天津工业大学本科毕业论文 第三章
图3-2 SPCE061A LQFP80封装引脚排列图
表3-1 SPCE061A管脚描述
管脚名称 管脚编号 IOA[15:8] 46~39 IOA[7:0]
34~27
类型
描述
输入输出 IOA[15:8]：双向IO端口
输入输出 IOA[7:0]：通过编程，可设置成唤醒管脚
IOA[6:0]：与ADC Line_In输入共用
IOB[15:11] 50~54 IOB10 IOB9 IOB8 IOB7 IOB6 IOB5 IOB4 IOB3 IOB2 IOB1 IOB0
57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67
输入输出 IOB[15:11] ：双向IO端口。IOB10~0除用作普通的IO
端口，还可作为：
输入输出 IOB10：通用异步串行数据发送管脚Tx 输入输出 IOB9：TimerB脉宽调制输出管脚BPWMO 输入输出 IOB8：TimerA脉宽调制输出管脚APWMO 输入输出 IOB7：通用异步串行数据接收管脚Rx 输入输出 IOB6：双向IO端口
输入输出 IOB5：外部中断源EXT2的反馈管脚 输入输出 IOB4：外部中断源EXT1的反馈管脚 输入输出 IOB3：外部中断源EXT2 输入输出 IOB2：外部中断源EXT1 输入输出 IOB1：串行接口的数据传送管脚
IOB0：串行接口的时钟信号
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天津工业大学本科毕业论文 DAC1 DAC2 X32I X32O VCOIN AGC MICN MICP V2VREF
12 13 2 1 70 16 19 21 14
输出 输出 输入 输出 输入 输入 输入 输入 输出
DAC1数据输出管脚 DAC2数据输出管脚 32768Hz晶振输入管脚 32768Hz晶振输出管脚 PLL的RC滤波器连接管脚 AGC的控制管脚 麦克风负向输入管脚 麦克风正向输入管脚
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电压源2.0V产生5mA的驱动电流，可用作外部ADC Line_In通道的最高参考输入电压，不可作为电压源使用
MICOUT OPI VEXTREF VMIC VADREF VDD VSS VDDIO VSSIO AVDD AVSS RESET SLEEP ICE ICECLK ICESDA TEST ROMT N/C N/C N/C
18 17 23 25 22 5,69
输出 输入 输入 输出 输出 输入
麦克风1阶放大器输出管脚，管脚外接电阻决定AGC增益倍数
麦克风2阶放大器输入管脚
ADC Line_In通道的最高参考输入电压管脚 麦克风电源
AD参考电压(由内部ADC产生) 逻辑电源的正向电压 逻辑电源和IO口的参考地 IO端口的正向电压管脚 IO端口的参考地
模拟电路（A/D、D/A和2V稳压源）正向电压 模拟电路（A/D、D/A和2V稳压源）参考地 低电平有效的复位管脚 睡眠模式(高电平激活) 激活ICE(高电平激活) ICE串行接口时钟管脚
测试模式时接高电平，正常模式时接地GND或悬浮 测试闪烁存储器，正常模式时悬浮 正常使用时接地 正常使用时接地 正常使用时接地
程序保密设定脚。用户慎重使用。
10,26,71 输入 37,38,56 输入 35,36,48 输入 24 15 68 49 7 8 9 3 47 55 4 6
输入 输入 输入 输出 输入 输入 输入 输入 输入 输入 输入 输入
输入输出 ICE串行接口数据管脚
PFUSE,PVIN 20,11
由于SPCE061A内置有2K字的SRAM和32K字的内存FLASH，能满足本系统数据处理及液晶显示所需数据的存储要求CPU时钟频率高达49.152MHz，能满足速度要求；集成有7通道10位电压模数转换器ADC，可以满足系统采样
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调制信号的要求；一片凌阳SPCE061A单片机就可以完成整个系统的主要功能，基本不需要扩展其他器件，不仅体积小而且可靠性高。而且凌阳单片机具有C语言风格的汇编语言，有与标准C兼容的C语言，C语言函数可以与汇编函数互相调用，使其开发更加容易，实现整个系统更加简单。
3.2 正弦信号发生器
采用了直接数字频率合成技术，可采用ADI公司的DDS集成芯片AD9850。 AD9850是AD公司生频率合成器，主要由可编程DDS系统、产的最高时钟为125 MHz、采用先进的CMOS技术的直接高性能模数变换器（DAC）和高速比较器3部分构成，能实现全数字编程控制的频率合成。
图3-3 AD9850的原理框图
AD9850内含可编程DDS系统和高速比较器，可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，由一个加法器和一个N位相位寄存器组成，N一般为24～32。每来一个外部参考时钟，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0°～360°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输出模拟量。
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，相应
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地正弦查询表。 每经过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。输出的正弦波频率为： fout?M?fc2N （3-1） fc为外部参考时钟频率。 AD9850有40位控制字，32位用于频率控制（低32位），5位用于相位控制，1位用于电源休眠( Powerdown) 控制，2位用于选择工作方式。这40 位控制字可通过并行或串行方式输入到AD9850。 在并行装入方式中，通过8 位总线D0-D7将数据输入到寄存器，在W- CLK的上升沿装入8位数据，并把指针指向下一个输入寄存器，在重复5次之后再在FQ-UD上升沿把40位数据从输入寄存器装入到频率/相位数据寄存器(更新DDS 输出频率和相位) ，同时把地址指针复位到第一个输入寄存器。AD9850的复位(RESET) 信号为高电平有效，且脉冲宽度不小于5 个参考时钟周期。AD9850的参考时钟频率一般远高于单片机的时钟频率（本人所用为单片机89C51，使用12M晶振），因此AD9850 的复位(RESET)端可与单片机的复位端直接相连。 图3-4 AD9850引脚图 AD9850系统时钟的最高频率可达180MHz。为了提高系统的电磁兼容能力，AD9850内部集成了一个6倍频器，降低了所需外接时钟频率。若外部介入的参考频率选用20MHz，则经AD9850内部6倍频后，系统时钟频率相当于120MHz。
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由频率合成公式可计算出，在此时钟下的输出频率分辨率为：
?f0?120?106232 Hz=0.0279 （3-2）
最大输出频率为系统时钟频率120MHz，远超出本题100Hz的步进值，1kHz～10MHzs的要求。
AD9851内部有5个8位输入数据寄存器，其中32位用于装载频率控制字FSW。时序通过对32位控制字的赋值可精确控制最终合成的信号频率fo。FSW与fo之间的转换公式为：
f0??f0?FSW （3-3）
其中方波信号可由AD9850芯片产生的正弦信号经内部高速比较器便可得到，至于三角波信号可由方波信号经积分器积分后即可得到。
图 3-5 AD9850的组成框图
本设计中40 位控制字通过串行方式送入AD9850。系统工作时，单片机按照用户要求输出不同的命令控制字，控制AD9850产生不同的正弦波（1KHz-10MHz），经放大后输出正弦波。
串行输入时AD9850 40 位控制字的产生方法：
每一个CLK 时钟上升沿，由控制字输入口的第8位（25 管脚）移入1 位控制位（低位先移入），40个W-CLK 移位时钟后，FQ-UD 脉冲的上升沿更新输出频率，频率控制字由下式决定
fOUT?(?PhasefCLK)232 (3-4)
其中fOUT 为AD9850 输出的频率，?Phase 为32b 的频率控制字，fCLK 为系统时钟频率。
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