景德镇陶瓷学院本科生毕业设计（论文）
图2-6 AD9850内部结构
AD9850在接上精密时钟源和写入频率相位控制字之后就可产生一个频率和相位都可编程控制的模拟正弦波输出,此正弦波可直接用作频率信号源或经内部的高速比较器转换为方波输出。在125MHz的时钟下, 32位的频率控制字可使AD9850的输出频率分辨率达0.0291Hz;并具有5位相位控制位,而且允许相位按增量180°、90°、45°、22.5°、11.25°或这些值的组合进行调整。 2.4.2 AD9850的控制字与控制时序
AD9850有40位控制字, 32位用于频率控制,5位用于相位控制, 1位用于电源休眠(Power down)控制, 2位用于选择工作方式。这40位控制字可通过并行方式或串行方式输入到AD9850,图2-7是控制字并行输入的控制时序图,在并行装入方式中,通过8位总线D0?D7将可数据输入到寄存器,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。接着在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,连续5个W-CLK上升沿后, W-CLK的边沿就不再起作用,直到复位信号或FQ-UD上升沿把地址指针复位到第
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一个寄存器。
图2-7 控制字并行输入时序
图2-8 控制字串行输入的时序图
在串行输入方式,W-CLK上升沿把25引脚的一位数据串行移入,当移动40位后,用一个FQ_UD脉冲即可更新输出频率和相位。图2-8是相应的控制字串行输入的控制时序图。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,因此AD9850的复位(RESET)端可与单片机的复位端直接相连。
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表2-1 AD9850串行装载的数据结构 位代号 功能 位代号 功能 位代号 功能 位代号 功能 Freq-b0 W0 (LSB) W10 Freq-b10 W20 Freq-b20 W30 Freq-b30 Freq-b31 W1 Freq-b1 W11 Freq-b11 W21 Freq-b21 W31 (MSB) W2 Freq-b2 W12 Freq-b12 W22 Freq-b22 W32 Control W3 Freq-b3 W13 Freq-b13 W23 Freq-b23 W33 Control W4 Freq-b4 W14 Freq-b14 W24 Freq-b24 W34 Power-Down Phase-b0 W5 Freq-b5 W15 Freq-b15 W25 Freq-b25 W35 (LSB) W6 Freq-b6 W16 Freq-b16 W26 Freq-b26 W36 Phase-b 1 W7 Freq-b7 W17 Freq-b17 W27 Freq-b27 W37 Phase-b 2 W8 Freq-b8 W18 Freq-b18 W28 Freq-b28 W38 Phase-b 3 W9 Freq-b9 W19 Freq-b19 W29 Freq-b29 W39 Phase-b4 在表2-1中,位W0～W31的32位是频率控制字,改变它的内容可以改变AD9850的输出频率。位W32和W33用于工厂测试,应向这两位赋0。位W34用来控制AD9850的上电和掉电,当不需要输出信号时,通过打这一位置1来实现掉电。位W35～W39的5位是相位控制字,改变它的内容可以改变AD9850的输出相位。串行装载时,AD9850的D7引脚和W_CLK引脚组成同步串行接口,这个接口可以直接与89S52相接连。40位控制/数据字通过AD9850的D7引脚在W_CLK引脚的脉
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冲信号上升边沿作用下分40次装入。W0在前,W39在后,依次装入。完成40位控制/数据字的装载后,FQ_UD引脚的脉冲信号上升沿刷新AD9850的工作状态,同时复位寄存器指针,准备下一次位控制/数据字的装入。 2.4.3 AD9850频率稳定度及频率准确度
大连理工学院曾做过关于AD9850正弦信号发生器实验，以下是频率输出测试记录表2-2：
表2-2 信号发生器频率输出测试记录：
标称值 /KHz 5 实测频率/KHz 注：每一标称值测量6次 4.993 4.992 5.002 5.004 5．005 评价值 /KHz 准确度 % 0.006 0.01 0.01 4.9994.9993 8 0.9981 1．001 1.002 0.997 0.991 1.005 0.9991 5 1001.1002.1000 999.6 999.8 998.5 999.3 1000.1 1 3 从表2.2可看出，AD9850的频率准确度达到10-4级。由于一般频率稳定度都至少比准确度在数值上小一个等级，因此频率稳定度可达到10-5级，符合目标要求。
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3 基于DDS的信号源硬件设计
基于DDS的函数信号源的硬件电路从结构上可以分为DDS核心、单片 机控制器、接口电路、输入输出电路、放大电路、积分电路、显示电路、采样与A/D转换模块、电源模块等。AD9850有两种与微机并行打印口相连的评估版,并配有Windows下运行的软件,可以作为应用参考,但运用单片机实现对DDS的控制与微机实现的控制相比,具有编程控制简便、接口简单、成本低、容易实现系统的小型化等优点,因此普遍采用MCS单片机作为控制核心来向AD9850发送控制字。
3.1 系统总体硬件框图
本系统设计由MSC单片机、DDS芯片AD9850、LED驱动芯片MAX7219、低通滤波器、A/D转换电路、积分电路、放大电路、电源以及其他外围电路组成,系统硬件组成框图如图3-1所示。
3-1 系统硬件组成框图
其中,单片机用来实现对整个系统的控制,本设计选用的是性价比高、低功
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