基于DDS芯AD9850可视信号发生器的研究

ｊ　ｒ＿］　壅堕　李　海　（苏州经贸职业技术学院，江苏苏州２】５００９）　摘要：ＤＤｓ是一种重要的频率合成技术，具有分辨率高、频率变换快等优点，在电子测量等领域有着广泛的应用前　景。本文研究一种采９］ＡＴ８９Ｓ５２微处理器直接控－￣ＪＤＤＳ芯片ＡＤ９８５０信号发生器系统，同时能直接在ＬＣＤ液晶显示波形，具　有输出可视双重功能。该系统可输出正弦波、方波、三角波，频率稳定度高，波形良好。　关键词：可视信号发生器；ＡＤ９８５０芯片；ＤＤＳ；波形　ＯＯＩ：１　０．５９６９／Ｊ．ｉｓｓｎ．１　６７ｌ一６５９６．２０　ｉ１．５２．０　１　５　ｌ　引言　找表的地址。每来一个外部时钟，相位寄存器以步长Ｍ递　目前，大部分高职院校信号发生器都是独立存在的，　加，其输出与相位控制字相加后到正弦查询表查出对应的　要想直观的知道波形的形状以及各种参数值，必须要外接　幅度信息，再把相应的信息映射成正弦波幅度信号，驱动　一台示波器才能确切地知道该波形具体的幅值、周期等参　ＤＡＣ输出模拟量。　数。使用信号发生器时，只有用示波器观察波形才能及时　调整各种参数，而信号发生器和示波器组合使用较为繁　琐，使用起来很不方便。此外信号发生器与示波器组合使　用，成本较高。本文作者就是想克服这种繁琐不方便，研　究一套系统，它既能输出我们需要的波形同时并能显示出　图２　ＤＤＳ原理方框图　来，给大家带来方便，同时比较经济。　２．２　ＤＯＳ芯片ＡＤ９８５０接口时序　２　硬件设计系统　ＡＤ９８５０包含４Ｏ位频率／相位控制字，可通过并行或串行　ＤＤＳ在频率转换时间、分辨率、相位连续性、正交输出　方式送入器件：并行方式指连续输入５次，每次同时输入　以及集成化等一系列性能指标方面远远超过了传统频率合成　８位（１个字节）；串行方式则是在一个管脚完成４Ｏ位串行数　技术所能达到的水平，为系统提供了优于模拟信号源的性　据流的输入。这４０位控制字中有３２位用于频率控制，５位　能。本文所采用的芯片ＡＤ９８５０就是采用ＤＤＳ技术的典型产品之　用于相位控制，１位用于掉电（ｐｏｗｅｒ　ｄｏｗｎ）控制，２４２用于　一。本系统主要由单片机控制系统、ＤＤＳ模块ＡＤ９８５０、液晶显　选择工作方式。在并行输入方式下，通过８位总线Ｄ０～　示、键盘控制、运放、波形输出等模块组成。原理图如图　Ｄ７将外部控制字输入到寄存器，在Ｗ—ＣＬＫ（字输入时钟）的　ｌ所示，用户可以通过键盘输入指令去控￣Ｊ［ｊＤＤＳ模块产生波　上升沿装入第一个字节，并把指针指向下一个输入寄存　形，可以产生正弦波、方波和三角波并在液晶上显示。　器，连续５个Ｗ—ＣＬＫ的上升沿读入５个字节数据到输入寄存器　后，Ｗ—ＣＬＫ的边沿就不再起作用。然后在ＦＱ—ｕＤ（频率更新　时钟）上升沿到来时将这４Ｏ位数据从输入寄存器装入到频率　／相位寄存器，这时ＤＤＳ输出频率和相位更新一次，同时把　地址指针复位到第一个输入寄存器以等待下一次的频率／相　位控制字输入，本文采用并行输入方式。图２为ＡＤ９８５０控制　字并行输入时序。　图ｌ原理图　２．１　ＤＤＳ芯片ＡＤ９８５０介绍　ＡＤ９８５０是ＡＤ公司生产的最高时钟为１２５删ｚ、采用先进　的ＣＭＯＳ技术的直接频率合成器，主要由可编程ＤＤＳ系统、高　性能模数变换器（ＤＡＣ）和高速比较器３部分构成，能实现全　数字编程控制的频率合成，并具有时钟产生功能。具有频　图３　ＡＤ９８５０控制字并行输入时序　率转换快、分辨率高、频率合成范围宽、可控制相位等优　２．３单片机与ＡＤ９８５０硬件接口电路　点。ＡＤ９８５０的ＤＤＳ系统包括相位累加器和正弦查找表，其中　单片机ＡＴ８９Ｓ５２与ＡＤ９８５０芯片的接口既可采用并行方　相位累加器由一个加法器和一个３２位相位寄存器组成，相　式，也可采用串行方式，本设计采用的是８位并行接口方　位寄存器的输出与外部相位控制字（５位）相加后作为正弦查　式。单片机ＡＴ８９Ｓ５２的Ｐ１口（ＰＩ．Ｏ～Ｐ１．７脚）用作外部控制字　输入，通过中断读入外部频率数据，对应频率值的二进制　收稿日期：２０１１—０９－０８修回日期：２０１１—０９－２９　作者简介：李海（１９７９一），男，江苏淮安籍，大学本科，研究方向为应用电子。　２９　中国西部科技　２０１　１年１１月（中旬）第１０卷第３２期总第２６５期　数；单片机的Ｐ０口（ＰＯ．０～Ｐ０．７脚）用作频率／相位控制字输　键盘模块主要用于设置频率和幅值。　３．１程序流程　此程序的功能就是要将外部输入的频率数据按照一定　出，通过８位锁存器７４ＬＳ５７４作数据锁存后加￣ＩＪＡＤ９８５０芯片　的８位控制字输入端（ＤＯ－－Ｄ７脚），同时产生相应的ＤＤＳ时序　控制信号（复位信号、字输入时钟信号、频率更新时钟信号）　加￣ＩＪＡＤ９８５０芯片的对应管脚。ＡＤ９８５０的外部参考时钟信号　（ｃｌｋ４０ｍ）频率为４０ＭＨｚ，由晶体振荡器产生。该ＤＤＳ信号源　的硬件接口电路如图３所示。　协议和算法变换成ＤＤＳ芯片（ＡＤ９８５０）所能接受的格式，并送　出相应的频率相位控制信号，程序流程主要有两个。　３．２算法　程序中单片机输入频率数据Ｆ（３个字节）与输出频率数　据Ｐ（４个字节）间的变换算法见下式：　Ｐ　ＣＬＫＩＮ　其中ＣＬＫＩＮ为外部参考时钟（４０ＭＨｚ）。　３．３显示模块　本文采用带中文字库的点阵图形液晶显示模块１２８６４，　图４　ＤＯＳ信号源的硬件接口电路　其内置８１９２个１６×１６点汉字和１２８个１６×８ＡＡＳＣＩＩ字符集，　利用该模块灵活的接口方式和简单、方便的操作指令，可　构成全中文人机图形界面。该系统根据键盘功能选择显示　对应的波形，并显示出波形的频率周期和幅度的大小。　４　结论　我们对设计的ＤＤＳ信号源在不同频率下的输出波形进行　了测试，结果完全能达到所要求的性能指标。而且　圭程　程圈　中断子壤　弑畏圈　ＡＤ９８５０－Ｆ作可靠，对参考时钟波形要求不高，输出信号稳　定且信噪比高，是一种性价比很高的ＤＤＳ芯片，正广泛应用　于电子测量等领域。　参考文献：　［１］李友平．直接数字频率合成器（ＤＤｓ）的原理与设计［Ｊ］．电声技　术，１９９２，（１１）．　［２］高卫东等．ＡＤ９８５０　ＤＤＳ芯片信号源的研制［Ｊ］．实验室研究与探　索，２０００，（５）．　图５流程图　３　软件设计　系统软件设计采用ｃ语言编写，相对于汇编语言而言，　ｃ语言操作方便，模块化程度高，可读性和可移植性好。该　软件设计完成信号发生器所有功能的管理，由初始化模块　和功能模块两大部分组成。初始化模块用于设置各个硬件　寄存器、数据寄存器和显示一些参数的设置；功能模块是　显示模块、键盘输入模块和信号发生模块３部分组成，其中　［３］石雄等．１２５ＭＨｚ时钟ＤＤＳ频率合成器ＡＤ９８５０的原理与应用［Ｊ］．力　源电子工程。２０００，ｉ１４．　（上接第３５页）　采用理正岩土计算软件５．５版，使用朗　案，可以得出以下结论：　肯公式法计算土压力。在一般挡土墙工况下计算结果如　下：抗滑稳定系数Ｋ　＝２．３６１；抗倾稳定系数Ｋ。＝１９．９１９；最　大应力与最小应力之￣Ｌ＝１０６．３５３／５６．４９６＝１．８８２。　３．２纯土堤方案　（１）防滑凸榫挡土墙与一般挡土墙相比，能够有效地　提高挡土墙的抗滑能力、减小挡土墙断面，节约工程投　资，提高工程的经济效益。　（２）防滑凸榫挡土墙与纯土堤相比，能够大幅度减小　堤防断面、减少工程占地、节约工程投资，极大提高工程　的经济效益。　该方案不采取任何减小堤防断面的措施，直接放坡至　地面线，虽然施工简单，但工程占地较大，移民拆迁难度　大，投资较高。典型断面如图４所示。　总体来看，防滑凸榫挡土墙在断面尺寸及防滑能力较　一般挡土墙有明显的优点，特别在工程实例中存在工程占　地问题时，防滑凸榫挡土墙的经济效益更加明显。因此，　在设计挡土墙时，应优先考虑防滑凸榫挡土墙。　参考文献：　图４纯土堤方案　［１］　天津市蓟运河宁汉交界～李白沽闸治理工程初步设计报告　［Ｒ］．天津市水利勘测设计院．　４　结论　针对天津市蓟运河宁汉交界一李自沽闸治理工程，对比　［２］防滑凸榫挡土墙的防滑探讨［Ｚ］．兰州理工大学防震减灾研究所　分析防滑凸榫挡土墙方案、一般挡土墙方案及纯土堤方　３０