文档介绍：虿基于HT46单片机的DDS信号源设计蒅摘要蒅随着现代电子技术的发展,信号发生器的应用越来越广,在科研、通信系统、教学试验以及各种电子测量技术中,常常离不开一个精度高、频率可变的信号源。目前频率合成的基本方法主要有3种:直接式频率合成(DS),锁相环频率合成(PLL)以及直接数字频率合成(DDS)。由于直接数字合成与其他合成方法相比具有合成频率信号相位连续、分辨率高、频率转换速度快,同时还具有低价和良好的可再制性能,很容易实现线性调频和其他各种相位、幅度调制,因此,国内外纷纷采用直接数字频率合成技术来设计制作先进的信号发生器。莀作品介绍荿DDS是现代电子系统的重要组成部分,在通信、雷达、导航、广播电视、遥测遥控、仪器仪表等许多领域中都被广泛应用。网上搜索没有发现盛群单片机实现的低成本DDS信号源,因此我们采用盛群HT46单片机来实现此信号源,构思一个成本低廉的DDS信号源。薆图1信号发生器总体结构框图薄肃本作品是以盛群单片机为核心的正弦信号发生器。它以HT46F49E为核心,配上DDS芯片AD9851、自动增益控制电路AD603、宽频带放大AD603,LCD1602显示屏、4×4按键电路、以及检波电路等几个方面的模块,构成稳定度高、精度高的DDS信号源。腿工作原理蚈DDS基本原理蚂DDS的结构有很多种,其基本的电路原理可用图2来表示。它主要包括相位累加器、相位/幅度变换、D/A转换器。蒃袀图2DDS基本原理图蒅肄一个正弦波,虽然它的幅度不是线性的,但是它的相位却是线性增加的。DDS正是利用了相位累加这一特点来产生正弦信号。根据DDS的频率控制字的位数N,把360°平均分成了2N等份。羂假设系统时钟为Fc,输出频率为Fout。每次转动一个角度360°/2N,则可以产生一个频率为Fc/2N的正弦波的相位递增量。那么只要选择恰当的频率控制字M,使得Fout/Fc=M/2N,就可以得到所需要的输出频率Fout,Fout=Fc*M/2N。薀通过相位累加器,我们已经得到了合成Fout频率所对应的相位信息,然后相位幅度转换器把0°~360°的相位转换成相应相位的幅度值,这样就可把存储在波形存储器内的波形抽样值(二进制编码)经查找表查出,完成相位到幅值转换。代表幅度的二进制数字信号被送入DAC中,D/A转换器将数字量形式的波形幅值转换成所要求合成频率的模拟量形式信号。最后用低通滤波器滤除不需要的取样分量,以便输出频谱纯净的正弦波信号。蒆AD9850简介膃莂图3AD9850的系统功能框图(左)和引脚图(右)莀AD9850内含可编程DDS系统和高速比较器,能实现全数字编程控制的频率合成。AD9850与AD9851这两种芯片只有微小的区别,AD9851增加一个6倍时钟乘法器和MUX,而AD9850没有。薈AD9850的各引脚排列,功能如下:薅D0~D7:8位数据输入口,可给内部寄存器装入40位控制数据。螁PGND:6倍参考时钟倍乘器地。:6倍参考时钟倍乘器电源。莅W-CLK:字装入信号,上升沿有效。蚄FQ-UD:频率更新控制信号,时钟上升沿确认输入数据有效。膀FREFCLOCK:外部参考时钟输入。薇CMOS/TTL脉冲序列可直接或间接地加到6倍参考时钟倍乘器上。在直接方式中,输入频率即是系统时钟;在6倍参考时钟倍乘器方式,系统时钟为倍乘器输出。莆AGND:模拟地。螂AVDD:模拟电源(+5V)。蚀DGND:数字地。莈DVDD:数字电源(+5V)。蒈RSET、DAC:外部复位连接端。膄VOUTN:内部比较器负向输出端。莃VOUTP:内部比较器正向输出端。肈VINN:内部比较器的负向输入端。芅VINP:内部比较器的正向输入端。芃DACBP:DAC旁路连接端。螂IOUTB:“互补”DAC输出。螈IOUT:内部DAC输出端。莇RESET:复位端。低电平清除DDS累加器和相位延迟器为0Hz和0相位,同时置数据输入为串行模式以及禁止6倍参考时钟倍乘器工作。蚅AD9850在接上精密时钟源和写入频率、相位控制字之间后就可产生一个频率和相位都可编程控制的模拟正弦波输出,此正弦波可直接用作频率信号源或经内部的高速比较器转换为方波输出。在180MHz的时钟下,32位的频率控制字可使AD9850的输出频率分辨率达1Hz;并具有5位相位控制位,而且允许相位按增量180°、90°、45°、°、°或这些值的组合进行调整。膂举例:相位寄存器输出的32位的步长M,则输出正弦波频率ƒout=Mƒc/2N,ƒc为外部参考时钟的周期和频率。蕿AD9850的控制字与控制时序莈AD9850有40位控制字,32位用于频率控制,5位用于相位控制。1位用于电源休眠(Powerdown)控制,1位6倍参考时钟倍乘器使能控制和一位逻辑0(厂家保留位)。这40位控制字可通过并行方式或串