第七屆高等電子設(shè)計(jì)大賽題目信號(hào)發(fā)生器小組成員王彬宇應(yīng)用物理專業(yè)201105080107壽耘信息工程專業(yè)201113010730徐婷婷信息工程專業(yè)201113010828二O一四年五月摘要本次設(shè)計(jì)是關(guān)于直接數(shù)字頻率合成技術(shù)（DDS）的信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)以DDS芯片AD9833為頻率合成器，以單片機(jī)STC89C52為進(jìn)程控制和任務(wù)調(diào)度中心，并采用數(shù)模轉(zhuǎn)換器TLC5615和模擬乘法器AD633組成幅值調(diào)節(jié)電路，實(shí)現(xiàn)幅值連續(xù)可調(diào)的波形發(fā)生器的設(shè)計(jì)方案。且用LCD1602液晶顯示及鍵盤構(gòu)成人機(jī)交互模塊，可通過(guò)按鍵切換輸出的波形，使之輸出不同頻率和幅值的正弦波三角波和方波。該信號(hào)發(fā)生器輸出的信號(hào)頻率范圍為100HZ100KHZ,幅值可以在0V5V內(nèi)進(jìn)行步進(jìn)調(diào)節(jié)。測(cè)試表明該DDS信號(hào)發(fā)生器具有工作穩(wěn)定，精度高，失真度小，控制靈活的優(yōu)點(diǎn)，具有廣泛的應(yīng)用前景。ABSTRACTTHISDESIGNISTHEDESIGNANDIMPLEMENTATIONONTHEDIRECTDIGITALFREQUENCYSYNTHESISDDSSIGNALGENERATORAD9833DDSCHIPDESIGNFREQUENCYSYNTHESIZER,AMICROCONTROLLERSTC89C52FORPROCESSCONTROLANDMISSIONCONTROLCENTER,ANDTHEUSEOFDIGITALANALOGMULTIPLIERAD633TLC5615ANDCOMPOSITIONOFTHEAMPLITUDEADJUSTMENTCIRCUIT,CONTINUOUSLYADJUSTABLEAMPLITUDEWAVEFORMGENERATORDESIGNANDALIQUIDCRYSTALDISPLAYANDAKEYBOARDCONSTITUTINGLCD1602HCIMODULE,THROUGHTHEKEYSWITCHOUTPUTWAVEFORM,SOTHATTHEOUTPUTSINEWAVEOFVARYINGFREQUENCYANDAMPLITUDEOFTHETRIANGULARWAVEANDSQUAREWAVESIGNALFREQUENCYRANGEOFTHESIGNALGENERATOROUTPUTTO100HZ100KHZ,STEPPINGAMPLITUDECANBEADJUSTEDWITHINTHE0V5VTESTSSHOWTHATTHEDDSSIGNALGENERATORWITHJOBSTABILITY,HIGHACCURACY,LOWDISTORTION,CONTROLLEDFLEXIBLEBENEFITS,HASBROADAPPLICATIONPROSPECTS目錄1設(shè)計(jì)要求111任務(wù)112要求1121基本要求1122發(fā)揮部分12系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與論證121頻率合成器的方案論證與選擇122主控芯片的方案論證與選擇223顯示模塊的方案論證與選擇224系統(tǒng)總體構(gòu)框圖23原理分析與系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)331STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)3311鍵盤接口設(shè)計(jì)3312LCD1602接口設(shè)計(jì)432基于DDS的信號(hào)發(fā)生電路設(shè)計(jì)5321AD9833簡(jiǎn)介及與單片機(jī)接口5322AD9833的外圍電路設(shè)計(jì)6323基于AD633、TLC5615、OP37的幅度調(diào)節(jié)模塊設(shè)計(jì)733電源設(shè)計(jì)114軟件設(shè)計(jì)1241總體方案1242程序流圖1343各模塊說(shuō)明145系統(tǒng)測(cè)試2951測(cè)試結(jié)果2952系統(tǒng)所達(dá)技術(shù)指標(biāo)316結(jié)論31致謝32參考文獻(xiàn)33附件341設(shè)計(jì)要求11任務(wù)設(shè)計(jì)并制作一臺(tái)信號(hào)發(fā)生器，分別能夠產(chǎn)生正弦波、方波和三角波。12要求121基本要求（1）信號(hào)發(fā)生器能夠產(chǎn)生正弦波、方波和三角波三種周期性波；（2）輸出頻率要求在100HZ100KHZ內(nèi)可調(diào)；（3）在1000負(fù)載條件下，輸出正弦波信號(hào)的電壓峰峰值VOPP在05V內(nèi)可調(diào)；（4）輸出信號(hào)波形無(wú)明顯失真；（5）自制穩(wěn)壓電源；122發(fā)揮部分（1）在50負(fù)載條件下輸出正弦波信號(hào)的電壓峰峰值VOPP在05V范圍內(nèi)可調(diào)，調(diào)節(jié)的步進(jìn)間隔為01V，輸出信號(hào)的電壓值可通過(guò)鍵盤進(jìn)行設(shè)置；（2）可實(shí)時(shí)顯示輸出信號(hào)的類型、幅度、頻率和電壓步進(jìn)值；2系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與論證21頻率合成器的方案論證與選擇方案一采用模擬分立元件可產(chǎn)生正弦波、方波和三角波，通過(guò)調(diào)整外部分立元件可改變輸出頻率，但采用模擬器件外接的電阻電容對(duì)參數(shù)影響很大，因而產(chǎn)生的頻率穩(wěn)定度較差，精度低，抗干擾能力差，而且靈活性較差，不能實(shí)現(xiàn)波形高精度分辨率以及波形運(yùn)算輸出等智能化功能。方案二采用直接數(shù)字頻率合成器（DDS）用隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器RAM存儲(chǔ)所需的量化數(shù)據(jù)，按照不同頻率要求以頻率控制字K為步進(jìn)對(duì)相位進(jìn)行累加，以累加相位值作為地址碼讀取存放在存儲(chǔ)期內(nèi)的波形數(shù)據(jù)，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換和幅度控制再濾波即可得所需波形。由于DDS相對(duì)帶寬很寬，頻率分辨率可以做的很高等優(yōu)點(diǎn)，另外，全數(shù)字便于集成，輸出相位連續(xù)，頻率、幅度和相位均可控，完全滿足設(shè)計(jì)要求，所以我們采用了此方案。22主控芯片的方案論證與選擇方案一采用AT89C51單片機(jī)，89C51是八位單片機(jī)，其指令是采用被稱為“CISC”的復(fù)雜指令集，共有111條指令，且驅(qū)動(dòng)能力弱，另外89C51需要專門的下載器下載程序。方案二采用STC89C52，STC與AT功能相近，但STC89C2的驅(qū)動(dòng)能力較強(qiáng)，且支持串口下載程序，AT系列最低電壓要42V,而STC僅需38V,此外STC作為國(guó)產(chǎn)芯片價(jià)格更加便宜。23顯示模塊的方案論證與選擇方案一用LED數(shù)碼管，但數(shù)碼管只能顯示固定的數(shù)字和字母驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，顯示程序編寫難，且顯示效果差，閃爍不定等缺點(diǎn)。方案二LCD1602液晶顯示模塊以其微功耗、體積小、顯示內(nèi)容豐富、模塊接口電路簡(jiǎn)單等諸多優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用，而且液晶顯示內(nèi)容豐富清晰，顯示更人性化，并/串口可選，程序簡(jiǎn)單，顯示電路是反映電路性能外觀最直觀的部分，為了更好地實(shí)現(xiàn)電路的整體性能，顯示模塊選取1602作為顯示器。24系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖該系統(tǒng)中STC89C52控制AD9833輸出所需要的波形和頻率，輸出的信號(hào)輸入到模擬乘法器AD633,AD633和數(shù)模轉(zhuǎn)換器TLC5615及OP37組成幅值放大器；波形的頻率和幅值由鍵盤輸入，LCD顯示輸出的波形和頻率，原理如圖所示。鍵盤LCDSTC89C52信號(hào)發(fā)生器AD9833DACTLC5615模擬乘法器AD633OP37放大3原理分析與系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)31STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖所示311鍵盤接口設(shè)計(jì)本系統(tǒng)因?yàn)橐淖冚敵霾ㄐ蔚姆N類，設(shè)置波的頻率和峰峰值，所以需要設(shè)置鍵盤。此處我們僅用了4個(gè)按鍵來(lái)簡(jiǎn)單的完成上述任務(wù)。使用軟件掃描的方式來(lái)獲得按鍵信息，因?yàn)榘存I需要去抖動(dòng)，這些都采用軟件編程的方式實(shí)這樣可以節(jié)省硬件資源，是電路變得簡(jiǎn)單。四個(gè)按鍵分別連到STC89C52的P20P23口，用單片機(jī)獲取按鍵信息。如圖為鍵盤控制電路。312LCD1602接口設(shè)計(jì)1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。它由若干個(gè)5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。1602LCD是指顯示的內(nèi)容為16X2,即可以顯示兩行，每行16個(gè)字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。1602采用標(biāo)準(zhǔn)的16腳接口，其中管腳功能第1腳VSS為電源地。第2腳VCC接5V電源正極。第3腳V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高（對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度）。第4腳RS為寄存器選擇，高電平1時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平0時(shí)選擇指令寄存器。第5腳RW為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。第6腳E或EN端為使能ENABLE端,高電平時(shí)讀取信息，負(fù)跳變時(shí)執(zhí)行指令。第714腳D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)端。第1516腳背燈電源。15腳背光正極，16腳背光負(fù)極。32基于DDS的信號(hào)發(fā)生電路設(shè)計(jì)321AD9833簡(jiǎn)介及與單片機(jī)接口AD9833是一款采用DDS技術(shù)、低功耗、可編程波形發(fā)生器，器件采用MSOP封裝，非常小巧，外圍電路簡(jiǎn)單，僅需要1個(gè)外部參考時(shí)鐘、一個(gè)低精度電阻器和一個(gè)解耦電容器，通過(guò)SPI接口和單片機(jī)相連，編程可生成正弦波、三角波、方波。輸出頻率和相位都可通過(guò)軟件編程，易于調(diào)節(jié)。AD9833的主頻時(shí)鐘為25MHZ時(shí)，精度為01HZ，主頻時(shí)鐘為1MHZ時(shí)，精度可以達(dá)到0004HZ。AD9833的引腳圖如圖32所示，各引腳的功能如表31所示。圖32AD9833的引腳圖引腳號(hào)符號(hào)功能說(shuō)明AD9833與微處理器接口如圖三種波形通過(guò)AD9833的VOUT引腳輸出，控制寄存器的OPBITEND5和MODED1BITS用于決定AD9833將提供的輸出。322AD9833外圍電路設(shè)計(jì)AD9833是一個(gè)完全集成的直接數(shù)字頻率合成芯片。該芯片需要一個(gè)參考時(shí)鐘、一個(gè)精密低電阻和多個(gè)去耦電容，用數(shù)字方式產(chǎn)生高達(dá)125MHZ的正弦波。AD9833外圍電路如下所示1COMPDAC偏移引腳，該腳用來(lái)為DAC偏移解耦2VDD電源電壓3CAP/25數(shù)字電路電源端4DGND數(shù)字地5MCLK主頻數(shù)字時(shí)鐘輸入端6SDATA串行數(shù)字輸入7SCLK串行時(shí)鐘輸入8FSYNC控制輸入，低電平有效9AGND模擬地10VOUT輸入頻率323基于AD633、TLC5615、OP37的幅度調(diào)節(jié)模塊設(shè)計(jì)由于AD9833的輸出信號(hào)的峰峰值的典型值為06V，而且是單極性的，不能滿足設(shè)計(jì)要求，所以模塊要實(shí)現(xiàn)單極性波形轉(zhuǎn)換為雙極性波形和幅值放大兩項(xiàng)功能。設(shè)計(jì)中要求實(shí)現(xiàn)幅值的連續(xù)可調(diào)，并且要實(shí)現(xiàn)波形單極性到雙極性的轉(zhuǎn)換，需要具有差分輸入功能的幅值放大器。故采用數(shù)模轉(zhuǎn)換器TLC5615和模擬乘法器AD633組成幅值調(diào)節(jié)電路，又因?yàn)榻?jīng)AD633輸出的信號(hào)放大倍數(shù)有限，所以在前面的基礎(chǔ)上加一個(gè)基于OP37的幅值放大電路。AD633簡(jiǎn)介AD633是一款功能完整的四象限模擬乘法器，包括高阻抗差分X和Y輸入以及高阻抗求和輸入Z。低阻抗輸出電壓為10V標(biāo)稱滿量程，由一個(gè)嵌入式齊納二極管提供。AD633是首款采用價(jià)格適中的8引腳PDIP和SOIC封裝提供這些功能的產(chǎn)品。AD633經(jīng)過(guò)激光校準(zhǔn)，保證總精度為滿量程的2。在10HZ至10KHZ帶寬內(nèi)，Y輸入的非線性典型值小于01，折合到輸出端的噪聲典型值低于100V均方根。AD633具有1MHZ帶寬和20V/S壓擺率，并且能驅(qū)動(dòng)容性負(fù)載，適合各種注重簡(jiǎn)單和成本的應(yīng)用。AD633的簡(jiǎn)單易用并不影響其多功能性。用戶可以通過(guò)Z輸入訪問(wèn)輸出緩沖放大器，從而可以將兩個(gè)或更多乘法器的輸出相加，提高乘法器增益，將輸出電壓轉(zhuǎn)換為電流，以及配置各種應(yīng)用。AD633提供8引腳PDIP和SOIC兩種封裝，J級(jí)的額定工作溫度范圍為0C至70C商用溫度范圍，A級(jí)為40C至85C工業(yè)溫度范圍。由于AD9833輸出的正弦波和三角波的峰峰值最大為06V，方波為5V，為保持一致性需要根據(jù)輸出波形調(diào)整AD633第八個(gè)引腳處X2的值。為使該處電壓穩(wěn)定且自動(dòng)可調(diào)，將8引腳與TLC5615（B）的輸出端相連，通過(guò)軟件設(shè)定當(dāng)方波時(shí)TLC5615B輸出25V給AD633的八腳，正弦波和三角波時(shí)輸出03V給AD633。AD633外圍電路如下圖TLC5615簡(jiǎn)介TLC5615是帶有緩沖4基準(zhǔn)輸入的10位電壓輸出數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器DAC具有基準(zhǔn)電壓兩倍的輸出電壓范圍，且DAC是單調(diào)變化的。器件使用簡(jiǎn)單，用單5V電源工作，器件具有上電復(fù)位功能已確?？芍貜?fù)啟動(dòng)。TLC5615的數(shù)字控制通過(guò)3線串行總線，它是CMOS兼容的且易于和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)微處理器和微控制器接口，器件接收數(shù)據(jù)字以產(chǎn)生模擬輸出。數(shù)字輸入端的特點(diǎn)包括帶有斯密脫觸發(fā)器，它具有高噪聲抑制能力。8引腳的小型D封裝允許在空間受限制的應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)模擬功能的數(shù)字控制。TLC5615外圍電路如下圖OP37簡(jiǎn)介OP37作為一種低噪聲、精密、高速運(yùn)算放大器OP37可提供與OP27一樣的高性能，但前者的設(shè)計(jì)針對(duì)增益大于5的電路進(jìn)行了優(yōu)化。這一設(shè)計(jì)變更將壓擺率提高到17V/S，并將增益帶寬積提高到63MHZ。OP37不僅具有OP07的低失調(diào)電壓和漂移特性，而且速度更高、噪聲更低。失調(diào)電壓低至25V，最大漂移為06V/C，因而該器件是精密儀器儀表應(yīng)用的理想之選。極低噪聲10HZ時(shí)EN35NV/HZ、低1/F噪聲轉(zhuǎn)折頻率27HZ以及高增益180萬(wàn)，能夠使低電平信號(hào)得到精確的高增益放大。利用偏置電流消除電路，OP37可實(shí)現(xiàn)10NA的低輸入偏置電流和7NA的失調(diào)電流。在整個(gè)軍用溫度范圍內(nèi)，此電路通常可以將IB和IOS分別保持在20NA和15NA。輸出級(jí)具有良好的負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力。10V保證擺幅600和低輸出失真使OP37成為專業(yè)音頻應(yīng)用的絕佳選擇。OP37外圍電路如下圖由AD633和TLC5615、OP37構(gòu)成的完整幅值調(diào)節(jié)電路如圖所示TLC5615與STC89C52單片機(jī)連接圖如圖所示33電源設(shè)計(jì)該系統(tǒng)中多處需要正負(fù)15V、正負(fù)5V電源，為簡(jiǎn)化電路，且使系統(tǒng)上電方便快捷，系統(tǒng)使用正負(fù)15V電源，并采用7805、7905兩個(gè)三端穩(wěn)壓集成電路分別輸出正負(fù)5V電壓。從而滿足系統(tǒng)需求。三端穩(wěn)壓集成器簡(jiǎn)介7805三端穩(wěn)壓集成電路，電子產(chǎn)品中，常見的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的78系列和負(fù)電壓輸出的79系列。顧名思義，三端IC是指這種穩(wěn)壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。它的樣子象是普通的三極管，TO220的標(biāo)準(zhǔn)封裝。用78/79系列三端穩(wěn)壓IC來(lái)組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過(guò)流、過(guò)熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來(lái)可靠、方便，而且價(jià)格便宜。該系列集成穩(wěn)壓IC型號(hào)中的78或79后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如7806表示輸出電壓為正6V，7909表示輸出電壓為負(fù)9V。在78、79系列三端穩(wěn)壓器中最常應(yīng)用的是TO220和TO202兩種封裝。從正面看引腳從左向右按順序標(biāo)注，接入電路時(shí)腳電壓高于腳，腳為輸出位。如對(duì)于78正壓系列，腳高電位，腳接地，；對(duì)與79負(fù)壓系列，腳接地，腳接負(fù)電壓，輸出都是腳。78系列的穩(wěn)壓集成塊的極限輸入電壓是36V，最低輸入電壓比輸出電壓高34V。還要考慮輸出與輸入間壓差帶來(lái)的功率損耗，所以一般輸入為915V之間。穩(wěn)壓部分電路如下圖4軟件設(shè)計(jì)41總體方案本系統(tǒng)的軟件設(shè)件包括了1602液晶顯示、AD9833模塊、STC89C52模塊、幅值調(diào)節(jié)模塊、按鍵模塊、初始化函數(shù)和主函數(shù)。設(shè)計(jì)時(shí)首先對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，其次顯示LCD，并使系統(tǒng)運(yùn)作起來(lái)，由STC89C52控制AD9833輸出波形，最后，我們可以通過(guò)按鍵模塊對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的輸出波形、峰峰值和頻率進(jìn)行變化，鍵盤掃描子程序?qū)崿F(xiàn)鍵盤掃描功能，并傳送數(shù)值到TLC5615。顯示模塊子程序完成對(duì)LCD的初始化和顯示輸出。AD9833模塊和STC89C52模塊是本次軟件設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。另外MCU和AD9833的SPI接口速率較高，可達(dá)到1MBPS，所以在軟件中需要對(duì)時(shí)序做準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)。42程序流圖NY開始系統(tǒng)初始化顯示及寫入初始化設(shè)置有鍵按下按鍵判別頻率調(diào)節(jié)波形調(diào)節(jié)峰值調(diào)節(jié)退出微調(diào)TLC5615設(shè)置寫入AD9833顯示輸出43各模塊說(shuō)明431液晶顯示程序該模塊包含了1602的初始化函數(shù)，顯示函數(shù)，顯示函數(shù)中通過(guò)調(diào)用1602寫指令函數(shù)、寫數(shù)據(jù)函數(shù)完成對(duì)按鍵輸入信息的顯示。1602顯示屏可顯示兩行信息，第一行顯示頻率用FREQ表示，第二行顯示峰峰值用VPP表示。VOIDWRITE_1602COMUCHARCOM/1602寫指令RD0/RD0寫指令P0COM/P0端口發(fā)送指令DELAYS5LCDEN1DELAYS5LCDEN0VOIDWRITE_1602DATUCHARDAT/寫數(shù)據(jù)RD1P0DAT/發(fā)送數(shù)據(jù)DELAYS5LCDEN1DELAYS5LCDEN0VOIDINIT1602/1602初始化WR0/讀寫端LLCDEN0WRITE_1602COM0X38WRITE_1602COM0X0C/開顯示不顯示光標(biāo)WRITE_1602COM0X06WRITE_1602COM0X01/清屏VOIDDISPLAY/顯示函數(shù)UCHARWWRITE_1602COM0X80WRITE_1602DATFWRITE_1602DATRWRITE_1602DATEWRITE_1602DATQWRITE_1602DATWRITE_1602DATDISPLAY_CODEFREQ_CODE0WRITE_1602DATDISPLAY_CODEFREQ_CODE1WRITE_1602DATDISPLAY_CODEFREQ_CODE2WRITE_1602DATDISPLAY_CODEFREQ_CODE3WRITE_1602DATDISPLAY_CODEFREQ_CODE4WRITE_1602DATDISPLAY_CODEFREQ_CODE5WRITE_1602DATDISPLAY_CODEFREQ_CODE6WRITE_1602DATHWRITE_1602DATZ/第二行開始WRITE_1602COM0X800X40WRITE_1602DATVWRITE_1602DATPWRITE_1602DATPWRITE_1602DATWRITE_1602DATDISPLAY_CODEVPP_CODE0WRITE_1602DATWRITE_1602DATDISPLAY_CODEVPP_CODE1WRITE_1602DATDISPLAY_CODEVPP_CODE2WRITE_1602DATDISPLAY_CODEVPP_CODE3WRITE_1602DATVWRITE_1602DATFORW0W0WRITE_1602COM0X800X441TABELSEWRITE_1602COM0X800X44TABWRITE_1602COM0X0F/光標(biāo)閃爍IFUP0DELAYS10IFUP0VPP_CODETABIFVPP_CODETAB10VPP_CODETAB0DISPLAYWHILEUPIFDOWN0DELAYS10IFDOWN0IFVPP_CODETAB0VPP_CODETAB10VPP_CODETABDISPLAYWHILEDOWNIFFUN3WRITE_1602COM0X800X4013WRITE_1602COM0X0F/光標(biāo)閃爍IFUP0DELAYS10IFUP0WAVEFORMIFWAVEFORM3WAVEFORM0DISPLAYWHILEUPIFDOWN0DELAYS10IFDOWN0IFWAVEFORM0WAVEFORM3WAVEFORMDISPLAYWHILEDOWNIFVPP_CODE01000VPP_CODE1100VPP_CODE210VPP_CODE37200VPP_CODE07VPP_CODE12VPP_CODE20VPP_CODE30DISPLAYWHILESET_SW1433TLC5615調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換程序該模塊包括TLC5615的數(shù)模轉(zhuǎn)換程序和輸出微調(diào)程序。由于隨頻率的改變，輸出波形的幅度會(huì)有不同程度的失真，所以對(duì)TLC5615A的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行微調(diào)，從而使輸出與設(shè)置一致。VOIDFIX/數(shù)據(jù)寫入前的微調(diào)DOUBLESM8333,SN000000947,SB9333/正弦波修正參數(shù)DOUBLETM8333,TN00000189,TB9133/三角波修正參數(shù)IFWAVEFORM1V5615B25V5615AV5615A/9396/833564/5ELSEV5615B03003IFWAVEFORM0IFFREQ1000V5615AV5615ATM/TBTNFREQELSEV5615AV5615A09124IFWAVEFORM2IFFREQ1000V5615AV5615ASM/SBSNFREQELSEV5615AV5615A08928/TLC5615DAC轉(zhuǎn)換程序/VOIDDACONVERTDOUBLEV,UNSIGNEDINTCSUNSIGNEDCHARIUNSIGNEDINTDATAIFV497V497DATA512V/VREFDATA14/FREQUENCE_HEX高位送給FREQUENCE_HSBFREQUENCE_MSBFREQUENCE_MSB/去除最高兩位，位數(shù)換去掉高位后變成了位PHS_DATAPHASE|0XC000/相位值/IFFREQUENCE_SFR0/把數(shù)據(jù)設(shè)置到設(shè)置頻率寄存器FREQUENCE_LSBFREQUENCE_LSB|0X4000FREQUENCE_MSBFREQUENCE_MSB|0X4000/使用頻率寄存器輸出波形/WRITE_AD9833_D160X0100/復(fù)位AD9833,即RESET位為WRITE_AD9833_D160X2100/選擇數(shù)據(jù)一次寫入，B28位和RESET位為WRITE_AD9833_D16FREQUENCE_LSB/L14，選擇頻率寄存器的低位數(shù)據(jù)輸入WRITE_AD9833_D16FREQUENCE_MSB/H14頻率寄存器的高位數(shù)據(jù)輸入WRITE_AD9833_D16PHS_DATA/設(shè)置相位/WRITE_AD9833_D160X2000/設(shè)置FSELECT位為，芯片進(jìn)入工作狀態(tài),頻率寄存器輸出波形/IFFREQUENCE_SFR1/把數(shù)據(jù)設(shè)置到設(shè)置頻率寄存器FREQUENCE_LSBFREQUENCE_LSB|0X8000FREQUENCE_MSBFREQUENCE_MSB|0X8000/使用頻率寄存器輸出波形/WRITE_AD9833_D160X0100/復(fù)位AD9833,即RESET位為WRITE_AD9833_D160X2100/選擇數(shù)據(jù)一次寫入，B28位和RESET位為WRITE_AD9833_D16FREQUENCE_LSB/L14，選擇頻率寄存器的低位輸入WRITE_AD9833_D16FREQUENCE_MSB/H14頻率寄存器為WRITE_AD9833_D16PHS_DATA/設(shè)置相位/WRITE_AD9833_D160X2800/設(shè)置FSELECT位為，設(shè)置FSELECT位為，即使用頻率寄存器的值，芯片進(jìn)入工作狀態(tài),頻率寄存器輸出波形/IFWAVE_MODE0/頻率寄存器輸出三角波波形DELAY100000WRITE_AD9833_D160X2002/設(shè)置MODE位為，輸出三角波模式/IFWAVE_MODE1/頻率寄存器輸出方波波形DELAY100000WRITE_AD9833_D160X2020/設(shè)置OPBITEN位為，方波輸出模式FF/2/IFWAVE_MODE2/頻率寄存器輸出正弦波波形DELAY100000WRITE_AD9833_D160X2000/設(shè)置MODE位為，輸出正弦波模式/5系統(tǒng)測(cè)試51測(cè)試結(jié)果經(jīng)過(guò)2周時(shí)間的方案選擇和元件選型后，開始原理圖制作，硬件系統(tǒng)由1602液晶顯示模塊、單片機(jī)STC89C52模塊、信號(hào)發(fā)生AD9833模塊、TLC5615和AD633構(gòu)成的幅值調(diào)節(jié)模塊、OP37放大模塊、按鍵模塊共6個(gè)小模塊組合而成。整個(gè)系統(tǒng)按照自己的設(shè)計(jì)順利制作完成后，開始一個(gè)完整的調(diào)試，現(xiàn)對(duì)主要模塊進(jìn)行測(cè)試并記錄一系列的測(cè)試參數(shù)。測(cè)試儀器數(shù)字示波器數(shù)字萬(wàn)用表15V穩(wěn)壓電源511TLC5615、AD633幅值調(diào)節(jié)模塊調(diào)試該模塊能否正常工作關(guān)系到系統(tǒng)是否能輸出符合要求的波形，即頻率和峰峰值與設(shè)定一致。測(cè)試時(shí)將AD633的輸出端與示波器相連，系統(tǒng)上電后發(fā)現(xiàn)低頻信號(hào)輸出正常，但頻率高于10KHZ時(shí)信號(hào)嚴(yán)重失真，經(jīng)查閱AD633的數(shù)據(jù)手冊(cè)后發(fā)現(xiàn)我們選用的AD633第四腳兩個(gè)電阻的比值不當(dāng)，經(jīng)不斷測(cè)試將1K、15K調(diào)整為15K、35K后100KHZ以內(nèi)的信號(hào)可幾乎無(wú)失真輸出。但繼續(xù)調(diào)試發(fā)現(xiàn)波形幅值達(dá)不到要求，經(jīng)查閱資料決定在AD633后面加一個(gè)基于OP37的幅值放大電路，放大倍數(shù)設(shè)置為五倍，由于OP37的GBW為63MHZ，所以可以將100KHZ內(nèi)的信號(hào)幾乎無(wú)失真放大五倍，經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)輸出與預(yù)想一致，輸出波形符合設(shè)計(jì)要求。512軟件調(diào)試將軟件燒錄進(jìn)單片機(jī)后1602顯示模塊可正常工作，并能正確顯示按鍵輸入信息，但當(dāng)液晶顯示器的頻率第三位數(shù)字設(shè)置大于等于四時(shí)，輸出信號(hào)頻率小于設(shè)置頻率，后經(jīng)修改軟件后問(wèn)題解決。調(diào)試過(guò)程中信號(hào)輸出雖基本符合要求，但隨著信號(hào)頻率的改變，信號(hào)峰峰值有不同程度的失真，經(jīng)比較數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)在一定頻率范圍內(nèi)峰峰值失真程度為遞增或遞減趨勢(shì)，一定范圍內(nèi)失真程度為恒定值。找到頻率與失真的關(guān)系后在程序中微調(diào)TLC5615A輸出端電壓后，失真大大減小。調(diào)試波形圖如下52系統(tǒng)所達(dá)技術(shù)指標(biāo)（1）系統(tǒng)可在75負(fù)載下無(wú)明顯失真輸出三角波、方波和正弦波。（2）信號(hào)頻率可在100100KHZ內(nèi)連續(xù)可調(diào)。（3）信號(hào)峰峰值可在07V內(nèi)連續(xù)可調(diào)，最小分辨率可達(dá)毫伏級(jí)。（4）輸出信號(hào)類型、電壓值、頻率值可通過(guò)按鍵調(diào)節(jié)。（5）可實(shí)時(shí)顯示信號(hào)類型、頻率、幅值。6結(jié)論信號(hào)發(fā)生器是一種常用的電子儀器，它廣泛應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)、產(chǎn)品開發(fā)研制和調(diào)試以及系統(tǒng)測(cè)試中。本次設(shè)計(jì)的信號(hào)發(fā)生器是基于DDS技術(shù)的，再加上用了一款超低功耗的單片機(jī)，因此系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便、性能良好且低功耗的特別。論文主要論述了以下方面的內(nèi)容分析了信號(hào)發(fā)生器的原理，提出了基于DDS的信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)方案，并對(duì)DDS技術(shù)、STC89C52單片機(jī)和AD9833芯片進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。這次比賽對(duì)于我們來(lái)說(shuō)，既是一次機(jī)遇，又是一次挑戰(zhàn)。通過(guò)這次比賽，我們學(xué)到了很多東西，通過(guò)自己的實(shí)踐，增強(qiáng)了動(dòng)手能力。通過(guò)實(shí)際工程的設(shè)計(jì)也使我們了解到書本知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用的差別。在實(shí)際應(yīng)用中遇到很多的問(wèn)題，這都需要我們對(duì)問(wèn)題進(jìn)行具體的分析，并一步一步地去解決它。致謝兩周時(shí)間的比賽已經(jīng)結(jié)束，從對(duì)課題的理解、方案的設(shè)計(jì)到電路的制作與調(diào)試，再到論文的寫作，是小組成員密切配合的結(jié)果。在此特別感謝學(xué)校舉辦此次比賽，給了我們一個(gè)挑戰(zhàn)和提升自己的機(jī)會(huì)。另外電子協(xié)會(huì)對(duì)電子器件和場(chǎng)地的提供使得我們的作品順利完成，在此表示感謝。參考文獻(xiàn)1奚大順，余小平電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)篇北京航空航天大學(xué)出版社2康華光，電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）高等教育出版社3譚博學(xué)，苗匯靜集成電路原理及應(yīng)用電子工業(yè)出版社4張義和，王敏男例說(shuō)51單片機(jī)人民郵電出版社5許慧波，張厥勝DDS直接數(shù)字式頻率合成綜述西安西安電子科技大學(xué)出版社6譚浩強(qiáng)，C程序設(shè)計(jì)北京大學(xué)出版社7OPPENHEINAV,SCHAFERRDISCRETETIMESIGNALPROCESSINGENGLEWOODCLIFFS,NJPRENTICEHALL8PROAKISJG,MANOLAKISDGINTRODUCTIONTODIGITALSIGINALPROCESSINGNEWYORKMACMILLANPUBLISHINGCOMPANY9OPPENHEINAV,WILLSKYAS,YOUNGITSIGINALANDSYSTEMSENGLEWOODCLIFFS,NJPRENTICEHALL附錄1電路原理圖附錄2完整程序INCLUDEINCLUDEINCLUDEDEFINEUCHARUNSIGNEDCHARDEFINEUINTUNSIGNEDINTDEFINEVREF25/TLC5615外部參考電壓SBITLCDENP25/1602液晶使能端SBITWRP26/1602液晶讀/寫端H/LSBITRDP27/1602液晶指令L/數(shù)據(jù)H選擇端SBITBLSWP24/1602背光開關(guān)SBITSETP21/設(shè)置鍵SBITUPP22/上調(diào)鍵SBITDOWNP23/下調(diào)鍵SBITKTABP20/TAB鍵SBITAD9833_SDATAP12/9833SBITAD9833_SCLKP13/9833SBITAD9833_FSYNCP14/9833FSYNCSBITSCLKP16/5615A/B時(shí)鐘信號(hào)SBITDINP15/5615A/B數(shù)據(jù)輸入SBITCS0P17/5615A片選信號(hào)SBITCS1P10/5615B片選信號(hào)DOUBLEFREQ0/頻率DOUBLEVPP0/VPP峰峰值UNSIGNEDCHARWAVEFORM/波形，三角波，方波，正弦波DOUBLEV5615A,V5615B/5615輸出電壓，V5615A放大系數(shù)電壓，V5615B波形Y方向移動(dòng)電壓CHARDISPLAY_CODE0,1,2,3,4,5,6,7,8,9INTFREQ_CODE70,1,0,0,0,0,0/頻率設(shè)置碼INTVPP_CODE45,0,0,0/VPP設(shè)置碼UCHARCODEWAVEFORM_CODE33T,R,I,S,Q,U,S,I,N,UNSIGNEDCHARSET_SW0/設(shè)置判斷，為未進(jìn)入設(shè)置數(shù)據(jù)已寫入，為已進(jìn)入設(shè)置,2為已退出設(shè)置但未寫入數(shù)據(jù)VOIDWRITE_AD9833_D16UNSIGNEDINTVOIDDACONVERTDOUBLEV,UNSIGNEDINTCSVOIDAD9833_DATADOUBLE,UNSIGNEDINT,UNSIGNEDINT,UNSIGNEDINTVOIDDELAYSUCHARZ/延時(shí)MSUCHARI,JFORIZI0IFORJ110J0JVOIDWRITE_1602COMUCHARCOM/1602寫指令RD0/RD0寫指令P0COM/P0端口發(fā)送指令DELAYS5LCDEN1DELAYS5LCDEN0VOIDWRITE_1602DATUCHARDAT/寫數(shù)據(jù)RD1P0DAT/發(fā)送數(shù)據(jù)DELAYS5LCDEN1DELAYS5LCDEN0VOIDINIT1602/1602初始化WR0/讀寫端LLCDEN0WRITE_1602COM0X38WRITE_1602COM0X0C/開顯示不顯示光標(biāo)WRITE_1602COM0X06WRITE_1602COM0X01/清屏VOIDDISPLAY/顯示函數(shù)UCHARWWRITE_1602COM0X80WRITE_1602DATFWRITE_1602DATRWRITE_1602DATEWRITE_1602DATQWRITE_1602DATWRITE_1602DATDISPLAY_CODEFREQ_CODE0WRITE_1602DATDISPLAY_CODEFREQ_CODE1WRITE_1602DATDISPLAY_CODEFREQ_CODE2WRITE_1602DATDISPLAY_CODEFREQ_CODE3WRITE_1602DATDISPLAY_CODEFREQ_CODE4WRITE_1602DATDISPLAY_CODEFREQ_CODE5WRITE_1602DATDISPLAY_CODEFREQ_CODE6WRITE_1602DATHWRITE_1602DATZ/第二行開始WRITE_1602COM0X800X40WRITE_1602DATVWRITE_1602DATPWRITE_1602DATPWRITE_1602DATWRITE_1602DATDISPLAY_CODEVPP_CODE0WRITE_1602DATWRITE_1602DATDISPLAY_CODEVPP_CODE1WRITE_1602DATDISPLAY_CODEVPP_CODE2WRITE_1602DATDISPLAY_CODEVPP_CODE3WRITE_1602DATVWRITE_1602DATFORW0W0WRITE_1602COM0X800X441TABELSEWRITE_1602COM0X800X44TABWRITE_1602COM0X0F/光標(biāo)閃爍IFUP0DELAYS10IFUP0VPP_CODETABIFVPP_CODETAB10VPP_CODETAB0DISPLAYWHILEUPIFDOWN0DELAYS10IFDOWN0IFVPP_CODETAB0VPP_CODETAB10VPP_CODETABDISPLAYWHILEDOWNIFFUN3WRITE_1602COM0X800X4013WRITE_1602COM0X0F/光標(biāo)閃爍IFUP0DELAYS10IFUP0WAVEFORMIFWAVEFORM3WAVEFORM0DISPLAYWHILEUPIFDOWN0DELAYS10IFDOWN0IFWAVEFORM0WAVEFORM3WAVEFORMDISPLAYWHILEDOWNIFVPP_CODE01000VPP_CODE1100VPP_CODE210VPP_CODE37200VPP_CODE07VPP_CODE12VPP_CODE20VPP_CODE30DISPLAYWHILESET_SW1VOIDCONVERT/將碼轉(zhuǎn)換為進(jìn)制DOUBLEI10000FREQ0VPP0/頻率FREQFREQ_CODE01000000FREQFREQFREQ_CODE1100000FREQFREQFREQ_CODE2IFREQFREQFREQ_CODE31000FREQFREQFREQ_CODE4100FREQFREQFREQ_CODE510FREQFREQFREQ_CODE6FREQ/VPPVPPVPP_CODE01000VPPVPPVPP_CODE1100VPPVPPVPP_CODE210VPPVPPVPP_CODE3VPPV5615AVPP/1440VOIDWRITEDATA/向各種芯片寫入各種數(shù)據(jù)/FREQ70000FREQDACONVERTV5615A,0DACONVERTV5615B,1AD9833_DATAFREQ,0,WAVEFORM,0VOIDFIX/數(shù)據(jù)寫入前的微調(diào)DOUBLESM8333,SN000000947,SB9333/正弦波修正參數(shù)DOUBLETM8333,TN00000189,TB9133/三角波修正參數(shù)IFWAVEFORM1V5615B25V5615AV5615A/9396/833564/5ELSEV5615B03003IFWAVEFORM0IFFREQ1000V5615AV5615ATM/TBTNFREQELSE