文献综述-基于c8051单片机的双相信号发生器软件设计.doc

文献综述毕业设计题i :基于C8051单片机的双相信号发生器软件设计基于C8051单片机的双相信号发生器软件设计陆斌（08 电子信息（2）班 Xb08610209）1前言当今是科学技术及仪器设备高度智能化飞速发展的信息社会，电子技术的进步， 给人们带来了根本性的转变中国电子测量仪器，随着世界高科技发展的潮流，走进 了高科技发展的道路，为我国国民经济、科学教育、特别是国防军事的发展做出了巨 大贡献我国电子测量仪器在若干重大的领域中取得了突破性进展，为我国电子测量 仪器走向世界水平奠定了良好的基础在21世纪的今天，双相信号发生器获得了广泛的应用和快速的发展⑴双相信 号发生器作为电子技术领域中最基本的电子仪器，广泛应用于航空航天测控、通信系 统、电子对抗、电子测量、科研等各个领域中它能满足测试系统的多种要求，成为 了系统综合测试中不可缺少的组成部分而且，随着科技进步，双相信号发生器作为 普遍的实验信号源⑵，在当今的电子实验设计中起到了举足轻重的作用本论文主要研究开发一个基于8OC51FO2O单片机的实验用双相信号发生器⑶，即 为两路信号发生器对于某一路信号而言，它能产生某些特定的周期性时间函数波形 （正弦波、方波、三角波、锯齿波）信号，并且根据具体的要求，能相应的调频、调 幅、调相。

对于两路信号而言，不但可以进行波的调节，而且在对比实验测试中，能 得到更直观的实验现象2DDS技术是双相信号发生器的关键技术DDS技术即采用直接数字合成（Direct Digital Frequency Synthesizer） o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DDS技术频率分辨率高、转换速度 快、信号纯度高、相位可控、输出信号无电流脉冲叠加、输出可平稳过渡且相位可保 持连续变化⑷近年来绝大多数函数信号发生器都用的是DDS技术，比起采用传统的直接频 率合成法直接合成、锁相环间接频率合成（PPL）技术，利用DDS原理技术的信号发生 器产生的频率的稳定度、精确度都要高，而且容易控制、成本低廉⑹随着DDS技 术的不断发展，DDS技术已经逐渐成为信号发生器中必不可少的一•项关键技术⑶。

3 DDS原理理论分析与计算DDS原理是一利能够使得步进值可以更小、精度更高的算法知DDS原理如图1 所示DDS原逗他图图1 DDS原理框图假设时钟为2MHz,数据保持寄存器选择N Bit,在时钟苏.动下，累加器输出结 果S被反馈到累加器输入端B, B和A的数据被累加到S,下一•个时钟脉冲又将S反 馈到B,再次与A累加到S,下一个时钟脉冲又将S反馈到B,如此循环累加，实现 按步进值，按时钟节拍循环累加，使得NBit数据被徐循环累加完成一•次地址循环?A N \需要的时间由时钟和步进值决定，可以由公式计算：切=*•击，从可得到r 2*10A6 “joUT = * KJobT 2人 N O当晶振（2M）和计数器Bit数N确定之后，font即与K成正比，对K的调整可 以完成对fout的设定，半N足够大时，比例常数可以很小，例如0.01,即fout等于 K的0.01倍,这样就可以实现对fout的精细调整,譬如O.OlHzo在本论文中，为了设计简单，在调整步进值step的时候设计为当step为1的时 候输出信号频率为1Hz由公式fout=fc*K/2n,式中的K=step/2m （m为累加器位数 的一半），fc为定时器溢出频率，。

为量化值的个数，在程序中m和n都为8现在 要做的工作是：已知step=l,输出频率fout=lHz,求定时•器溢出频率fc按照上面的公式很容易就可以计算出定时器溢出频率fc为65.536KHZ,周期为 15.258uso然后可以计算出定时器的初值为0xfe92实际计算的时候将会出现小数， 即使四舍五入后也会有一定的误差，下面计算这个误差：己知定时器初值为Oxfe92,定时器工作时钟频率为24M, step= 1,计算输出频率还是由上面的公式可以计算出，当step= 1的时候，输出频率为1.000576Hzo也 就是说误差为0.000576Hzo定时器实际溢出频率也可以计算出为65573.77Hzo通过设计step的值，计算出了定时器的溢出频率，但是还有两个问题需要考虑, 一是DAC0832两次写入数据时间间隔能否小于15.258us[9]；二是中断函数执行时间 是否小于15.258ns对于第一个问题，可以查询数据手册，手册中给出DAC0832输 出稳定的时间为900ns,是小于15.258us的X寸于第二个问题，定时器溢出时间需要 满足下面的公式：定时器溢出时间＞DAC输出稳定时间+中断函数执行时间即：要输出精 确的频率，需要保证两次中断的时•间间隔要大于DAC0832输出稳定时间与中断函数 执行时间之和。

4总结本课题致力于双相信号发生器的设计，以单片机C8051F020芯片和AD0832芯片 为核心，利用C语言DDS原理编程，基本实现了各个功能这其中主要包括：实现 正弦波、方波、锯齿波、三角波的转换；频率大致控制在1〜6000Hz不失真；以1.4 度为步进值做相位差调节；幅值0.5〜5V可控；此外还设置了清除键等一些热键目前市场上对双和函数信号发生器的需求量越来越大，随着科技的发展，人们对 双相信号发生器的性能也越来越高，对其测量精度、分辨率、波形的上升下降时间等 参数的要求也越来越高双相信号发生器的设计平台上还需继续创新，使其能给科学 研究、教学及其他研究领域带来方便参考文献[I]杨帮文.实用信号产生电路200例[M].北京:电子工业出版社,1998.75〜76⑵ 赵宏亮.-利实用任意波形信号发生器的设计[J].仪表技术,2008,(2): 14〜18[3] 邹振春.MCS-51系列单片机原理及接口技术京:机械工业出版社,1999.45〜47[4] L.J.Kuslmer.A Technical Tutorial on Digital Signal Synthesis. New York:Datasheet of Analog Devices,! 999.115-118[5] LJ.Kuslmer.The composite DDS-A new direct digitals synthesizer archilecture[M], New YorkJEEE Proc, 1993.255〜260[6] 薛文.DDS任意波形发生器的设计与实现[D].长春:吉林大学,2004,3〜5[7] 高泽溪，高成.直接数字频率合成器(DDS)及其性能分析[J].北京航空航天大学学报,1998,( 10):615〜618[8] 杨永华，王贤恩.基于DDS技术的数控信号源的设计[J].浙江海洋学院学报(自然科 学版),2006(2):216〜219F9]童诗白.模拟电路技术基础[M].北京:高等教育出版社,2000.171-202[10]邵世凡.模拟电子技术[M].杭州:浙江大学出版社,2007.120〜124。