飞兆杯设计报告模板

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1、数字信号发生器设计与总结报告参赛学校：南京工程学院参赛学生黄叶超指导教师：参赛院系：14数字信号发生器设计与总结报告目录一、设计任务与要求1设计任务3二、方案比较与论证方案14方案24方案的论证和选择4三．方案的设计5电路设计：5程序设计：6四．理论分析与计算13五．实际完成效果图1514数字信号发生器设计摘要波形发生器在电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域都发挥着重要的作用，当前波形发生器多采用多个锁相环构成的频率合成器,电路复杂、价格昂贵,且信号建立时间长、动态特性较差。而近年来发展起来的直接数字式频率合成器（DDS）采用高速数字电路和高速D/A转

2、换技术,具有以往频率合成器难以达到的优点,如频率转换时间短、频率分辨率高、频率稳定度高、输出信号频率和相位可快速程控切换等,因此可以很容易地对信号实现全数字式调制。而且,由于DDS是数字化高密度集成电路产品,芯片体积小、功耗低,因此可以用DDS构成高性能频率合成信号源而取代传统频率信号源产品。直接数字频率合成技术DDS是一种全数字的频率合成技术，它从相位的角度出发，直接合成所需波形，精度高，波形理想，有很大的发展空间。本设计运用单片机控制灵活的特点将单片机与DDS（直接数字频率合成技术）相结合，真正实现了波形发生器廉价化实用化高精度的特点，具有很大的发展前景。关键词：DDS技术数字信号发

3、生器单片机一、设计任务与要求设计并制作一个数字控制的信号发生器，该装置包括信号发生于控制单元，信号处理单元，信号测量单元，信号显示与存储单元等。其组成单元如图1所示：图11．基本要求（1）设计并制作出一种正弦信号发生电路，要求正弦信号的频率和幅值可调，频率调节范围为100Hz~1MHz，幅值调节范围为VPP从1V~10V。输出阻抗为50Ω。（2）设计并制作出正弦信号的控制电路，要求能控制频率输出步进或连续可调，要求最小步进值不大于100Hz，幅值也步进或连续可调，要求最小步进值不大于1V。（3）设计并制作出正弦信号的测量与显示电路，要求可以准确测量并显示出当前输出正弦波的频率和幅值，测量

4、与显示误差与实际测量结果偏差小于±1％。2.发挥部分（1）电路可以实现多种函数信号波形的输出，如：方波、三角波、锯齿波、PWM波、调幅信号、调频信号等，并能实现频率和幅值可调。（2）电路可以实现更为宽广的频率范围和幅值可调范围。并且频率和幅值具有更高分辨率的可控性。14（3）电路输出信号具有更低的噪声和更低的失真度。（4）自制信号输出液晶显示电路。（5）能够实现信号波形的存储和回放，能够与PC机之间实现信号通信。（6）其他。二、方案比较与论证方案一：采用一级D/A转换实现。直接将DDFS产生的信号作为参考电压输入到D/A中，这样D/A就成为一个数控可变增益放大器，通过改变D/A的转换数据

5、就可以控制输出幅度。方案二：数模转换和幅度控制部分采用双D/A技术，由单片机控制，第一级D/A的输出波形作为第二级D/A的基准电压源，以此来控制信号发生器的输出电压幅度。这种方法电路简单，通过软件控制，可控性强，故采用这种方案。三．电路与程序设计整体设计电路图：本信号发生器采用AT89S52作为控制芯片，该单片机应用广泛，价格低廉，且其内部含有两个中断源，一个通用串行接口，32个IO口。技术上相对成熟，我们利用单片机的通用串行接口为DDS芯片写入频率及相位信息。利用八个IO口实现矩阵键盘这一人机接口。通过同时利用1602液晶显示实时时钟与频率信息。系统部分原理图：我们采用AD9835芯片

6、其内部包括32位相位累加器，两个32位频率寄存器，四个12为相位累加器。32位相位累加器的输出值截取高十二为后与十二位相位寄存器值相加，构成十二为相位地址，寻址余弦ROM表。寻址得到的幅值经过十位高速DA转换后，合成相应的余弦信号，从而完成频率合成的全过程。14该设计的难点在于对AD9835控制字的理解。该芯片有两种控制字，即初始化控制字与数据控制字，通过单片机的串行数据线送入AD9835，即可实现对其的功能控制。由于波形数据是间断采样的数据，所以DDS波形输出的是一个阶梯正弦波形。只有先经过低通滤波器将波形中所含的高次谐波滤除，才能输出连续的正弦波。为了保证０～１０ＭＨz的信号输出带宽

7、，滤波器采用无源LC五阶滤波器。原理图如下：滤波器滤波效果好可有效阻止截止频率以上的高频信号通过，且结构简单适用于该滤波器的设计。同时由于AD9835的D/A输出仅为1.2V左右，信号再经过两级宽带高速运放放大后输出。发大器采用美信的高速双运放，性能优异。用电位器可调输出电压的大小，其带宽为150MHZ-3dB.高转换速率。以及低温漂非常适宜做最后一级的输出端。14部分程序设计：液晶模块/*---------------------