基于单片机的正弦波信号发生器设计毕业论文.doc

目录 绪论 1 第1章 系统概述和方案 2 1.1 引言 2 1.2方案选择 2 1.3 DDS的理论分析与参数计算 2 1.3.1 DDS的基本原理 2 1.3.2 参数计算 3 1.4 信号发生芯片选择 4 第2章 系统硬件设计 5 2.1系统总体设计 5 2.2单片机介绍及与AD9835(DDS)连接电路 5 2.2.1 单片机AT89S51介绍 5 2.2.2 AD9835芯片介绍 7 2.3信号发生电路 8 2.4低通滤波电路 10 2.5 D∕A转换及幅度控制电路 11 2.6 信号放大电路 13 2.7 显示电路 14 2.8 键盘电路 16 2.9 电源电路 17 第3章 系统软件流程图 19 3.1 主程序流程图 19 3.2 键盘处理子程序流程图 20 3.3 D/A转换子程序流程图 21 展 望 22 致 谢 23 参考文献 24 附录一 25 附录二 26 绪 论直接数字频率合成（DDS）是近年来发展起来的一种新的频率合成技术。其主要优点是相对带宽很宽、频率转换时间极短（可小于20ns）、频率分辨率很高、全数字化结构便于集成、输出相位连续、频率、相位和幅度均可实现程控。因此，能够与计算机紧密结合在一起，充分发挥软件的作用。作为应用，现在已有DDS产品用于接收机本振、信号发生器、通信系统、雷达系统、跳频通信系统等。（DDS）AD9835设计的正弦信号发生器，该芯片支持高达50MHz的时钟频率，可以产生最高可达25MHz的正弦波形。通过单片机控制完全可以满足设计所要求的正弦波信号的生成。 本文主要分六大部分：绪论、系统概述和方案、硬件部分、软件部分，展望和致谢。绪论，首先对课题研究背景和所涉及的相关技术领域进行了介绍；第一章对系统所要完成的功能和可扩展的功能进行描述，确定系统的设计方案主要元器件的选择。第二章对系统的硬件结构和各部分组成作了简要的介绍和讲解；第三章是软件部分，这部分重点介绍了主程序的流程框图及各个子程序的流程框图，最后对整篇文章进行了总结。 系统概述和方案 1.1 引言 信号发生器的实现方法有多种，传统的波形发生器通常由晶体管、运放IC 等分离元件制成。与此相比,基于集成芯片的波形发生器具有高频信号输出、波形稳定、控制简便等特点，且大多能产生正弦波、矩形波（含方波）和三角波（含锯齿波）等多种波形。根据设计要求，又基于DDS芯片AD9835在正弦波产生方面的 优良特性，这里提出一种基于DDS AD9835的正弦波信号发生器的设计方案。 本次设计的基于单片机的信号发生器设计就是设计一个单片机控制系统，对信号发生芯片进行的控制。通过这个单片机对信号发生芯片进行精密控制，实现对波形的频率及幅度的控制。这些控制可以通过键盘设定，这就要求对选择的信号发生芯片，选用的单片机有初步的了解，并且对整个系统的结构有个合理的分配。 1.2方案选择 方案一：直接利用单片机编程产生正弦波。 优点：简化了产生正弦波的硬件和软件，电路结构简单。 缺点：编程复杂，波形失真较大，不能达到要求输出的高频率信号。 方案二：利用单片机控制直接数字频率合成芯片（DDS）产生的正弦波，通过单片机，键盘，LED数码管显示实现波形的数字控制。 优点：控制简单，波形效果好，频率带宽。 缺点：硬件电路复杂。 为了满足设计要求，取得较好的效果，显然方案二较为理想。 1.3 DDS的理论分析与参数计算 1.3.1 DDS的基本原理 DDS的基本原理是：在高速存储器中放入正弦函数——相位数据表格，经过查表操作将读出的数据送到高速DAC产生正弦波。可编程DDS系统原理如同所示： N：相位,累加器位数; M：相位累加器实际对ROM寻址的位数; S：ROM输出正弦信号(离散化)的位数; 位数：相位累加器的位数,满足位数=N-M 图1-3-1 DDS的基本原理图 DDS系统由频率控制字，相位累加器，正弦查询表，数∕模转换器和低通滤波器组成，参考时钟为高稳定度饿晶体振荡器，其输出用于同步DDS各组成部分的工作。DDS系统的核心是相位累加器，它由N为相位寄存器构成，类似于一个简单的计数器。每来一个时钟脉冲，相位寄存器的输出就增加一个步长的相位增 量值，加法器将频率控制数据与累加寄存器输出的累加相位数据相加，把相加结果送至累加寄存器的数据输入端。相位累加器进入线性相位累加，累加至满量程时产生一次计数溢出，这个溢出频率即为DDS的输出频率。正弦查询表是一个可编程只读存储器(PROM)，存储的是以相位为地址的一个周期正弦信号的采样编码值，包含一个周期正弦波的数字幅度信息，每个地址对应于正弦波中0o~360o范围的一个相位点将相位寄存器的输出与相位控制字相加得到的数据作为一个地址