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1、1 引言信号发生器是指产生所需参数的电测试信号的仪器。按信号波形可分为正弦信号、函数（波形）信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类。信号发生器又称信号源或振荡器，各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形，如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波，把音频（低频）、视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器7。在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断
2、、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器。正弦信号发生器的实现方法通常有以下几种：（1）用分立元件组成的信号发生器：通常是单函数发生器且频率不高，其工作不很稳定，不易调试。 （2）采用传统的直接频率合成法直接合成。利用混频器、倍频器、分频器和带通滤波器完成对频率的算术运算。由于采用大量的倍频、分频、混频和滤波环节，导致直接频率合成器的结构复杂，体积庞大，成本高，而且容易产生过多的杂散分量，难以达到较高的频谱纯度。 （3）采用锁相环间接频率合成 (Phase Lock Loop简称PLL)。虽然具有工作频率高、宽带、频谱质量好的优点，但由于锁相环本身是一个惰性环节，锁定时间较长
3、，故频率转换时间较长。另外，由模拟方法合成的正弦波的参数(如幅度、频率和相位等)都很难控制，不易实现2。 （4）用专用直接数字合成（Direct Digital Synthesizer简称DDS）芯片的信号发生器：能产生任意波形并达到很高的频率。用随机读/写存储器RAM存储所需波形的量化数据，按照不同频率要求，以频率控制字K为步进对相位增量进行累加，以累加相位值作为地址码读取存在存储器内的波形数据，经D/A转换和幅度控制，再滤波即可得所需波形。由于DDS具有相对带宽很宽，频率转换时间极短(可小于20微妙)，频率分辨率高，全数字化结构便于集成以及输出相位连续，频率、相位和幅度均可实现程控。与传统
4、的频率合成相比，DDS有如下优点：频率切换时间短DDS的频率转换可以近似认为是即时的，这是因为它的相位序列在时间上是离散的，在频率控制字K改变以后，要经过一个时钟周期之后才能按照新的相位增量增加，所以也可以说它的频率转换时间就是频率控制字的传输时间，即一个时钟周期=1/。如果 =10MHz，转换时间即为100ns，当时钟频率进一步提高，转换时间将会更短，但再短也不能少于数门电路的延迟时间。目前，集成DDS产品的频率转换时间可达10ns的量级，这是目前常用的锁相频率合成技术无法做到的。频率分辨率高DDS的最低输出频率 = = / M=/，也就是它的最小频率步进量,其中N为相位累加器的位数，可见只
5、要相位累加器有足够的字长，实现非常精密的分辨率没有多大的困难。例如可以实现Hz，MHz甚至Hz的频率分辨率，而传统的频率合成技术要实现这样的频率分辨率十分困难，甚至是不可能的 。相位变化连续DDS改变输出频率实际上改变的是每次的相位增量，即改变相位的增产速度。当频率控制字由K1变为K2之后，它是在己有的积累相位nK1之上，再没次累加K2，相位函数的曲线是连续的，只是在改变频率的瞬间其斜率发生了突变，因而保持了输出信号相位的连续性。具有低相位噪声和低漂移DDS系统中合成信号的频率稳定度直接由参考源的频率稳定度决定，合成信号的相位噪声与参考源的相位噪声相同。而在大多数DDS系统应用中，一般由固定的
6、晶振来产生基准频率，所以其具有极好的相位噪声和漂移特性。易于集成、易于调整DDS中除了D/A转换和滤波器之外，几乎所有的部件都属于数字信号处理器件，不需要任何调整。可以产生任意波形用专用直接数字合成DDS芯片的信号发生器，能产生正弦波、方波、三角波，锯齿波等任意波形。2 系统方案的设计与论证2.1 系统的设计要求 本系统通过DDS（Direct Digital Synthesizer）芯片AD9850以及一个单片机来设计一个正弦信号发生器。本设计的指标要求如下： （1）利用DDS产生单频正弦信号； （2）正弦波输出频率范围：1KHz10MHz； （3）扫频输出频率范围为1K10MHz，输出电压
7、范围为0.1V2V; （4）具有频率设置功能，步进为1KHz。 2.2 方案论证2.2.1 系统总体方案论证方案一:采用数控电压控制的压控振荡器（voltage-controlled oscillator简称VCO）。运用电感和变容二极管构成LC 正弦谐振电路,通过微处理器改变变容二极管的控制电压,达到电容值改变,从而实现正弦信号输出频率的数字控制. 但目前变容二极管的变容比最大只能达到9倍或10倍,根据可知, / 为3 左右,即VCO输出的频率的变化范围大约为至3。因此,数控VCO 的频率变化范围不宽,很难达到1 kHz10 MHz 范围要求。 方案二：用8位51单片机为主要控制单元，使用传
8、统的锁相频率合成方法。通过MOTOROLA公司生产的芯片IC145152，压控振荡器搭接的锁相环电路输出稳定性极好的正弦波，再利用过零比较器转换成方波，积分电路转换成三角波。虽然锁相环（PLL）可以实现各种频率的合成，但是要求频率范围在1 kHz10 MHz频率分辨率为1KHz的正弦信号设计很困难，且电路复杂，干扰因素多，故而不易实现。PLL设计系统结构如图1所示：MC145152AT89S52键盘显示宽带运放调制信号基波信号模拟乘法器VOC数据选择器图1 PLL设计系统结构 方案三：以8位51单片机为主要控制单元，采用专用的DDS 芯片, AD 公司生产的DDS专用芯片AD9850,输出的信
9、号频带宽,最大能输出50MHz的正弦波信号,精度达0.04 Hz。芯片外围电路简单,功耗低,性价比高。而且AD9850 的相位也可以通过写入控制字进行控制,可以方便地实现相移键控法（phase shift keying简称PSK）功能。DDS系统方框图如图2所示：放大电路输出电路AD9850主 控 芯 片AT89S52LCD显示键盘电 路图2 DDS系统方框图以上三种方案综合考虑，选择方案三。2.2.2 单片机的选择与论证方案一：SPCE061A是一款16位结构的控制器，内嵌32K字闪存FLASH，处理速度高，尤其适用于语音播报和识别等领域，是数字与语音识别与语音信号处理的理想产品，但其结构复
10、杂，价格昂贵。方案二：AT89S52是一个低功耗，高性能CMOS8位单片机，它把构成计算机的中央处理器CPU、存储器、寄存器、I/O接口制作在一块集成电路芯片中，从而构成较为完整的计算机、而且其价格便宜。以上两种方案经过综合考虑选择AT89S52作为本系统设计的理想单片机。2.2.3 显示方案论证方案一：采用LED数码管。LED数码管由8个发光二极管组成，每只数码管轮流显示各自的字符。由于人眼具有视觉暂留特性，当每只数码管显示的时间间隔小于1/16s时人眼感觉不到闪动，看到的是每只数码管常亮。使用数码管显示编程较易，但要显示内容多，而且数码管不能显示字母。方案二：采用液晶LCD1602显示，可
11、以显示所有字符及自定义字符，并能同时显示多组数据汉字，字符清晰。由于自身具有控制器，不但可以减轻主单片机的负担，而且可以实现菜单驱动方式的显示结果，实现编辑模块全屏幕编辑的功能，达到友好的人机界面。用液晶1602显示，能解决LED只能显示数字等几个简单字符的缺点，接口电路简单，性能好，效果多，控制方便，显示的方式多。比较上述两种方案，采用方案二。3 模块原理与芯片介绍3.1 模块原理3.1.1 DDS模块原理DDS的工作原理是以数控振荡器的方式产生频率、相位可控制的正弦波。电路包括基准时钟、频率累加器、相位累加器、幅度/相位转换电路、D/A转换器和低通滤波器。频率累加器对输入信号进行累加运算，
12、产生频率控制数据X（frequency data或相位步进量）。相位累加器由N位全加器和N位累加寄存器级联而成，对代表频率的2进制码进行累加运算，是典型的反馈电路，产生累加结果Y。幅度/相位转换电路实质上是一个波形寄存器，以供查表使用。读出的数据送入D/A转换器和低通滤波器5。DDS的理论基础是Nyquist抽样定理。抽样定理内容是：当抽样频率大于等于模拟信号频率的2倍时，可以由抽样得到的离散信号无失真地恢复原始信号。在DDS中，这个过程被颠倒过来了。DDS不是对一个模拟信号进行抽样，而是一个假定抽样过程已经发生且抽样的值已经量化完成，如何通过某种映射把已经量化的数值送到D/A及后级的低通滤波
13、器重建原始信号的问题。DDS正弦输出原理框图如图3所示：频率控制字相位累加器波形乘储器数模转换器低通滤波器图3 正弦输出的DDS原理框图对于计数容量为2N相位累加器和具有M个相位取样点的正弦波波形存储器，若频率控制字为K，输出信号频率为，参考时钟频率为，则DDS系统输出信号的频率为 =k/；输出信号频率的频率分辨率为=/由奈奎斯特采样定理可知，DDS输出的最大频率为=/2频率控制字可由以上公式推出：K=f o/。根据Nyquist 准则, 允许输出的最高频率为 =/2 , 但考虑到低通滤波器的特性和设计难度以及对输出信号杂散的抑制,实际输出的最高频率仍能达到0.4。可见,DDS 具有输出频率相
14、对带宽较宽的特点。DDS 的频率精度由相位累加器的位数N 决定。理论上,只要增加相位累加器的位数N 即可获得任意小的频率分辨率。目前,大多数DDS 的分辨率在1Hz 数量级,许多可达到0. 001Hz。DDS 的诸多优点使它得到了非常广泛的应用,现在国外已经有许多非常成熟的DDS 芯片。如美国QUALCOMM公司的Q2334，Q2220；STANFORD公司的STEL-1175，STEL-1180；AD公司的AD7008，AD9850，AD9854，AD9850，AD7329，TI公司的TLC548，TLC549，TLV5616，TLV5580等。其中,AD9850 是美国AD公司生产的一款典
15、型的DDS 芯片。它的最高时钟为125MHz。然而，AD9851内部有六倍频器，工作时钟可达200M。本正弦信号发生器的设计正是用AD9850 作为DDS 的核心，外部晶振为100MHz。本系统设计的DDS模块的PCB图如图4所示：图4 DDS模块的PCB图3.1.2 液晶显示模块液晶模块采用的是液晶LCD1602字符型液晶，字符型液晶显示模块是一种专门用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模块。1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日
16、文假名等，每一个字符都有一个固定的代码，比如大写的英文字母“A”的代码是01000001B（41H），显示时模块把地址41H中的点阵字符图形显示出来，我们就能看到字母“A”，1602LCD分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别，两者尺寸差别如图5所示。图5 液晶模块图 1602LCD主要技术参数如表1所示。表1 1602LCD主要技术参数性能指标参数显示容量162个字符芯片工作电压4.55.5V工作电流2.0mA(5.0V)模块最佳工作电压5.0V字符尺寸2.954.35(WH)mm引脚功能说明1602LCD采用标准的14脚
17、（无背光）或16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表2所示:表2 1602LCD引脚接口说明编号符号引脚说明编号符号引脚说明1VSS电源地9D2Data 1/02VDD电源正极10D3Data 1/03VL液晶显示偏压11D4Data 1/04RS数据/命令选择12D5Data 1/05R/W读/写选择13D6Data 1/06E使能信号14D7Data 1/07D0Data 1/015BLA背光源正极8D1Data 1/016BLK背光源负极第1脚：VSS为地电源。第2脚：VDD接5V正电源。第3脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼
18、影”，使用时可以通过一个10K的电位器调整对比度。第4脚：RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。第5脚：R/W为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当RS和R/W共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当RS为低电平R/W为高电平时可以读忙信号，当RS为高电平R/W为低电平时可以写入数据。第6脚：E端为使能端，当E端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。第714脚：D0D7为8位双向数据线。第15脚：背光源正极。第16脚：背光源负极。 LCD1602液晶显示模块直接与单片机AT89S52相连接，其接线原理图6如下：图6 LCD接线原理图3.2 芯
19、片介绍3.2.1 芯片AT89S52介绍AT89S52是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k Bytes ISP(In-system programmable)的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准 MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S52可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。AT89S522具有如下特点：40个引脚，8k Bytes Flash片内程序存储器，256 bytes的随机存取数据存储器
20、（RAM），32个外部双向输入/输出（I/O）口，5个中断优先级2层中断嵌套中断，2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，看门狗（WDT）电路，片内时钟振荡器。AT89S52功能引脚图如图7所示：图7 AT89S52引脚图AT89S52单片机主要功能特性： 与MCS-51单片机产品兼容 8K字节在系统可编程Flash存储器 1000次擦写周期 全静态操作：0Hz33Hz 三级加密程序存储器 32个可编程I/O口线 三个16位定时器/计数器 八个中断源 全双工UART串行通道 低功耗空闲和掉电模式 掉电后中断可唤醒 看门狗定时器 双数据指针 掉电标识符单片机AT89S52的接口及引脚功
21、能：（1）：接+5V电源。 （2）：接电源地。(3)P0 口：P0口是一个8位漏极开路的双向I/O口。作为输出口，每位能驱动8个TTL逻辑电平。对P0端口写“1”时，引脚用作高阻抗输入。当访问外部程序和数据存储器时，P0口也被作为低8位地址/数据复用。在这种模式下，P0具有内部上拉电阻。在 flash编程时，P0口也用来接收指令字节；在程序校验时，输出指令字节。程序校验时，需要外部上拉电阻。(4)P1 口：P1 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p1 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P1 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被
22、外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流（IIL）。在flash编程和校验时，P1口接收低8位地址字节。此外，P1.0和P1.2分别作定时器/计数器2的外部计数输入（P1.0/T2）和时器/计数器2的触发输入（P1.1/T2EX），具体引脚功能如表3所示。表3 P1口引脚及其功能引脚号第二功能P1.0T2（定时器/计数器T2的外部计数输入），时钟输出P1.1T2EX（定时器/计数器T2的捕捉/重载触发信号和方向控制）P1.5MOSI（在系统编程用）P1.6MISO（在系统编程用）P1.7SCK（在系统编程用）（5）P2 口：P2 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，P2 输出缓
23、冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P2 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流。（6）P3 口：P3 口是一个具有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，p2 输出缓冲器能驱动4 个TTL 逻辑电平。对P3 端口写“1”时，内部上拉电阻把端口拉高，此时可以作为输入口使用。作为输入使用时，被外部拉低的引脚由于内部电阻的原因，将输出电流。其引脚功能如表4所示。表4 P3口引脚及其功能引脚号第二功能P3.0RXD（串行输入）P3.1TXD（串行输出）P3.2 (外部中断0)P3.3 (外部中断0)P3.4T0（定时
24、器0外部输入）P3.5T1（定时器1外部输入）P3.6 (外部数据存储器写选通)P3.7 (外部数据存储器写选通)（7）RST: 复位输入。晶振工作时，RST脚持续2 个机器周期高电平将使单片机复位。看门狗计时完成后，RST 脚输出96 个晶振周期的高电平。特殊寄存器AUXR(地址8EH)上的DISRTO位可以使此功能无效。DISRTO默认状态下，复位高电平有效。（8）ALE/：地址锁存控制信号（ALE）是访问外部程序存储器时，锁存低8 位地址的输出脉冲。在flash编程时，此引脚（）也用作编程输入脉冲。在一般情况下，ALE 以晶振六分之一的固定频率输出脉冲，可用来作为外部定时器或时钟使用。然
25、而，特别强调，在每次访问外部数据存储器时，ALE脉冲将会跳过。如果需要，通过将地址为8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作将无效。这一位置“1”，ALE 仅在执行MOVX 或MOVC指令时有效。否则，ALE 将被微弱拉高。这个ALE 使能标志位（地址为8EH的SFR的第0位）的设置对微控制器处于外部执行模式下无效。（9）:外部程序存储器选通信号（）是外部程序存储器选通信号。当 AT89S52从外部程序存储器执行外部代码时，在每个机器周期被激活两次，而在访问外部数据存储器时，将不被激活。（10）/VPP:访问外部程序存储器控制信号。为使能从0000H 到FFFFH的外部程序存储器读取指令，必
26、须接GND。为了执行内部程序指令，应该接VCC。在flash编程期间，也接收12伏VPP电压。（11）XTAL1:振荡器反相放大器和内部时钟发生电路的输入端。（12）XTAL2:振荡器反相放大器的输出端。3.2.2 芯片AD9850介绍AD9850是美国AD公司生产的高集成度DDS芯片，采用CMOS工艺，其功耗在33 V供电时仅为155MW，扩展工业级温度范围为-4080，采用28引脚的SSOP表面封装形式。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。可编程DDS系统的核心是相位累加器，它由一个加法器和一个N位相位寄存器组成，N一般为2432。每来一个外部参考
27、时钟，相位寄存器便以步长M递加。相位寄存器的输出与相位控制字相加后可输入到正弦查询表地址上。正弦查询表包含一个正弦波周期的数字幅度信息，每一个地址对应正弦波中0360。范围的一个相位点。查询表把输入地址的相位信息映射成正弦波幅度信号，然后驱动DAC以输出模式量。相位寄存器每过2N/M 个外部参考时钟后返回到初始状态一次，相位地正弦查询表每消费品一个循环也回到初始位置，从而使整个DDS 系统输出一个正弦波。输出的正弦波周期 =2N/M，频率=M/2N，、 分别为外部参考时钟的周期和频率。在125 MHz的系统时钟下，AD9850中32位的频率字输入可使输出信号的频率分辨率达到0029 Hz，并具
28、有5位的相位字输入，允许相位按增量180，90，45，225，1125或这些值的组合进行调整。芯片对输入的标准正弦波，进行直接数字合成。输入信号频率最高为fclk=125 MHz，可生成0fclk2范围内的任意频率的正弦波和方波。AD9850在接上时钟电路之后，就可以产生一个频率和幅值都可编程控制的模拟正弦波输出，此正弦波可直接用作信号发生器，或者经过内部的高速比较器转换为方波输出。AD9850的组成框如图8所示：微机控制相 位控 制 字频 率控 制 字相位累加器相位寄存器DAC正 弦查询表LPF比较器图8 AD9850的组成框图图4中层虚线内是一个完整的可编程DDS 系统，外层虚线内包含了A
29、D9850 的主要组成部分。AD9850 的各引脚功能和引脚排列如图9所示。图9 AD9850引脚图D0D7：8 位数据输入口，可给内部寄存器装入40 位控制数据。W-CLK：字装入信号，上升沿有效。FQ-UD：频率更新控制信号，时钟上升沿确认输入数据有效。CLKIN：外部参考时钟输入。AGND：模拟地。AVDD：模拟电源(+5)。DGND：数字地。DVDD：数字电源(+5)。RSET、DAC：外部复位连接端。QOUT：内部比较器负向输出端。QOUTB：内部比较器正向输出端。VINN：内部比较器的负向输入端。VINP：内部比较器的正向输入端。DACBL：DAC 旁路连接端。IOUTB：“互补”
30、DAC 输出。IOUT：内部DAC 输出端。RESET：复位端。3.2.3 运算放大器OP37介绍OP37芯片是一种低噪声，非斩波稳零的单运算放大器集成电路。由于OP37具有非常低的输入失调电压（10nV）,所以OP37在很多场合不需要额外的调零措施。OP37也具有输入偏置电流低和开环增益高的特点，这种低失调、高开环增益的特性使得OP37 特别适用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号等方面。同时，OP37的增益带宽积为63MHz，可用于高频信号电路中。，由于本系统中方波信号带宽为4MHz，而OP37的带宽达到了63MHz，用OP37足够可以实现了。 （1）主要特点：超低偏压：150uV最大
31、；低输入偏置电流：1.8nA；低失调电压漂移：0.2n uV/；超稳定，时间：2uV/month最大；高电源电压范围：3V至22V。高开环增益：1.8万；优秀的CMRR：126dB（供11V电压）（2）管脚介绍：1和8为偏置平衡，2为反向输入端，3为正向输入端，4接负电源，5空脚，6为输出，7接正电源。OP07管脚图如图10所示：图10 OP37管脚图4 正弦信号发生器的设计4.1 单元电路设计4.1.1单片机AT89S52的设计AT89S52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80C51
32、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AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节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2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52 可降至0Hz 静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM
33、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。最小系统如图11所示： 图11 AT89S52最小系统4.1.2 液晶显示电路设计通过液晶1602显示输出波形的，通过DDS模块将输出的模拟信号拟信号转换成转换成数字信号显示在液晶上。液晶显示电路如图12所示：图12 液晶显示电路4.1.3 DDS模块设计设计DDS模块主要作用是让它能够产生正弦波，方波，三角波。本系统设计的DDS 模块由频率控制字、相位累加器、正弦查询表、D/ A 转换器和低通滤波器组成。AD9850 输出的阶梯模拟电压波, 最后由低通滤波器将其平滑为连续的正弦信号。然后经过比较器。将正弦波转换成方波
34、。正弦波，方波电路图如图13所示：图13 正弦波、方波产生电路 由于DDS模块自身无法产生方波，所以通过转换电路将方波转换成三角波能产生方波的电路很多，如门电路，集成运放或555定时器组成的多谢振荡器均能产生方波。再经过积分电路产生三角波，本系统采用的是有集成运放OP37组成的方波-三角波产生电路。（2）方波三角波转换电路如图14所示：图14 方波三角波转换电路4.1.4 正弦波的扫频设计扫频是指在一定范围内，频率连续不断的变化。扫描频率是场频和行频统的统称。场频又称为“垂直扫描频率”或“刷新率” ，行频又称为“水平扫描频率”，和扫描频率密切相关的参数是显示器的带宽，场频和行频越高，带宽就越大
35、，扫描频率和带宽是显示器的一个综合指标，一定程度上反映了显示器的定位。本系统主要是利用单片机来进行编写程序，通过按键控制来实现正弦波的扫频。要求以1KHz为步进，从1KHz30MHz实现扫频。程序如下：if(K5=0) Delay(15);if(K5=0)flag=1; while(flag) Frequency_Out_9850=Frequency_Out_9850+1000; Write_9850(); Delay(500); if(Frequency_Out_9850=30000000) flag=0;4.2 软件设计流程本系统采用AT89S52单片机，用模块及外接电路来产生三种波形，并
36、通过编程来进行扫频以及波形频率的改变。具体功能有：（1）以大、小步进的频率相加减；（2）各种参数的设定；（3）复位；（4）正弦波输出扫频，频率范围从1KHz30MHz。软件调试后，通过编程器下载到AT89S52芯片中，然后插到系统中即可独立完成所有的控制。系统软件总体流程图与LCD显示流程图分别如图15和图16所示：开 始初始化频率设置DDS控制正弦波输出清 屏有 键按 下开 始LCD初始化等待LCD就绪检查BUSY是否为0向LCD写字母向LCD写数据返回函数图15总体流程图 图16 LCD显示流程图 5 正弦信号发生器的调试5.1测试仪器测量仪器：稳压电源、示波器、数字万用表。5.2 测试过
37、程首先，要编写AT89S52单片机程序，通过带有下载器的单片机最小系统来调试程序。要实现任意频率程序设计需要有如下模块：单片机AT89S52、液晶LCD1602、DDS模块、键盘。硬件调试分为模块测试，主要有波形转换电路，单片机AT89S52、液晶LCD1602、DDS模块等。通过系统联调，得出正弦波的系统参数。测试正弦波参数数据如表5所示：表5 测试正弦波参数数据 测试频率幅值实际频率频率误差测试频率幅值实际频率频率误差11.110200K1.261964K101.159.80.2500K1.214982K1001.22991800K1.188022K5001.3250221M1.11999
38、1K1K1.3399643M0.982.981K10K1.339.9915M0.854.991K50K1.3150.1210M0.81100100K1.2999.9011M0.7810.964K 图17为所测正弦波，频率范围为1Hz 15MHz，幅值范围为0.1V2V。图17正弦波图形图18为所测方波，其频率范围为1Hz4MHz，幅值范围为4V6V。图18 方波图形图19为所测三角波，频率范围1Hz1MHz，幅值范围0.01V1V。图19 三角波图形图20为所测正弦波扫频信号，其频率范围1KHz10MHz，幅值范围0.1V2V。图20 正弦波扫频信号图形5.3 测试结果系统要求指标均已达到要求
39、：（1）能产生正弦波，方波，三角波；（2）三种波的频率均可调，尤其是正弦波；（3）实现正弦波的扫频，扫频范围1KHz10MHz；（4）正弦波的幅值变化范围是0.1V2V；（5）液晶显示也实现。6 结束语通过这次毕业设计，使我深刻地认识到学好专业知识的重要性，也充分认识到了了理论联系实际的区别，经过大学4年的学习，进一步加深了我对专业知识的了解和提高了动手的能力。虽然在这次设计中对于所学知识的运用和衔接还不够熟练，作品完成的还不是很好。但是我将在以后的工作和学习中继续努力、不断完善。这个设计是对我们过去所学知识的系统提高和扩充的过程，为今后的发展打下了良好的基础。参考文献1 古天祥.电子测量原理
40、M .机械工业出版社.20042 张厥盛,郑继禹,万心平. 锁相技术M . 西安:西安电子科技大学出版社, 20053 谢仁宏, 是湘全.基于DDS的低相噪频率综合源设计J .现代雷达, 20034 王永.DDS在任意波形发生器中的应用J.仪表技术.2001 (4) 5 樊秀云.基于DDS的扫频信号发生器J .山西电子技术.2002（05）6 陆静.基于DDS芯片的扫频信号源的设计J .煤矿机械.2006（08）7 康华光电子技术基础模拟部分M北京：高等教育出版社，20028 仙金主编 51单片机及其C语言汇编程序开发实例M 清华大学出版社，20089 康华光电子技术基础数字部分M 北京：高等
41、教育出版社，200010 边春元.单片机应用开发实用子程序M. 人民邮电出版社. 200511 张毅坤.单片微型计算机原理及应用M. 西安电子科技大学出版社200512 王兆月.微型计算机接口技术M. 机械工业出版社 .200613 沈晋源，韩志军，王振波单片机应用系统设计一入门向导与设计实例M 北京：机械工业出版社，200514 christoph Rauscher . Fundamentals of spectrum Analysis,Rohde & Schwarz GmbH &Co.KG,200315Agilent Technologies: ESA Spectrum Analyzers
42、 Documentation Set,2003附录：附录1：源程序附录2：总体原理设计图致 谢本次设计和毕业论文的设计工作中，我的导师雷丽老师对论文提出了宝贵的意见和辅导。她循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪, 从课题的选题到结束给予了我悉心指导，多次询问论文进程，并为我指点迷津，帮助我开拓设计思路。她对知识的灵活运用，对工作的认真负责的态度和勇于克服困难的精神，给了我很大的帮助，使我有足够的信心和勇气去完成自己的毕业设计。在此我表示由衷的感谢！同时我还要感谢所有在毕业设计期间给予我帮助的老师、同学和朋友们，感谢学校为我们提供的各种资源，你们的支持是我完成毕业设计的力量源泉之一。由于时间和知识水平所限，论文中必然会有一些疏漏和不妥之处，恳请各位老师和同学批评指正。
