基于DDS的程控信号发生器设计

摘要：采用了直接数字频率合成技术(DDS)和计算机控制技术，选择美国Analog Devices公司的高度集成DDS芯片AD9851和AT89S52单片机作为控制器件，设计了一种基于DDS的程控信号发生器。用C语言进行了软件应用设计。实验结果表明，该信号发生器能较好地产生较高稳定度的激励信号，具有较高的实用价值。关键词：DDS；信号发生器；AD9851；AT89S52 信号发生器是一种常用的信号源，广泛应用于电子电路、自动控制和科学实验等领域。它是一种为电子测量和计量工作提供符合严格技术要求的电信号设备。信号的频率和稳定度是信号发生器的重要指标，一般的信号发生器很难满足特定的要求，本文运用计算机控制技术和直接数字频率合成技术(Direct Digital Frequency Synthesis)开发出基于DDS的程控信号源。1 系统总体设计 AD9851可以与多种单片机连接，以完成数据传递与控制等。本设计采用Atmel的单片机AT89S52。 AD9851与AT89S52的接口电路如图1所示。

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该系统的硬件设计包含四个模块： (1)数据传送控制电路。数据传送控制电路的主要功能是将AD9851所需要的频率／相位控制字通过AT89S52微处理器以并行方式或串行方式输入到AD9851的控制字寄存器。根据电路设计的整体思路和资源配置，这个电路可采用并行输入方式为AD9851输送40位频率／相位控制字。 (2)键盘控制电路。利用键盘可以实现向单片机输入数据、传送命令、切换功能等。键盘可分为独立式键盘和矩阵式键盘，本设计采用4×8矩阵式键盘。 (3)显示电路。键盘和LED显示器是单片机应用系统中实现人机对话的一种基本方式。在该频率显示系统的设计电路中，主要是由6个数码管、移位寄存器和3个LED指示等组成。 (4)单片机最小系统设计。2 系统硬件电路设计2．1 数据传送控制电路 如前所述，AD9851所需要的40位频率／相位控制字可通过AT89S52微处理器以并行方式或串行方式输入到AD9851的控制字寄存器。AD985 1的7脚(FQ_UD：频率更新控制)，8脚(W_CLK：字输入时钟端)，和22脚(RESTET：主复位端)分别由AT89S52单片机的三个I／O口P2．1，P2．0和P2．7控制，以更新AD8951的频率信号，字输入时钟信号和主复位信号，电路连接如图1所示。 40位频率／相位控制字是通过AD9851的8位数据输入端(D0～D7)与AT89S52的P0口的8个引脚(P0．0～P0．7)连接，由AT89S52经过P0口分5次传送。 数据传送过程如下：AD9851需要的40位频率／相位控制字(W0，W1，W2，W3，W4)首先预存储在AT89S52内部指定的5个8位存储器中。 (1)将AT89S52的P2．1，P2．0和P2．7全部置零，准备传送数据。AD9851的22脚(RESTET：主复位端)为高电平有效，当其为高电平时会将AD9851寄存器的所有数据清零。 (2)AD9851把W0数据传送到P0口，使AD9851的8个数据输入端(D0～D7)的数值赋为W0。 (3)然后，将单片机的P2．0置为高电平“1”，再将其置“0”，经过AD9851的字输入时钟脉冲W_CLK，W0的数值就进入了AD9851的40位数据输入寄存器。 (4)AD9851把W1数据传送到P0口，将单片机的P2．0置为高电平“1”，再将其置“0”，经过AD9851的字输入时钟脉冲W_CLK，W0的数值就进入了AD9851的40位数据输入寄存器。如此5次之后，W0～W4五组数据就全部传送到AD9851的数据输入寄存器之中。 (5)再将单片机的P2．1置为高电平“1”，使得AD9851的频率更新控制端(FQ_UD)经过频率更新控制信号脉冲，W0～W4共五组数据由AD9851的数据输入寄存器输入到AD9851的频率／相位寄存器，刷新频率／相位寄存器中的原有数值。由此，AD9851的21脚(IOUT端)就输出由W0～W4决定的一定频率和相位的正弦波。

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