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再将寄存器内的数据按并行方式依次送AD9850, 同时给出进行频率更新所需要的两个控制信号;
AD9850在两个控制信号的配合下, 根据频率更新字的内容进行频率和相位的更新,
从而产生新的信号.<BR>2 系统硬件电路的设计<BR>2. 1 PC
机与单片机的串行接口<BR>计算机串行口使用的是RS2232 电平, 采用负逻辑; 其他电路使用的是TTLöCMO S
电平. 需要进行两种电平之间的转换, 本设计中使用MAX 公司生产的低功耗、单电源双RS2232 发送接收器mAX232
完成这一功能.由于计算机串口进行异步通信时数据是按帧发送的, 每一帧可能有5～ 8 位数据,
但每帧数据前后都会加上起始位和停止位. 如果将带有起始位和停止位的数据直接送入AD9850,AD9850
不能区分哪些是真正的数据, 故需要将数据处理后再送出. 此处采用单片机来完成数据格式的转换, 并产生<BR>AD9850
工作时需要的两个控制信号〔2〕.单片机采用A TM EL 公司的高密度、非易失性存储技术生产的A T 89C2051.
它是一个低电压, 高性能CMO S 8 位单片机, 片内含2k bytes 的可反复擦写的只读程序存储器(EPROM )
和128 bytes 的随机存取数据存储器(RAM ) , 兼容标准MCS251 指令系统. 它有15 个双向输入ö输出(
IöO ) 端口, 完全满足使用需要且没有资源浪费. P1 口并行送8 位数据, P3. 7 和P3. 5 分别提供W
2CL K 和FQ 2UD<BR>脉冲.<BR>2. 2 频率相位产生电路<BR>2. 2. 1 DDS
基本原理 目前高精度频率发生器广泛采用DDS 技术, 图2 为一个典型的可编程DDS原理框图. 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. 每个时钟周期它的内容更新一次, 即每来一个时钟脉冲, 相位增量寄存器的值M
被累加到相位累加器中. 也可以说,相位寄存器的内容随时钟fc 以步长M 增加. 设相位增量寄存器中的值为00⋯01,
而相位累加器的初值为00⋯00. 当累加器为32 位时, 则需要232个时钟周期, 相位累加器才能再回零,
完成一个周期的循环. 若相位增量寄存器中的值为M , 则相位寄存器每经2nöM 个时钟周期回到初值.
相位寄存器的输出作为正弦查询表的地址输入, 每个地址对应正弦波0°～ 360°中范围的一个相位点,
而每个地址对应的单元中存有和相位对应的正弦波的幅度值. 这样, 通过正弦查询表,
把相位寄存器输出的相位地址<BR>信息变换为对应的正弦幅度信号, 再经数模转换器和低通滤波器,
形成所需的正弦波.<BR>如上所述, 若相位增量寄存器中的值为M , 则相位寄存器完成一个循环需2nöM 个时钟周期,
相应正弦查询表也经过一个循环回到初始位置, 整个DDS 系统输出一个正弦波. 也就是说, 输出正弦波的周期T0=
TC·2nöM , 或输出频率为fout= M fc<BR>2<BR>n.在实际DDS 系统中,
为了减小查询表的长度而不影响输出频率的分辨率, 采用相位截断的方法,<BR>相位累加器n 位输出并不全部加到查询表上,
而是把低位截去, 仅留高端13～ 15 位, 由相位截断引起<BR>的尖峰并不影响大多数的应用.<BR>图2 可编程DDS
系统<BR>F ig. 2 P rogrammable DDS block diagram<BR>3 6 5 第5 期黄威,
白凤山 智能测试系统中频率相位发生器的设计<BR>© 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical
Disc Co., Ltd. All rights reserved.<BR>2. 2. 2 DDS
芯片AD9850 AD9850 是用先进的DDS 技术制造的高集成度器件, 配合内部高性能和高速的数模转换器及比较器,
可实现全数字编程的频率合成器和时钟发生器. 它采用CMO S 工艺制造, 功耗小, 在时钟频率110MHz, 电源电压3.
3V 时, 功耗只有155mw; 在125MHz 时钟频率下,5 V 电源电压供电时, 功耗为380 mw. AD9850
电源电压范围为3. 3～ 5 V , 具有休眠工作模式, 此时功耗更低. AD9850 在外接精密的基准时钟源后,
可输出一个频谱纯净、频率和相位都可编程控制的正弦波, 此正弦波可直接用作频率信号源或转换成方波再输出. 其外部引脚如图3
所示.<BR> AD9850 的高速DDS 核心可提供32 位频率控制字,<BR>在125MHz
时钟频率下输出频率分辨率达0. 0291 Hz.<BR>AD9850
的电路结构允许输出频率达到时钟频率的一半,<BR>即62. 5MHz. AD9850 还提供5
位数据字用来控制输出波<BR>形相位, 允许相位按增量180°、90°、45°、22. 5°、11.
25°或这<BR>些值的组合形成的增量移动.<BR>AD9850 的输入接口比较简单, 可以用8
位并行口或<BR>串行口直接输入频率控制及相位控制数据. 在AD9850 的<BR>IOU T、IOU TB
两引脚取电流输出, 经过电流电压转换电<BR>路和低通滤波器, 在V IN P 引脚可取正弦波输出,QOU
T<BR>引脚取方波输出.<BR>图3 AD9850 引脚图<BR>F ig. 3 P IN configurat ions
of AD9850<BR>3 软件的设计<BR>3. 1 VB 程序设计<BR> VB 提供了三种方法实现串口通信,
一种是用VB 提<BR>供的具有强大功能的通信控件; 另一种方法是调用<BR>W INDOW S A P I 函数, 使用W
INDOW S 提供的通信函<BR>数编写移植性强的应用程序; 第三是利用文件的输入ö输<BR>出完成,
在本设计中的要求并不复杂, 故采用第一种方<BR>法.<BR> 在操作界面的设计上共设计了两个窗体.
一个是串<BR>口发送程序窗体, 用于频率和相位的输入, 发送控制字;<BR>图4 串口发送程序窗体<BR>F ig.
4 Fo rm s of sending data th rough serial po
rt<BR>一个是设置串口协议窗体, 用于设置串口传输的协议. 串口发送程序窗体如图4 所示.
在两个组合框<BR>中既可以直接输入文本, 也可以通过下拉列表选择.
可以产生的信号频率在时钟频率的三分之一内效<BR>果较好, 但事实上输入的频率值只要在时钟频率之内都可以转化.
初始相位的值只能在列表框中的<BR>32 种之中选择, 除此之外的值无意义, 默认值是0.
窗体右侧的文本框显示出当前的状态(发送或等<BR>待).<BR>另外的一个窗体是设置协议窗体.
可以设置串口通信的有关协议(波特率、数据位、校验、停止位<BR>等). 事实上, 由于VB 程序通过串口与单片机进行通信,
单片机的接收速率应与计算机串口的发送速<BR>率相同, 数据格式也应相同.
单片机采用多大速率和什么接收格式是在固化单片机程序的时候就确定<BR>了, 如果在此窗体上调节这些设置,
还要重新更改单片机程序.<BR>3. 2 单片机程序设计<BR>在单片机程序的设计上,
由于单片机要完成将起始位和停止位去掉的功能, 所以采用UART 的<BR>模式1〔3〕. 当单片机接收到一个字节,
就将这个字节放入内存当中, 然后将它发送回去, 作为已接收到<BR>数据的回应. 当连续五次接收到数据后关中断,
将五组数据发送到AD9850 上, 每发送一组, 提供一次<BR>写入字脉冲; 发送完五组, 提供一个频率更新脉冲,
以保证AD9850 根据控制字产生新的频率. 开中<BR>断, 单片机再次等待VB 发送新的控制字.
程序流程图见图5.<BR>4 6 5 内蒙古大学学报(自然科学版) 2004 年<BR>© 1995-2006
Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights
reserved.<BR>4 调试结果分析<BR> 由于AD9850 最高时钟频率可达125MHz,
实验<BR>中使用40MHz 晶振为AD9850 提供时钟. DDS 系统<BR>输出频率范围有一定限制,
时钟频率必须至少两倍于<BR>输出频率. 最高输出频率的实际限制约为时钟频率的<BR>三分之一.
实验测得产生信号的频率在0～ 13MHz 之<BR>间完全符合理论推测值, 但部分高频信号波形有一定<BR>失真.
其原因可能为: 1) 实验中采用的是二阶RC 无<BR>源滤波器, 滤波效果差是造成高频波形不好的主要原<BR>因之一.
2) AD9850 要求最少要做四层板, 而实验中做<BR>的是双面板, 没有专门的接地层和电源层.
未能完全按<BR>照要求完成电路板的制作, 这样可能对AD9850 的性<BR>能发挥有所限制. 3) 实验中采用40MHz
的有源晶<BR>振. 由于晶振的频率偏低,
所以产生的频率范围较窄,<BR>且干扰较大.<BR>设计的频率相位发生器不仅能应用在频率发生的<BR>场合,
经过改进也可用于高精度的测频、高精度移相、<BR>任意波形发生等场合, 应用领域广泛.<BR>参考文献:<BR>[1
] 徐振英. 数模转换器应用技术[M ]. 北京: 科学出版社,<BR>2000. 39～ 43, 206～
211.<BR>[2 ] 石雄, 杨加功. DDS 芯片AD9850 的工作原理及其与单片<BR>机的接口[J ].
国外电子元器件, 2001, 5: 53～ 56.<BR>[ 3 ] 吴金戌, 沈庆阳, 郭庭吉. 8051
单片机实践与应用[M ].<BR>北京: 清华大学出版社, 2002. 83～
123.<BR>图5 单片机程序流程图<BR>F ig. 5 F low chart of m icrocomputer p
rogram<BR>(责任编委 李树华)<BR>Design of the F requency and Phase
Generato r<BR>in the In telligen t T est System<BR>HUAN GW
ei,BA I Feng2shan<BR>(D ep a rtm en t of E lectron ics E ng
ineering , Colleg e of S ciences and T echnology ,<BR>N eiM
ong ol U n iversity , H ohhot 010021, PR C)<BR> Abstract: The
signal generato r of h igh p recision f requency and phase
based on p rogramm ab le<BR>DDS AD9850 is described. The con t
ro l data f rom the PC′s serial po rt is sen t to an A T
89C2051<BR>th rough a MAX232 u sed as elect ric level
conversion. The p rocesso r t ran sfo rm s these data fo rm
at<BR>and sends them to an AD9850 fo r generat ing a signal
needed.<BR>Key words: serial comm un icat ion;AD9850; f
requency and phase generate;A T 89C2051<BR>5 6 5 第5 期黄威,
白凤山 智能测试系统中频率相位发生器的设计<BR>© 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical
Disc Co., Ltd. All rights reserved. </TD></TR>
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href="http://www.in70.cn/notebook/moban5_detail.asp?userid=5572&docid=9320#">评论(3)</A> </DIV></TD></TR>
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<TD class=f2 colSpan=2 height=20>- 由 <STRONG>canor</STRONG>
评论于<EM>2006-6-19 2:34:14</EM></TD></TR>
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width="98%"> 你好，我也是做这个毕业设计的。论文已经写完了，现在正在翻译英文说明书，痛不堪言，你的翻译还在吗？能不能借我看看。我的邮箱是canorcheng@sohu.com</TD></TR>
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<TD class=f2 colSpan=2 height=20>- 由
<STRONG>allen_1983</STRONG> 评论于<EM>2006-5-21
11:42:55</EM></TD></TR>
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<TD width="2%"> </TD>
<TD class=black
width="98%"> 兄弟~同是天涯沦落人啊~我的毕业论文和你惊人的相似啊~不知道可不可以和你分享下你的资料~尤其是英文资料~我也是用AD9850的~做一个正弦波信号源的软件设计~<BR> 如果行的话~请把英文资料发我邮箱里去~allen1983223@yahoo.com.cn同时我也可以把我的资料共享给你~</TD></TR>
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<TD class=f2 colSpan=2 height=20>- 由
<STRONG>allen_1983</STRONG> 评论于<EM>2006-5-21
11:42:46</EM></TD></TR>
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width="98%"> 兄弟~同是天涯沦落人啊~我的毕业论文和你惊人的相似啊~不知道可不可以和你分享下你的资料~尤其是英文资料~我也是用AD9850的~做一个正弦波信号源的软件设计~<BR> 如果行的话~请把英文资料发我邮箱里去~allen1983223@yahoo.com.cn同时我也可以把我的资料共享给你~</TD></TR>
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