基于DDS数字芯片AD9851函数信号发生器的设计

任务书一、原始依据（包括设计或论文的工作基础、研究条件、应用环境、工作目的等。）1、工作基础：在掌握一定的控制器处理器的基础下，设计单片机相关的最小系统，并能够在此基础上进行扩展，熟练掌握DDS数字芯片AD9851的数据手册和使用手册。2、研究条件：Windows操作系统的PC机，keil软件，相关外设电路。3、开发工具：程序调试软件keil、电路图绘制软件AltiumDesigner，4、工作目的：熟悉AT89S52芯片工作环境，了解一些外设电路，并能设计出最小系统，通过相应简单的软件进行测试，熟练掌握示波器的用法，和DDS数字芯片的使用说明。二、参考文献1胡汉才单片机原理与接口技术M北京：清华大学出版社，1995.62楼然苗等51系列单片机设计实例M北京：北京航空航天出版社，2003.33何立民.单片机高级教程M北京：北京航空航天大学出版社，20014赵晓安.MCS-51单片机原理及应用M.天津：天津大学出版社，2001.35夏继强.单片机实验与实践教程M.北京：北京航空航天大学出版社,20016马忠梅.单片机外围电路设计北京：北京航空航天大学出版社20057单片机原理、接口及应用李群芳肖看编著(清华大学出版社)8单片机C语言轻松入门周坚（北京航空航天大学出版社）9李叶紫.MCS-51单片机应用教程M.北京：清华大学出版社，2004.232238.10SheldonTan,FastAnalysisofPowerNetworksviaCircuitReductionJCHINESEJOURNALOFSEMICONDUCTORS,2005.7.10吴镇扬.数字信号处理M.北京：高等教育出版社，2004.9.12JohnVictor,DesignofCMOScurrentadjustablechargepumpcircuitJUSAPatent,2005.7.13蒋波李方军赵阳梅.MQ-3供电电路的分析J.西昌学院报,2008,22(2):84-86.14TomDannel,HighprecisionprogrammablepowersupplyJAustrianPatentOffice2011.6.15刘建辉.单片机智能控制技术M.北京：国防工业出版社，2007.4.三、设计（研究）内容和要求（包括设计或研究内容、主要指标与技术参数，并根据课题性质对学生提出具体要求。）1、研究内容及实现目标：用单片机系统和DDS芯片设计一个简单的函数信号实现功能如下：DDS芯片产生最高频率可达100兆的正弦波，通过示波器采集，和LCD1602进行显示。设计要求：（1）设计指标单片机采用51系列内核（建议采用89C51）单片机，DDS数字芯片为基础制作函数信号发生器。（2）电路设计，绘制出电路原理图，并进行PCB的设计。（3）软件实现：要求毕业论文中写出软件流程图，用汇编语言或C语言编制程序。（4）功能演示，要求进行实物演示或软件仿真演示实现的功能。2、主要指标及技术参数：（1）设计出最小系统的相关电路包括时钟模块、电源模块、复位模块、相关接口。（2）电源上应满足AT89C51工作电压。（3）设计控制系统的总体控制方案，分析数学模型。（4）设计计算机接口电路，设计输入、输出通道及通信接口。（5）可以用示波器捕捉到正弦波信号，通过单片机对频率进行改变控制。指导教师（签字）年月日审题小组组长（签字）年月日摘要直接数字合成是一种新的频率合成方法,是频率合成技术的一次革命,随着数字频率集成电路和微电子技术的发展,直接数字频率合成技术日益显露出它的优越性。本文利用直接数字频率合成器(DDS)与单片机控制技术,研制和设计了高频率、高稳定度的函数信号发生器。在系统总体方案设计中,将DDS信号发生器分成8个模块:键盘模块、单片机模块、显示模块、DDS模块、电源模块、采样保持与A/D转换模块、低通滤波器模块和放大模块，按模块进行软硬件设计。系统的硬件设计，完成了系统的硬件总体设计,并对具体实现电路进行详细的分析和设计。在系统软件设计中,对系统软件的主要功能按模块进行了介绍。关键词：信号发生器；DDS；单片机；频率ABSTRACTTheDirectDigitalFrequencySynthesisisakindofnewfrequencysynthesismethodandalsoarevolutioninthefrequencysynthesistechniques.Withthedevelopmentofdigitalintegratedcircuitsandmicroelectronictechniques,DDSexhibitsitsadvantagesdaybyday.ThisPaperintroducesahighfrequencyandhighstabilitysignalgeneratordesignbasedonMCUcontroltechnologyanddirectdigitalsynthesis(DDS).Intheoverallsystemdesign,theDDSsignalgeneratorswouldbeclassifiedinto8module:keyboardmodule,singlechipmodule,displaymodule,DDSmodule,powermodule,sampleandholdmodule,A/Dconversemodule,low-Passfiltermoduleandamplificationmodule,wherebothsoftwareandhardwaredesignareaccomplishedaccordingtoeachmodule.Inthedesignofsystemhardware,specificanalysisanddesignforhowtorealizetheelectriccircuitshadbeencarriedout.Inthedesignofsystemhardware,specificanalysisanddesignforhowrealizetheelectriccircuitshadbeencarriedout.Inthedesignofsystemsoftware,theirmainfunctionswereintroducedaccordingtomodule.Keywords:Signalgenerator;DDS;MCU;Frequency;0目录第一章绪论.11.1研究背景和意义.11.2国内外研究现状.11.3方案论证.2第二章硬件电路设计.52.1硬件设计总体框图.52.2系统原理框图简介.52.3单片机最小系统设计.52.4DDS输出设计.72.5LCD1602显示电路.82.6按键电路.9第三章函数信号发生器的软件设计.113.1软件开发语言及环境.113.2主程序流程.113.3按键扫描子程序.133.4软件调试.13第四章系统测试与结果分析.144.1测试仪器.144.2系统测试流程.144.3系统调试.154.4测试数据.194.5误差分析.20第五章总结与展望.215.1研究内容的总结.215.2展望.21参考文献.220附录.23外文资料中文译文致谢0第一章绪论1.1研究背景和意义传统的信号源采用振荡器，只能产生少数几种波形，自动化程度较低，且仪器体积大、灵活性与准确度差。而现在要求信号源能产生波形的种类多、频率高，而且还要体积小、可靠性高、操作灵活、使用方便及可由计算机控制。所以要实现高性能的信号源，必须在技术手段上有新的突破。当今高性能的信号源均通过频率合成技术来实现，随着计算机、数字集成电路和微电子技术的发展，频率合成技术有了新的突破,直接数字频率合成技术(DirectDigitalSynthesisDDS)，它是将先进的数字信号处理理论与方法引入到信号合成领域的一项新技术，它的出现为进一步提高信号的频率稳定度提供了新的解决方法。直接数字式频率合成技术的出现导致了频率合成领域的一次重大革命。信号发生器是一种常用的信号源,广泛应用于电子测量、自动控制和工程设计等领域。随着电子技术的发展,对信号源频率的稳定度、准确度以及频谱纯度的要求越来越高。DDS(直接数字合成)技术是从相位概念出发直接合成所需波形的一种新的频率合成技术,它具有相位变换连续、频率转换速度快、分辨率高、稳定度高、相位噪声小、便于集成、易于调整及控制灵活等多种优点。基于DDS技术的信号发生器是一类新型信号源,它已成为众多电子系统中不可缺少的组成部分。1.2国内外研究现状波形发生器亦称函数发生器，作为实验用信号源，是现今各种电子电路实验设计应用中必不可少的仪器设备之一。二十一世纪，随着集成电路技术的高速发展，出现了多种工作频率可过GHz的DDS芯片，同时也推动了函数波形发生器的发展，2003年，Agilent的产品33220A能够产生17种波形，最高频率可达到20M，2005年的产品N6030A能够产生高达500MHz的频率，采样的频率可达1.25GHz。由上面的产品可以看出，函数波形发生器发展很快。就目前而言，国外（美）研究和使用的信号发生器大多要求频率在106Hz-50MHz，产生正弦、三角、锯齿、方波、调幅、直流等波形，而国内则对频率在5*103Hz-40MHz，能产生正弦、三角等基本波形已经调幅、调频、TTL等的信号发生器需求大。11.3方案论证1.3.1单片机选择与论证单片机选择：方案一：采用增强型51单片机，内部自带DA方案二：采用MCS-51系列89C51单片机方案论证:在网上找了许多增强型的的单片机，内部自带AD及DA的，但是发现一般内部自带8位的AD及DA，但是一般频率达不到要求，考虑到频率的问题，放弃了方案一。方案二采用89C51单片机，89C51具有32个I/O口可以满足对IO口的需求，同时该单片机价格便宜，并且对此单片机比较熟悉。综合考虑，选择方案二。1.3.2DDS选择与论证DDS选择:方案一：采用熟悉的8位DA，DAC0832.方案二：采用DDS，AD9851.方案三：采用内部自带基准源的12位DAMAX531方案论证：方案一中选择DAC0832虽符合题目的要求，但是输出精度不高，误差大，输出的波形不圆滑，与理想的正弦波相差大，所以放弃方案一。方案二AD9851为DDS，输出的精度更高，同时也可通程序改进精度，其频率可开启6倍频最高可达180M，所以该芯片适合。方案三中MAX531内部自带2.048V基准源，输出精度高，但价格太贵，且频率达不到的要求，放弃方案三。综上所述，选择方案二。2图1-1AD9851引脚图1.3.3显示模块方案一、采用1602液晶屏作为显示模块方案二、采用数码管作为显示模块方案论证：方案一中1602可以显示2行英文字符和数字，电路连接简单，占用单片机I/0口少。图1-2LCD1602实物图方案二采用数码管至少要4位，则要占用12个I/O口，数码管显示时采用动态扫描功耗较低。显示清楚，易于辨认。程序编写简单，价格低。缺点是显示信息量较少，不能显示符号。3图1-34位数码管实物图综合考虑，决定选取方案一。4第二章硬件电路设计2.1硬件设计总体框图图2-1硬件设计总体框图2.2系统原理框图简介本系统主要包括：电源，单片机最小系统，按键，1602显示，DDS器。系统采用5V供电，用户通过按键设定选择所要输出的波形，单片机控制DDS输出相关的波形，然后输出，信号的频率通过1602液晶显示。图2-2系统模块框架图2.3单片机最小系统设计本系统主要采用AT89C52单片机，AT89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C52产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、有效的解决方案。显示单片机按键DDS52.3.1单片机主控电路图2-3单片机最小系统2.3.2单片机最小系统组成单片机最小系统是指单片机能工作的最基本的系统，89C52单片机的最小系统主要包括以下几个部分：4V-5.5V的数字电源，时钟，复位，此外由于我们是从单片机内部存储器读取程序，所以单片机的EA引脚必须接为高电平。电源部分是通过7805三端稳压芯片得到5V电源。在单片机的电源端必须接一个瓷片电容，主要起退耦作用，以使单片机能稳定工作。时钟电路主要是提供单片机内部时钟信号，产生单片机所必须的时钟频率，单片机的一切指令的执行都是建立在这个基础上的，晶振的提供的时钟频率越高，那单片机的运行速度也就越快。本系统主要采用的是12M晶振，配合2个30pF的电容构成晶体振荡电路。为确保微机系统中电路稳定可靠工作，复位电路是必不可少的一部分，复位电路首先是进行上电复位，复位电路旁边的1uF电容在上电瞬间给RST端一个瞬时的高电平信号，当这个电容上面的电量充满时高电平的信号将回落，即RST端的高电平信号保持的时间是由外部这个充电电容决定的。另外，在复位期间，端口引脚处于随机状态，复位后，系统将端口置为全“l”态。如果系统在上电时得不到有效的复位，则程序计数器PC将得不到一个合适的初值，6因此，CPU可能会从一个未被定义的位置开始执行程序，此时会造成单片机在上电的瞬间出现不稳定的情况发生，所以为了能让单片机稳定的工作，必须提供必要的复位电路。2.4DDS输出设计DDS输出主要采用DDS控制芯片AD9851。AD9851是一款高集成度DDS频率合成器，它内部包括可编程DDS系统、高性能DAC及高速比较器，能实现全数字编程控制的频率合成和时钟发生。图2-4AD9851引脚图改2.4.1芯片简介AD9851是ADI公司采用先进的DDS技术推出的高集成度DDS频率合成器，AD9851接口功能控制简单，可以用8位并行口或串行口直接输入频率、相位等控制数据。32位频率控制字，在180MHz时钟下，输出频率分辨率达0.0372Hz。先进的CMOS工艺使AD9851不仅性能指标一流，而且功耗低，在3.3V供电时，功耗仅为155mW。2.4.2DDS原理及应用AD9851采用直接数字合成（DDS）技术，以数字控制振荡器（DCO）的形式产生频率/相位可变的正弦波，经过内部10位的高速数/模转换输出模拟信号。片内高速比较器可以将模拟正弦波信号转变为稳定的TTL/CMOS兼容的方波输出。7AD9851频率控制字、相位调节字以及可以采用并行或串行方式异步加载到芯片内部。并行加载模式有连续5个8位字节构成，其中第一个8位字节包括5位相位调节字、1位6*REFCLK倍频器控制、1位电源休眠使能和一位加载模式；其余4个字节表示32位的频率控制字。串行加载模式由40位的数据流构成。DDS电路可以看成是一个由系统时钟和N位频率控制字决定的数字分频器，相位累加器相当于模值可变的计数器。由频率控制字决定该计数器的模值，在下一个时钟脉冲开始相位累加器以新的相位增量进行累加。设置的相位增量越大，累加器循环一周就越快，从而输出的频率就越高。2.5LCD1602显示电路图2-51602显示电路2.5.1LCD1602液晶显示的原理显示电路为1602液晶显示，用来显示实时波形的频率。通过1602液晶显示屏上的显示，我们可以清楚的知道当前波形的频率，以及工作的状态。并可8以通过按键来调节实时的工作频率。在实际的单片机系统中，往往需要多位显示。LCD1602液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形。液晶显示器具有厚度薄、适用于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特点，目前已经被广泛应用在便携式电脑、数字摄像机、PDA移动通信工具等众多领域。2.5.2LCD1602的主要性能1602型LCD可以显示2行16个字符，有8位数据总线D0D7和RS，R/W，EN三个控制端口，工作电压为5V，并且具有字符对比度调节和背光功能。1602型LCD的接口信号说明，如表2-1所示：表21LCD1602接口说明编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2DataI/O2VDD电源正极10D3DataI/O3VL液晶显示偏压信号11D4DataI/O4RS数据/命令选择端（H/L）12D5DataI/O5R/W读写选择端（H/L）13D6DataI/O6E使能信号14D7DataI/O7D0DataI/O15BLA背光源正极8D1DataI/O16BLK背光源负极基本操作程序读状态：输入：RS=L，RW=H，E=H输出：D0D7=状态字读数据：输入：RS=H，RW=H，E=H输出：无写指令：输入：RS=L，RW=L，D0D7=指令码，E=高脉冲输出：D0D7=数据写数据：输入：RS=H，RW=L，D0D7=数据，E=高脉冲输出：无2.6按键电路图2-6为键盘接口电路的原理图，图中按键在未按下时，通过一个电阻接到高电平，当按下时，按键导通。连接单片机的IO口接地变成低电平。当单片机检测到按键变为低电平时，进行频率的切换。9图2-6按键电路10第三章函数信号发生器的软件设计3.1软件开发语言及环境C语言是世界上出现的第一种高级语言，也是目前应用非常广泛的一种高级计算机语言。随着嵌入式技术的兴起，C语言再次焕发出无限的生机，目前兼容C语言的单片机C语言是嵌入式系统的主流编程语言，由于其兼容C语言的特性，使得广大的嵌入式开发技术人员易于上手，容易掌握，具有非常好的跨平台兼容性。因此，本系统的软件编程语言采用的是单片机C语言。图3-1Keil4软件开发系统界面图本系统采用的是应用非常广泛的51系列单片机，故而采用的是美国KeilSoftware公司出品的Keil4，其是一个兼容51系列单片机的高集成软件开发系统。该系统在支持单片机C语言的同时，还保留了汇编代码高效、快速的特点。目前，Keil4编译器的功能不断改进加强，目前这个集成开发环境集编译、汇编、实时操作系统、项目管理和调试等等功能为一体。可以完成程序代码的编辑、编译、链接、调试、仿真等整个项目的开发流程。C51IDE可以支持所有8051的衍生产品，也可以支持所有兼容的仿真器。这大大节约了开发周期，为广大的开发人员提供了最大的便捷。该软件的编辑界面如图3-1所示。3.2主程序流程系统的主程序设计主要完成系统初始化、LCD显示、中断服务函数、按键扫描、频率字修改，AD9851数据更新等功能。系统初始化过程主要包括了STC89C51单片机中各存储单元和寄存器的地址映射与配置，参数宏定义，单11片机I/O口的设置，变量及函数名声明等信息。如图3-2所示为主程序控制流程图，系统开机上电后，经过初始化过程进入程序执行阶段，首先需要在初始化的时候在LCD上显示数据，然后进行键盘扫描，判断是否有按键按下，如果说有按键按下则进行数据处理工作，如果没有按键按下则一直进行按键扫描。当按键按下后AD9851里面的数据进行更新，通过并行的方式传送到单片机，单片机进行数据处理，最后把数据显示在LCD上面。否是图3-2软件流程图DDS的时钟频率很高，对周围电路有一定影响，在电路中采取了一些抗干扰措施，如：引线尽量短，减少交叉，每个芯片的电源与地之间都解忧去耦电容，数字地与模拟地分开。在LCD的显示调节时也要选取适当的电阻才能使液晶屏正常的显示，常选取的阻值为1000欧左右。初始化LCD显示键盘扫描是否有键按下？处理按键频率字修改AD9851数据更新开始123.3按键扫描子程序在设计信号发生器系统中需要使用到按键进行切换，这里采用的是普通机械式按键，即单片机通过检测连接按键端口的电平状态来判断按键是否按下，这里涉及到一个问题就是在按键按下过程中由于按下延时，会造成输入到单片机的电平状态的波动，从而导致单片机误判，可以采用电路滤波的形式，但是这样会增加电路的负责程度，这里采用的是软件消抖的方式，如图3-3所示的流程图，在按键按下时采用延时，再次判断是否按下，实际效果表明这样可以有效的防止误判，增加了系统的可靠性。初始化按键按下？延时消抖YNY开始按键按下？处理程序N图3-3键盘扫描子程序流程图3.4软件调试本系统的软件调试可以在Keiluvision2的环境中完成，Keil系统为软件的开发和调试提供了良好的用户界面和强大的功能，程序调试无误后，可以装入Proteus中进行仿真，也可以直接下载到单片机中进行调试。采用自下而上即单独调试好每一个模块后，再连接成一个完整的系统调试。13第四章系统测试与结果分析通过本文前几章节的介绍，系统的方案论证、软硬件设计工作已基本完成，后面就要开始对以设计好的硬件电路进行绘制系统整体电路图，以及编写软件程序的工作，当然在正常运行之前，还需要有最后的调试工作。4.1测试仪器测试仪器：示波器（DS5102CAE）;数字万用表MS8265；可编程直流稳压电源。4.2系统测试流程（1）首先确定好设计题目的要求，分析实现的功能和技术指标。本设计为基于DDS函数信号发生器的设计，通过单片机和DDS的通讯实现产生正弦波和方波的电路设计，系统可以通过按键更改左右的位置和上下的数值，并在中间加入了确定键。（2）确定好以上的设计指示要求后，则进行电路设计。根据要求，可知电路分为四部分，分别是：单片机最小系统电路、DDSAD9851模块、按键设置电路、LCD显示电路。确定了各电路模块，然后开始画总的电路原理图，把这些电路结合起来。（3）画好电路图，认真检查各部分的连接是否正确，包括有没有漏画元器件等。这一步很关键，如果连错，则会给后面的调试造成麻烦。虽然不能保证一次性完成，但也要保证不出现明显的错误或不足的地方。（4）检查完电路后，即可根据各电路模块的元器件参数进行元器件的购买。元器件回来后，开始按照电路原理图进行焊接。（5）电路板做好后，不能急着上电，因为有可能存在一些问题，比如短路和断路。如果上电前不好好检查一遍，上电后有可能造成整个系统的损害，或者不能正常工作。所以在上电前，把电路板的连线测量好再上电，可以事半功倍。否则到时有一点小问题，都有可能耽误很长时间。特别是当元器件都焊接好后，有些情况下要对连线进行修改是非常困难的。首先用万用表（用的是数字万用表）测，打到二极管档，测量各线路和短路和断路情况。二极管档有个好处就是，数字万用表一般内带有蜂鸣器，二极管档当测得阻值很小时，会触发蜂鸣器鸣叫。因此，当用二极管档测线路时，若有短路现象，则会听到蜂鸣器鸣叫。这样在测量时，就不用一边测一边看万用表了，从声音有无即可判断线路是否正常。经过用万用表测量，板子没有任何线路存在问题。因此，可以放心上电进行调试。14上电后，检测各个模块供电是否正常。不正常则找原因解决之。（6）确定板子硬件连线没问题以及供电正常后，就可以开始单片机代码的编写。给单片机下载代码，然后插上板子，完成后续的软件调试工作。4.3系统调试通过硬件电路焊接和软件程序的编写工作，实验电路板的制作工作已基本完成，后面就要进行对其功能的调试工作，按照预期实现的功能，观察程序执行的是否正确以及硬件电路是否出现不正常现象。调试时先要确保电源输入稳定，供电电压在要求范围内，本系统所使用的单片机和其他功能模块所需的供电电压为5V，所以给系统供电的直流电源电压要确保稳定在5V左右；系统上电后，看LCD上面是否有初始化，若显示屏未正常亮起，则需要检查电路是否存在错焊和漏焊现象；在检测按键电路时，需按下切换按键，观察切换光标是否闪烁，若无变化，则需检查焊接的按键电路是否正常，即先从按键的硬件电路查起，在确保硬件电路正常后，要检查按键程序部分是否逻辑正确；当按键一直按最右端的时，观察光标是否往右移，以此类推左边按键是左移，上面是加，下面是减，中间是确定键。连接示波器后观察示波器上是否有信号产生，若没有信号产生，需首先判断是否为DDSAD9851的问题，可通过万用表检测此时是否为通路，是否和单片机的I/O口连接正常，若为通路则证明该硬件电路正确，随后需检查程序中AD9851子程序的问题，看是否为程序设置中没有处理好时序问题。此时，整个调试过程已结束，若上述过程能正常运行，没有其他问题出现，则证明系统的软硬件已实现预期要求，同时也证明了本文中对系统硬件电路和软件程序流程设计的正确性。如图4-1所示即为本次制作的生成波形示意图。图4-1正弦波形示意图15如图4-2、4-3所示为系统设置生成1KHz正弦波时，可观察到系统可稳定的显示1KHz和示波器上可以检测到1KHz正弦波的波形。证明了本课题软硬件设计的正确性。图4-21K正弦波发生示意图图4-31K正弦波测试示意图如图4-4、4-5所示为系统设置生成22KHz正弦波时，可观察到系统运行时LCD上显示22KHz和示波器上可以检测到21.93KHz正弦波的波形。16图4-422K正弦波发生示意图图4-522K正弦波测试示意图如图4-6、4-7所示当按下左右按键时可以观察到光标的闪烁，这是可以通过上下按键更改数值，更改到想要的数值后按下中间的确定键，这时示波器上就会显示刚才更改过的波形。17图4-6按键更改示意图图4-7按键输入频率示意图如图4-8、4-9所示为系统设置生成21KHz方波时，可观察到系统运行时LCD上显示21KHz和示波器上可以检测到21.01KHz方波的波形。18图4-821K方波发生示意图图4-921K方波测试示意图4.4测试数据表4-频率测量DDS产生信号类型DDS产生信号频率/Hz示波器测量频率/Hz示波器测量周期/s绝对误差/Hz相对误差/%正弦波10.00009.98850.10010.01150.0115正弦波100.000099.99880.01000.00120.0001正弦波1.000K999.98470.00100.01530.015正弦波10.0000K9.9936K0.10000.00640.0006正弦波20.0000K19.9973K0.05000.00270.0005正弦波28.0000k27.9834k0.03570.01660.0332测试分析：19通过表格，可以清楚地看出设计的测量值和理论值相差不大，本次设计满足要求。4.5误差分析经过分析，本次设计的等精度频率计在测量时产生的误差主要来自于模块与模块之间级联时产生的误差和单片机定时计数带来的误差。我们可以在电路连接时用同轴线代替杜邦线来减小误差。也可以增大晶振频率来扩大测频范围，而且可以提高测频精度。20第五章总结与展望5.1研究内容的总结毕业设计完成的主要工作是完成单片机控制AD9850产生正弦信号，并能显示出相对应的频率，且使频率在020MHz的范围内能以1Hz为步长进行调整。一开始的时候在调试DDS时遇到了一些困难，最简单的波形都很难产生，最后经过排查电路，检测软件等方法，最后查不来是因为有一个点虚焊引起的，经修复检查无误后，可以产生理想的波形。通过搜集目前DDS技术的相关资料，了解国内外DDS信号发生器的相关制作方法，并通过设计方案的比较，针对设计任务提出了可行方案。在设计方案中，结合单片机的功能特点及其控制特性，利用简便的单片机C-51语言和其内部时钟，以单片机作为控制的核心。根据设计方案，详细地阐述了单片机的控制原理、AD9850的使用方法、PCB板的制作，设计了相应的硬件电路和系统软件，制作了电路原理样机并进行调试。结果表明，所设计的电路和软件能完成基本的测试功能。5.2展望本次设计采用了高速的DDSAD9851芯片，在实现内容的基础上加入了按键扫描的功能，可以随时切换产生频率的数据，产生的频率数据较为精确。但是本次设计也有很多不足之处，在生成高频信号时会产生失真的现象，相对误差会比较大，这是一个值得改进的地方。虽然用到了LCD进行显示，但是如果能够在显示界面上直接显示出波形就更加完美了，这些也是值得改进和提高的地方。21参考文献1胡汉才单片机原理与接口技术M北京：清华大学出版社，1995.62楼然苗等51系列单片机设计实例M北京：北京航空航天出版社，2003.33何立民.单片机高级教程M北京：北京航空航天大学出版社，20014赵晓安.MCS-51单片机原理及应用M.天津：天津大学出版社，2001.35夏继强.单片机实验与实践教程M.北京：北京航空航天大学出版社,20016马忠梅.单片机外围电路设计北京：北京航空航天大学出版社20057单片机原理、接口及应用李群芳肖看编著(清华大学出版社)8单片机C语言轻松入门周坚（北京航空航天大学出版社）9李叶紫.MCS-51单片机应用教程M.北京：清华大学出版社，2004.232238.10SheldonTan,FastAnalysisofPowerNetworksviaCircuitReductionJCHINESEJOURNALOFSEMICONDUCTORS,2005.7.10吴镇扬.数字信号处理M.北京：高等教育出版社，2004.9.12JohnVictor,DesignofCMOScurrentadjustablechargepumpcircuitJUSAPatent,2005.7.13蒋波李方军赵阳梅.MQ-3供电电路的分析J.西昌学院报,2008,22(2):84-86.14TomDannel,HighprecisionprogrammablepowersupplyJAustrianPatentOffice2011.6.15刘建辉.单片机智能控制技术M.北京：国防工业出版社，2007.4.附录1、AD9851程序设计/*/函数1:ad9850_reset()/函数2:ad9850_reset_serial()/函数3:ad9850_wr_parrel(unsignedcharw0,doublefrequence)/函数4:ad9850_wr_serial(unsignedcharw0,doublefrequence)/版本:V1.1/日期：2008/12/19/修改日期：2008/12/19/编写者：xyc528/*/子程序说明/*/函数1:ad9850_reset()/复位ad9850，之后为并口写入模式/函数2:ad9850_reset_serial()/复位ad9850，之后为串口写入模式/函数3:ad9850_wr_parrel(unsignedcharw0,doublefrequence)/并口写ad9850数据，w0为ad9850中w0的数据，frequence/为写入的频率/函数4:ad9850_wr_serial(unsignedcharw0,doublefrequence)/串口写ad9850数据，w0为ad9850中w0的数据，frequence/为写入的频率/需定义的位：/ad9850_w_clk;/ad9850_fq_up;/ad9850_rest;/ad9850_bit_data;/例：/sbitad9850_w_clk=P22;/sbitad9850_fq_up=P21;/sbitad9850_rest=P20;/sbitad9850_bit_data=P17;/*/写数据说明/*/写数据例：/ad9850_reset()/wr_lcd02_data(unsignedcharx)/ad9850_wr_parrel(0x01,1000)/ad9850_wr_serial(0x01,1000)/*/-/程序/-/#include#include#include#includesbitad9850_w_clk=P22;/P2.2口接ad9850的w_clk脚/PIN7sbitad9850_fq_up=P21;/P2.1口接ad9850的fq_up脚/PIN8sbitad9850_rest=P20;/P2.0口接ad9850的rest脚/PIN12sbitad9850_bit_data=P17;/P1.7口接ad9850的D7脚/PIN25#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharucharcodetable=ILIKEMCU!;ucharcodetable1=WWW.TXMCU.COM;uintchuli;queding,temp,num,numx,ge,shi,bai;doubleshusong=1000;longunsignedintshuson;/P1为8位数据口/*/ad9850复位(并口模式)/-/voidad9850_reset()ad9850_w_clk=0;ad9850_fq_up=0;/rest信号ad9850_rest=0;ad9850_rest=1;ad9850_rest=0;/*/ad9850复位(并口模式)/-/voidad9850_reset_serial()ad9850_w_clk=0;ad9850_fq_up=0;/rest信号ad9850_rest=0;ad9850_rest=1;ad9850_rest=0;/w_clk信号ad9850_w_clk=0;ad9850_w_clk=1;ad9850_w_clk=0;/fq_up信号ad9850_fq_up=0;ad9850_fq_up=1;ad9850_fq_up=0;/*/向ad9850中写命令与数据(并口)/-/voidad9850_wr_parrel(unsignedcharw0,doublefrequence)unsignedcharw;longinty;doublex;/计算频率的HEX值x=4294967295/125;/适合125M晶振/如果时钟频率不为125MHZ，修改该处的频率值，单位MHz！frequence=frequence/1000000;frequence=frequence*x;y=frequence;/写w0数据w=w0;P1=w;/w0ad9850_w_clk=1;ad9850_w_clk=0;/写w1数据w=(y24);P1=w;/w1ad9850_w_clk=1;ad9850_w_clk=0;/写w2数据w=(y16);P1=w;/w2ad9850_w_clk=1;ad9850_w_clk=0;/写w3数据w=(y8);P1=w;/w3ad9850_w_clk=1;ad9850_w_clk=0;/写w4数据w=(y=0);P1=w;/w4ad9850_w_clk=1;ad9850_w_clk=0;/移入始能ad9850_fq_up=1;ad9850_fq_up=0;/*/向ad9850中写命令与数据(串口)/-/voidad9850_wr_serial(unsignedcharw0,doublefrequence)unsignedchari,w;longinty;doublex;/计算频率的HEX值x=4294967295/33;/适合125M晶振/如果时钟频率不为180MHZ，修改该处的频率值，单位MHz！frequence=frequence/1000000;frequence=frequence*x;y=frequence;/写w4数据w=(y=0);for(i=0;ii)ad9850_w_clk=1;ad9850_w_clk=0;/写w3数据w=(y8);for(i=0;ii)ad9850_w_clk=1;ad9850_w_clk=0;/写w2数据w=(y16);for(i=0;ii)ad9850_w_clk=1;ad9850_w_clk=0;/写w1数据w=(y24);for(i=0;ii)ad9850_w_clk=1;ad9850_w_clk=0;/写w0数据w=w0;for(i=0;ii)ad9850_w_clk=1;ad9850_w_clk=0;/移入始能ad9850_fq_up=1;ad9850_f