高精度DDS信号发生器的设计毕业论文_自动化毕业设计

高精度DDS信号发生器的设计毕业论文

2021-04-15更新

摘 要

直接数字频率合成技术(Direct Digital Synthesis, DDS)是继直接频率合成和锁相环频率合成之后出现的新的频率合成方法。随着电子技术的高速发展,现已被广泛的运用于电子对抗、雷达、仪器仪表等领域。

本文首先介绍了频率合成的发展历史,频率合成的发展现状,频率合成的前景。分析了DDS技术的工作原理和基本结构,然后根据任务书对频率波形的要求,设计以AD9850芯片为核心,以STC89C52为控制器的一种结构简单,频率可调,性能优良的信号发生器。后又详细介绍了该信号发生器的系统结构、软硬件设计和调试结果的实现。

本设计的硬件分为四个部分,分别是AD9850模块、单片机控制模块、按键显示模块和电源模块。软件程序部分主要基于STC89C52的数据处理和控制程序,以及按键、显示程序。

最终完成了电路板的制作,并且调试成功,可输出稳定的正弦波、方波(0-30Mhz)三角波(1Mhz)。

关键词:AD9850;STC89C52单片机;直接数字频率合成

Design of DDS signal generator

Abstract

Direct digital frequency synthesis technology is a new frequency synthesis method after direct frequency synthesis and phase locked loop frequency synthesis.With the rapid development of electric power technology,it has been widely used in electronic warfare, radar, instrumentation and other fields.

The paper firstly introduces the development history,the current situation and the prospect of frequency synthesis.It also analyzed the working principle and the basic structure of DDS technology.Secondly,according to the requirements of the task book on the frequency waveform, the design of a signal generator with AD9850 chip as the core STC89C52 for the control.It has the advantage of simple structure,adjustable frequency and excellent performance.The system structure, software and hardware design and debugging results of the signal generator are analyzed in detail at last.

The hardware of the signal generator is divided into four parts.respectively is AD9850 module, MCU control module, button display module and power module.The software part mainly develops based on the data processing and control program of STC89C52, as well as the external communication program of the signal generator.

Finally, the circuit board is completed. And the test is successful. The designed system can output stable sine wave, square wave (0-30Mhz), and triangle wave (1Mhz).

Key words:AD9850;STC89C52chip microcomputer;direct digital synthesizer

目录

摘要 I

Abstract II

目录 III

第1章 绪论 1

1.1 课题研究的背景 1

1.2 课题研究的目的与意义 1

1.3 国内外研究概况 2

1.4 现代应用 3

1.5本设计内容所实现的功能 4

第2章 方案设计与论证 5

2.1系统设计方案选择 5

2.2 DDS技术的优点 5

2.2.1 DDS芯片选择 6

2.2.2 DDS芯片特点 7

2.3 DDS芯片构成 7

2.3.1 频率预置调节 8

2.3.2累加器 8

2.3.3 控制相位的加法器 8

2.3.4控制波形的加法器 9

2.3.5 波形存储器 9

2.3.6 D/A转换器 9

2.4 DDS基本原理 9

2.5 控制芯片选择 11

2.6 本章总结 12

第3章 DDS信号发生器硬件设计 13

3.1硬件系统设计思路 13

3.2 时钟电路 13

3.3 复位电路 14

3.4 AD9850电路 14

3.5积分电路 16

3.6显示电路 16

3.7电源电路 17

3.8按键电路 18

3.9本章总结 18

第4章 DDS信号发生器软件设计 19

4.1软件介绍 19

4.2系统编程思路 19

4.3系统流程图 20

4.4按键流程图 21

4.5显示流程图 22

4.6按键显示子程序 23

4.7实际调试 27

4.8本章总结 28

结 论 29

致 谢 30

参考文献 31

附录 32

附录一 实物图 32

附录二 电路原理图 33

附录三 程序 34

第1章 绪论

1.1 课题研究的背景

第一代频率合成技术为直接频率合成法,也叫作直接式。它使得基准信号通过脉冲形成电路来产生丰富的谐波脉冲。随后又通过混频、分频、倍频来完成频率频率的变换组合产生大量的离散频率,从而实现频率合成。

第二代频率合成技术为锁相频率合成法,也叫作间接式。锁相环是一种反馈控制电路,它是运用模拟或数字锁相环路的间接频率合成的。早期的合成器使用的是模拟锁相环的结构,后来随着技术的改进又出现了全数字锁相环和数模混合的锁相环。

在1971年出版的《数字频率合成》中第一次提出了DDS。这在当时被认定为是频率合成技术的重要突破。但由于当时的微电子技术和数字信号处理技术的限制,以及结构复杂材料昂贵等因素,直接数字合成技术并没有获得很好的重视。在1980年,在深入了解DDS构成后对当时的技术进行了改进。但工艺的完善并没有解决当时DDS的重大缺陷,而这些问题还会随着外部因素的干扰而产生变化。近几年来,随着DDS技术的不断完善和发展。在杂散、功耗、输出频率、相位噪声、等各个当面都有了很大的提高,并出现了一系列的优秀产品。

1.2 课题研究的目的与意义

随着现代电子技术的高速发展,在电子技术领域,对于信号源的精度、输出频率等等有了更高的要求。同时对于频率合成器的体积重量功耗,也有了较高的要求。传统的信号源,是振荡器结构,在仪器的体积,准确度,灵活性上的精度都受到限制。而现今的信号源能产生的波形种类数量多、频率高、连续产生的较高频点数多,由于电路简单,使用起来更加方便,信号源是电子技术的必要组成部分,因此对于系统的性能有很大的提升作用,常称之为电子系统的“心脏”。

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