基于DDS的信号发生器课程设计报告

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1、电子系统CAD课程设计报告电子系统CAD课程设计任务书电子系统CAD要求最多以两个人为一组的形式，完成以下选题中的一项。选题一：基于GSM的远程测温系统通过利用移动通信GSM网络实现无线远程温度报警系统，基于GSM的远程监控系统可以随时随地接收来自远端现场情况的最新资料和报警信息，即当远程现场的温度超过报警阈值时，会自动通过GSM网络(GSM/GPRS模块)以短信的方式发送报警信息给需要通知的手机用户。远端现场是基于PIC单片机的测温系统，并以RS232的方式与GSM模块通信。具体功能：1、测温现场以LCD方式显示当前温度，每隔10S进行温度采集2、通过键盘可以手动设置报警温度阈值

2、，以及报警手机号码3、通过键盘可以查询报警手机号码4、当温度超过报警阈值时，蜂鸣器报警的同时，并以短信的方式通知报警手机扩展功能：5、可用远程短信设置阈值以及报警号码；6、当温度回落安全值时，单片机控制GSM发送安全短信告知报警解除。选题二：基于DDS的信号发生器（1）基于AD9851实现函数信号发生器，即通过PIC等微控制器控制DDS芯片AD9851输出频率可设置的正弦波或方波。具体要求如下：1、输出频率范围：1HZ~10MHZ2、可通过键盘设置输出信号的频率，且频率步进可调，LCD做相应的显示3、频率稳定度越高越好。扩展功能：4、输出正弦波的幅度可调节（2）基于FPGA实现函数

3、信号发生器输出频率可设置的正弦波或方波。具体要求如下：1、输出频率范围：1HZ~10MHZ2、可通过拨码开关设置输出信号的频率，且频率步进可调，LED做相应的显示3、频率稳定度越高越好。选题三：基于步进电机的位移控制系统PIC微控制器通过控制步进电机28BY-48的运转实现位移运动，具体要求：1、给定电机的转速，并应用红外测速的方式测量电机转速2、通过键盘给定转速、位移方向、位移距离，同时LCD显示设置要求，到达目的地时，蜂鸣器鸣叫通知，位移精度越高越好；扩展功能：3、在PC机上开发控制步进电机运动的人机界面，PC通过RS232与PIC通信，相互传输数据信息。用户通过PC机上的人机

4、界面给出转速、位移方向和距离，同时PIC也向PC机返回位移运动结果。基于DDS的信号发生器课程设计图1一、DDS技术的基本原理DDS电路的工作原理如图1所示：其工作过程为：①将存于数表中的数字波形，经数模转换器D/A，形成模拟量波形。②两种方法可以改变输出信号的频率：1)改变查表寻址的时钟CLOCK的频率，可以改变输出波形的频率。2)改变寻址的步长来改变输出信号的频率，DDS即采用此法。步长即为对数字波形查表的相位增量，由累加器对相位增量进行累加，累加器的值作为查表地址。③D/A输出的阶梯形波形，经低通(或带通)滤波，成为质量符合需要的模拟波形。该DDS系统的核心是相位累加器，它由

5、一个加法器和一个N位相位寄存器组成，每来一个时钟，相位寄存器以步长M增加，相位寄存器的输出与相位控制字相加，然后输入到正弦查询表地址上。正弦查询表包含一个周期正弦波的数字幅度信息，每个地址对应正弦波中0~360o范围的一个相位点。查询表把输入的地址相位信息映射成正弦波幅度的数字量信号，驱动DAC，输出模拟量。相位寄存器每经过个时钟后回到初始状态，相应的正弦查询表经过一个循环回到初始位置，整个DDS系统输出一个正弦波。输出正弦波频率为：频率控制字与输出信号频率和参考时钟频率之间的关系为：其中N是相位累加器的字长。频率控制字与输出信号频率成正比，可见控制M就能得到任意频率的信号。在图中

6、，相位累加器输出位并不全部加到查询表，而要截断。相位截断减小了查询表长度，但并不影响频率分辨率，对最终输出仅增加一个很小的相位噪声。通常用频率增量来表示频率合成器的分辨率，DDS的最小分辨率为：这个增量也就是最低的合成频率。由取样定理，所产生的信号频率不能超过时钟频率的一半，因此最高的合成频率为：在实际运用中，为了保证信号的输出质量，输出频率不要高于时钟频率的1/4，以避免混叠或谐波落入有用输出频带内。正弦ROM查询表完成输出信号相位到幅度的转换，它的输入是相位寄存器和相位控制字之和，其实也就是ROM的地址值（宽度为P位）；ROM查找输出的数据（也为P位）送往D/A转换成模拟信号。

7、在实际应用中，P不能太大，如果P太大，会导致ROM容量的成倍上升，而输出受D/A精度的限制未有很大改善。图2为相位累加器工作示意图，从图中可以看出，虽然相位累加器的位数为N位，但是只取高P位进行ROM查表。图2相位累加器工作示意图二、设计思路及基本内容1、构造信号发生器，产生频率可控的正弦波或方波16位加法器由LPM_ADD_SUB宏模块构成，设置了1阶流水线结构，使其在时钟控制下有更高的运算速度。16位寄存器由LPM_FF宏模块担任。加法器与寄存器构成了一个16位的