DSS信号与系统毕业设计开题报告.doc

一、选题的背景与意义：信号发生器，它是一种悠久的测量仪器，早在十九世纪20年代电子设备刚出现时它就产生了。伴随着通信技术和雷达技术的发展，在40年代出现了主要用于检测各种接收机的标准信号发生器。信号发生器能有迅速的发展，是在60年代以后，这个时候函数发生器出现了。这个时期的信号发生器基本上根据模拟电子技术的原理来制作的，导致其电路结构复杂。由于模拟电路自身漂移大的缺陷，导致出波形幅度的稳定性很不好，同时模拟器件所构成的电路也存在着一些缺点，并且如果想要产生较为复杂的信号波形，就需要非常复杂的电路结构。自从70年代的微处理器问世以后，信号发生器的功能也提高了很多，能够产出较为复杂的波形。但是此时软件控制波形输出有一个最大缺点，即输出波形的频率低，其中的主要原因是CPU的工作速度决定频率的高低。如果想提高频率，则可以通过改进软件程序来减少其执行周期的时间或者提高CPU的时钟周期，但是这些办法是有局限性的，根本办法还是要对硬件电路进行改进。 信号发生器是作为一种测量仪器，我们肯定要考虑其所用的领域，也就是说必须要因地制宜，综合考虑其性价比，而用低成本所制作的集成芯片信号发生器在短期内还不会被完全取代，还是会比较广泛的应用于理论实验以及精确度要求不是很高的实验。所以完整的信号发生器的设计还是有重要的实践意义和广阔的应用前景。二、研究的基本内容与拟解决的主要问题：本次设计的课题是基于DDS的信号发生器的设计。它是配合外围电路设计并且以AT89S52单片及AD9850模块为核心的信号发生器。本次设计的目的掌握能产生方波、正弦波信号发生器的设计方法.根据信号发生器的基本原理和关键技术，我们要做到以下要求：首先,系统要能产生正弦波和方波以，并且外接电压能够控制信号的产生，来实现振幅和频率调制。其次,设计一个稳定电源电路。最后，设计出一个比较好的频率显示界面。根据上面提出的要求，我们要做的是：1、由于基于DDS原理的AD9850模块能产生波形频率精度和稳定性比较好的信号，同时其波形频谱也相对较纯净，所以我们采用AD9850模块作为系统的主控制芯片。 2、在供电电源方面，由于电源适配器能提供稳定的电源，所以我们采用它来给系统供电。 3、我们使用LCD1602液晶显示器作为系统的频率显示界面。与传统的数码管相比，它较为美观，显示数据也比较清楚，并且不易损坏。三、系统的设计方法：首先，要设计出系统框图，在通过protel se99环境下设计出系统电路原理图，然后购买相应的元器件，在电路板上制作出电路，再通过软硬件调试，实现系统。系统框图如图3.1所示：键盘LCD1602单片机AD9850低通滤波器信号输出 图3-1 系统总框图1、单片机主控制器 AT89S52单片机是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，其有4个8位的I/O 口，分别作为P0、P1、P2、P3。在每一个口中都有一个锁存器，一个输出驱动和两个输入缓冲器。其实它们就是寄存器，且有字寻址和位寻址的功能。单片机上Flash程序存储器允许系统可编程，也能用于常规的系统编程器。另外在单片机上，拥有的8 位CPU，使得AT89S52成为众多控制系统能有高灵活、有效解决方案的最佳选择。AT89S52具有以下的标准功能：8k字节的可编程Flash存储器、256字节的RAM、32位I/O口线、看门狗定时器、2个数据指针、三个16 位定时器/计数器、一个6向量的2级中断结构、全双工的串行口、单片机内部的晶振和时钟电路。此外，AT89S52能够降低到0Hz进行静态逻辑操作，同时还支持2种软件可选择节电模式。在空闲模式下，CPU停止工作，但是此时还同样允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。在掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。单片机外围电路原理图如下图所示：图3-2 单片机外围电路原理图2、按键直接在单片机IO口上。通过软件实现其控制频率输出的功能，其原理图如图3.3所示：图3-3 按键电路原理图3、复位电路。AT89S52的外部复位电路有上电自动复位和手动按键复位。单片机复位是使CPU和电路中的其他功能都处于一种确定的初始状态。这是由上电复位电容充电来实现。按键电平复位电路是在RC复位电路的基础上接一个有下拉电阻10K、上拉电容10uf接VCC,电源由开关连接到复位引脚并和上拉电容并联。上拉电容支路则是在“上电”瞬间实施复位操作；开关通过和一个10K的下拉电阻连接分压，从而使对单片机能够实现按键电平复位。电路图如下图所示：图3-4 复位电路原理图4、AD9850模块。AD9850就是运用DDS技术制作的集成度很高的频率合成器，它是由美国的AD公司研发的。AD9850的最高时钟为125 MHz、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。在AD9850的内部有可编程的DDS系统，还有高速的比较器。这就使得其能够实现由全数字编程控制来合成频率。相位累加器是可编程的DDS系统的核心，其中包括一个加法器和一个N位的相位寄存器，N 的值通常在2432之间。正弦查询表地址上输入的数据是相位控制字和相位寄存器的输出相加后得到结果。正弦查询表是通过把输入地址的相位信息转换成正弦波的幅度信号使得DAC 输出模拟量。当一定数量的时钟脉冲经过相位寄存器之后，整个系统就会恢复到初始状态。与此同时，与之对应的正弦查询表也是经过了一次循环，使得恢复到了最初的状态，进而使系统输出一个正弦波。四、研究的总体安排与进度：11月27日-12月22日：明确课题内容，开始文献阅读12月23日-01月23日：完成文献综述和开题报告01月24日-03月02日：查阅相关资料，收集信息。03月03日-04月16日：绘制原理图，绘制电路板。04月17日-05月02日：编写程序和调试。05月03日-05月16日：开始写论文，准备毕业设计答辩。五、参考文献：1 高卫东. AD9850 DDS芯片信号源的研制J. 实验室研究与探索, 2000(5)2 许小俊. 高速带宽数字线性调频信号源的硬件设计D. 太原理工大学,2006.3 郭天祥. 新概念51单片机C语言教程M. 电子工业出版社,2006, 4 LCD1602液晶显示器. /view/5881209.htm5 公茂法. 单片机人机接口实例集M 北京航空航天大学出版社, 1998.4.6 石雄, 杨加功, 彭世蕤. DDS芯片AD9850的工作原理及其与单片机的接口J. 国外电子元器件, 2001, 5: 53-56. 7 闫玉德. MCS-51单片机原理与应用（C语言版）M. 机械工业出版社, 2003.1.8 刘伟. 基于AD9850芯片的信号发生器的研究M. 苏州大学出版社, 2002.4.9 刘建成. 基于 DDS9834 的函数信号发生器的设计J. 现代电子技术, 2007（02