压峰 峰值 Vopp在 0～ 5V 范围内可调，所以需要对 AD9833 的信号进行放大， 为了提高信号的带宽 ， 本设计 选用高速运放 AD811， 能有效的提高 带宽，其增益放大倍数为： Av=R3/R1=1K/100=10 倍 NC1 I N2+ I N3 V s4NC5OUT6+ V s7NC8U1A D 8 11R11 00R250R51 0KR31KV C C V C CI O U T OOUT 14 5 程序设计 系统 软件 设计 软件功能 ： 本系统采用 51 单片机 作为控制器。 软件采用事件驱动的编程思想。 主任务就是一个消息驱动的线程，等待键盘任务和其他中断发出事件请求来完成各种功能。 具体功能有：图形化的操作界面；各个功能的切换；各种参数的设定；频率步进等。 软件特点 ： 利用消息驱动机制实现了图形动态菜单。 使操作界面更加直观，更加人性化，操作更简单。 主程序流程图 主 程序流程图如下： 开 始系 统 初 始 化 , 开 机 画面待 机 显 示 当 前 状 态 等 待 键 盘 输 入频 率 幅 度 步 进 加 步 进 减 确 定正 弦 波 方 波 三 角 波 次 次 次 键 扫 , 判 按 的 次 数 图 系统程序主流程图 15 参考文献 [1] 全国大学生电子设计竞赛组委会 .2020 年全国大学生电子设计竞赛试题 [2] 何立民 .MCS51 系列单片机应用系统设计 [M],北京：北京航空航天大学出版社，2020 [3] 李广弟 .单片机基础 [M],北京：北京航空航天大学出版社， 2020 [4] 胡道元 .计算机局域网 [M],北京：清华大学出版社， 2020 [5] 刘明俊、杨壮志 .计算机控制原理与技术 [M],长沙：国防科技大学出版社， 2020 [6] 谢自美 .电子线路设计、实验、测试 [M]，武汉：华中理工 大学出版社， 2020 [7] 余永权 .ATMEL89 系统Ｆ lash 单片机原理与应用 [M],北京： 电子工业出版社， 1993 16 致 谢 三年大学生活 即将 就 告一 段落。 在此 感谢养育我的父母 ，教育 我的老师 ，关心和帮助我的同学。 感谢你们陪伴我走过这段美好的人生历程，使我得到成长。 本次毕业设计 从方案的选择、元器件选型到原理图的确定，姚老师都仔细的询问，耐心的讲解， 感谢姚胜兴老师从百忙之中抽出时间来指导，使我顺利完成本次设计。 还要感谢李祖林老师为我这次设计提出了很多 很好 的建议。 感谢 电信系为 我 们 提供的实验条件。 同时也感谢学校 给予硬件上的支持，忠心地祝愿学校更加繁荣发展。 最后衷心的感谢老师和曾经帮助我的人，使我完成了本次的毕业 设计。 朱锐力 2020512 17 附 录 附录一： 电路原理图 EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U1AT89S52VCCP00P01P02P03P04P05P06P07P20P21P22P23P24P25P26P27RETX1 X2123456789J6VCCP00P01P02P03P04P05P06P07P10P11P12P13P14P15P16P17P30P31P37P32P33P34P35P36ALEPSEN1234567891011121314151617181920J1128*64 LCDVCCVONCVOUT RSR/WEDB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7PBSRETLED+LEDP00P01P02P03P04P05P06P07P21P22P23P20R1710KR1810KVCCS17R5 200R6 1K+C5 22uFVCCRETY112MHZC133pFC233pFX1 X21122334455667788991010ISPP15RETP17P16VCCA01A12A23VSS4SDA5SCL6NC7VDD8U7 24C04VCCP30P31VCCVSSVCCNC。