【《某DDS信号发生器系统的软件及硬件设计案例》3800字】

某DDS信号发生器系统的软件及硬件设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u3077某DDS信号发生器系统的软件及硬件设计案例 1180031.1单片机最小系统 139141.1.1控制时钟工作电路 2116351.1.2复位电路 214671.2DDS芯片 3191451.2.1AD9833的串、并行通信 480331.2.2单片机与AD9833的接口 519969图3-6AD9833与单片机的串行连接 6137821.3无线模块 6308271.4程序设计流程框图 71.1单片机最小系统STC89C52和STC89C52加强型体系运用高功能的八位的RISC工作内核，运行工作频次为72.0兆赫兹，内部设置快速储存设备(最高达到了128K储存字节的控制闪存与20K储存字节的SRAM)，非常丰富的加强I/O接口与联接到两条APB总连接线的外设。每一个类型的设备器件均包括：两个十二位的ADC、三个常用十六位定时设备与一个PWM定时设备，还主要包括：参考标准与先进科学的通讯端口：多达两个I2C端口与SPI端口、三个USART端口、一个USB端口与一个CAN端口。STC89C51体系中等有效容量加强型体系商品供电工作电压为2.0V至1.6V，主要包括：-40摄氏度至+85摄氏度温度作用范围与-40摄氏度至+105摄氏度的拓展温度作用范围。一整套的节约用电方式保障低能耗使用的多种要求。外界间断/意外突发事件控制操作设备主要包括：十九个边沿测试控制器设备，应用在形成间断/意外突发事件提出申请。每一个间断线都能够独立地配置设计它的激发意外突发事件(提高沿或者降低沿或者双边沿)，并且可以单独地被屏蔽；有一个挂起寄存器设备保持每一个间断提出申请的分布状态。EXTI能够检测得信号脉冲有效宽度低于内部APB2的控制时钟工作周期。多达二十个常用I/O端口链接到十六个外界间断线。灵活多样的7路常用DMA能够综合管理储存设备到储存设备、机器设备到储存设备与储存设备到机器设备的数据信息自动传输；DMA控制操作设备支持环形缓冲处理区的综合管理，规避了控制操作设备自动传输到达缓冲处理区收尾时所形成的间断。每一个信号通道都存在专门特意的硬件设施DMA提出申请逻辑思维，与此同时，能够由操作应用软件激发每一个信号通道；自动传输的有效长度、自动传输的源地址与发展目标储存地址都能够经过操作应用软件单独设立。DMA能够应用在重要的外设：SPI、基本与高级操作控制定时设备TIMx与ADC。该单片机所需的外接控制时钟工作电路如下示意图，需要外接一个控制时钟工作电路如下示意图3-1所示，自动复位工作电路如下示意图3-2所示。1.1.1控制时钟工作电路图3-1时钟电路XTAL1是片上振荡器设备的反转放大设备的输入终端，XTAL2是输出终端。假如运用外界振荡器设备，请把外界信号振荡数据信号直接增添到XTAL1，并且暂时停止XTAL2。内部方式下形成的信号振荡信号脉冲的二分波频次，举例水晶振荡器设备为12.0兆赫兹，频次为6.0兆赫兹。晶体振荡器设备的频次能够在1.0兆赫兹到24.0兆赫兹的控制范围里选用。容量约为30PF。STC89C52内置高增益反转放大设备，应用在内部振荡器设备的配置设计。管脚XTAL1放大设备的输入终端子，XTAL2是输出终端子。这个放大设备和控制芯片外的晶体或者陶瓷谐振控制器设备作为信息反馈设备元件产生自激振荡器设备控制芯片外的晶体或者陶瓷谐振控制器设备和电容器设备c1、c2链接到放大设备的信息反馈环路，产生并行连接信号振荡工作电路。对电容器设备c1与c2的外界链接即使没有很严格的多种要求，但是信号振荡频次的工作电平，信号振荡的稳定安全性，信号振荡开始的发展过程的难度，包括实际温度的稳定安全性还是会被电容器设备的额定电容细微的影响作用。这其中运用了22pf电容器设备与12.0兆赫兹晶体振荡器设备。1.1.2复位电路STC89C52的外部复位电路，有电源接通自动装置和手动按钮自动复位。经过对电自动复位额定电容接通充电来完成。人工手动按钮自动复位有按钮水平自动复位与按钮信号脉冲自动复位。按钮级自动复位工作电路把下拉额定电阻10k与上拉额定电容10uf链接到普通RC自动复位工作电路的VCC，把工作电源经过控制开关链接到自动复位控制端子。上：拉额定电容旁路全面负责实行“接通电源”瞬间自动复位；控制开关经过10k下拉额定电阻分压控制器设备，保障按钮水平自动复位。工作电路示意图具体如下图1.2所示：图3-2复位电路1.2DDS芯片AD9833以AD9850为基础，在生成DDS芯片的新功能之后进行了一些改进，增长了一个6倍的基本标准控制时钟乘法控制器设备。在体系控制时钟为180.0兆赫兹的时候，仅30.0兆赫兹参照控制时钟就能够被自动输入到参照控制时钟输入终端子。AD9833的构成为了数据信息自动输入寄存器设备、十位模拟仿真/数据转换器设备、频次/振荡相位寄存器设备、内部设置快速比较器设备，而且具备6倍基本标准控制时钟乘法控制器设备的DDS控制芯片。DDS控制芯片具备三十二位振荡相位累加控制器设备、正弦振荡波作用功能查找发现统计表、D/A转换器设备与低通滤波控制器设备。快速DDS控制芯片的控制时钟频次为180.0兆赫兹，自动输出频次为70.0兆赫兹，辨识率为0.04Hz。AD9833应用的是28管脚SSOP表层封装处理，其销配置设计如下示意图3-3所示。图3-3STC89C52引脚图1.2.1AD9833的串、并行通信AD9833的串行通信具有两种不同的数据传输模式，通过设置控制寄存器1的第8位数据信息来设立两大类数据信息自动传输方式，主要包含：从最大位自动传输与从最小位自动传输。如果第8位数据信息为低压电平，则最大位先自动传送，如果第8位数据信息为高压电平，则串行连接通讯最小位先自动传送。串行连接操作应用的时钟序列如下示意图3-4所示。图3-4控制字串行输入时序图输入输出方式为串行时，具有二十五个引脚的第二十五位数据，对W-CLK的上升沿有效，当上升沿触发时该数据位串行移动。串行数据移动到特定位数时，输出频率和相位会发生变化，FQ_UD迎来脉冲将其更新。下图3-5是时钟序列操作控制图。在高压电平下自动复位数据信号高效，自动复位数据信号的信号脉冲有效宽度应该高于等同于五个参照控制时钟工作周期。通常控制操作设备控制芯片的参照控制时钟频次都远超过单片机设备的控制时钟频次，所以CC2530的自动复位(RESET)端可和单片机设备的自动复位端直接相互连接。图3-5控制字并行输入的时序图输入输出方式为并行时，该增强芯片CC2530可经由单片机的8位输入寄存器来实现并行输入输出。重复5次单片机的数据传输之后，该单片机将加在一定数量的数据经由自动输入寄存器设备，对操作控制接口工作电平提高沿高效，加载的数据信息去往频次/振荡相位数据信息寄存器设备，并且把数据信息储存在寄存器设备里的，而储存的数据信息的储存地址指示针自动复位到第1自动输入寄存器设备。由于控制引脚上升沿有效，所以每次控制引脚迎来上升沿时，并行的八位数据可得到加载，同样的数据保存在寄存器当中，数据的地址指针与之前相同，指向下一个输入寄存器。1.2.2单片机与AD9833的接口单片机和AD9833的接口可以使用并行模式的同时,也可以使用串行模式,但是,为了选择所需的芯片高速性能，单片机资源应该被允许并行模式是,为了尽量减少接口的使用。与并行接口电路相比，串行接口电路虽然简单，但是会占用更多的单片机资源。AD9833的数据线D0~D7连接到端口P1。FQ_UD和W_CLK分别由P2.5和P2.4连接，通过软件控制可以实现所有的时序关系。图3-6是I/0方式串行接口的电路图,图3-6AD9833与单片机的串行连接1.3无线模块NRF24L01为无线模块，是频带上运行工作的全新单片机设备自动收发控制器设备机器设备，NRF24L01无线功能模块内部设置了频次自动合成控制器设备，用于精准实现各频率时钟的产生，拓宽DDS产生时钟的频率范围，满足DDS供给精准时钟的各项需求。NRF24L01无线模块内置了功率放大器，可控制DDS函数数据信号产生控制器设备的自动输出数据信号的振荡波形振荡幅值，拓展了DDS形成运算函数数据信号的振荡幅值作用范围，满足DDS函数信号发生器对个电子新设备供给激励的要求。NRF24L01无线模块内置了产品振荡器，可自激产生振荡信号，以满足基于DDS的函数信号发生器输出特定频率的激励时钟信号以及精准时钟源，供给电子设备以保证个电子设备的功能和性能。RF24L01无线模块内置了调制器模块，使DDS函数信号发生器具有信号调制功能，可得载波及信号波之间的调制功能以及调制波的输出信号，并用于调制信号研究以及特定电子设备的调制波激励信号。下图3-7为无线模块的引脚图，图3-7无线模块的引脚图1.4程序设计流程框图本课题基于DDS的函数信号发生器设计与实现，使用的硬件包括TSC89C52核心控制器，51单片机开发板底板，51按键控制，LCD1602液晶显示屏，操作应用软件综合系统设计主要包含：单片机设备初始处理化、AD9833初始处理化、LCD1602初始处理化、按钮测试、振荡波形形成运算函数、振荡幅值改变运算函数、频次转换运算函数等，程序流程图如图3-8所示。首先单片机上电，系统启动开始，核心控制板单片机STC89C52单片机初始化，单片机初始化完成后STC89C52初始化结束，开始AD9833初始处理化，AD9833为DDS运算函数数据信号产生控制器设备的DDS运算函数产生功能模块组成部分作用功能，供应方波、三角波、正弦振荡波数据信号自动输出及数据信号设立作用功能。首先默认输出波形为方波，输出频率100KHz，输出幅值1V，通过按键控制可直接将波形切换为三角波或者正弦波，通过功能选择按键可将调整对象切换为自动输出频次或自动输出振荡幅值。自动输出频次作用范围为100Hz-1.0兆赫兹。自动输出振荡幅值作用范围为0.1V-5V。图3-8总程序流程图输出的波形设置完毕后可直接在示波器显示屏显示相应的波形，独立按键可控制单片机与DDS函数信号发生器之间的数据通信，进而来控制DDS运算函数数据信号产生控制器设备的振荡波形自动输出，按钮可操作控制DDS运算函数数据信号产生控制器设备自动输出合乎需求的方波、三角波、正弦振荡波，在这其中，方波、三角波、正弦振荡波的自动输出频次作用范围为100Hz