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基于ATmega8的DDS信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)

作者: 時間:2013-12-27 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  本系統(tǒng)的一個特點(diǎn)是控制芯片采用ATMEL公司的AVR系列單片機(jī),用于控制鍵盤、顯示和芯片的工作。AVR單片機(jī)由于采用了精簡指令集RISC結(jié)構(gòu),因此具有1MIPS/MHz的高速運(yùn)行處理能力。同樣以12MHz的晶振為例,AVR單片機(jī)的一個機(jī)器周期為1/12μs,而普通51單片機(jī)的一個機(jī)器周期則為1μs。因此,使用AVR單片機(jī)來加載和控制頻率/相位轉(zhuǎn)換時間極短的芯片,對于提高整個系統(tǒng)的運(yùn)行速率和性能都是十分有利的。此外,在AVR家族中,是一種非常特殊的單片機(jī),它的芯片內(nèi)部集成了較大容量的存儲器和豐富強(qiáng)大的硬件接口電路,具備AVR高檔單片機(jī)MEGA系列的全部性能和特點(diǎn),并且在省電性能、穩(wěn)定性、抗干擾性及靈活性方面都比AT90系列更加周全和完善。而且由于采用了小引腳封裝(為DIP 28和TQFP/MLF32),不僅能夠有效減小硬件系統(tǒng)的體積,而且其價格僅與低檔單片機(jī)相當(dāng),成為具有極高性價比的單片機(jī)。

  4×4的小鍵盤用于設(shè)定工作模式、頻率和相位參數(shù),顯示部分采用16×2的通用點(diǎn)陣字符液晶顯示器。調(diào)制信號通過接口電路送入AD9832,然后通過0~10MHz的低通濾波器輸出。

 ?。?)軟件設(shè)計(jì)

基于ATmega8的DDS信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)

  圖3為單片機(jī)的軟件流程圖。其中“AD9832初始化”是對AD9832寫入一些控制字,包括對SLEEP、RESET、CLR、SYNC、SELSRC控制位的設(shè)置,一旦設(shè)定后,AD9832將保持設(shè)定狀態(tài)不變,直到重新對這些控制位進(jìn)行設(shè)定。初始化之后開始對鍵盤進(jìn)行查詢,當(dāng)檢測到有鍵按下時,判斷鍵值,執(zhí)行相應(yīng)的操作,并將結(jié)果顯示在LCD上。當(dāng)檢測到“確定”鍵被按下后,根據(jù)鍵盤設(shè)定的工作模式以及相應(yīng)的參數(shù)來改變控制字,包括頻率、相位控制字的計(jì)算和寫入,使用管腳還是使用串行控制位來選擇頻率、相位寄存器,以及選擇哪個或哪些寄存器的值等等,然后輸出波形,等待下一次的鍵盤輸入。

  本系統(tǒng)的另一特點(diǎn)是采用以高級程序設(shè)計(jì)語言BASIC為手段的AVR單片機(jī)開發(fā)平臺:BASCOM-AVR。它是MCS Electronics公司推出的面向AVR單片機(jī)系列,采用高級程序設(shè)計(jì)語言Windows BASIC的軟件開發(fā)平臺。其特點(diǎn)主要有:程序語句和Microsoft VB/QB高度兼容,為標(biāo)準(zhǔn)的LCD顯示器,I2C芯片和單總線協(xié)議芯片等擴(kuò)充了專用語句,內(nèi)置模擬終端和程序下載功能,內(nèi)置軟件仿真平臺用于測試,具有完善的連機(jī)幫助功能和大量的例程。不僅控制靈活方便,而且學(xué)起來比較簡單直觀。在本系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)中,它最大的特點(diǎn)體現(xiàn)在對鍵盤和LCD的控制上。在BASCOM-AVR中,已經(jīng)提供了一個讀4×4鍵盤的專用功能函數(shù)(GETKBD),利用這個函數(shù)我們就不必從底層編寫鍵盤掃描子程序了,只需調(diào)用該函數(shù),就能完成按鍵掃描和消抖處理的過程,返回一個按鍵的值,非常方便靈活。在LCD的使用上,如果要先編寫底層的控制子程序,再編寫上層的應(yīng)用程序,需要花費(fèi)較長的時間。但是由于點(diǎn)陣字符液晶顯示器模塊在國際上已經(jīng)規(guī)范化,因此BASCOM中提供了強(qiáng)大的LCD應(yīng)用的功能語句,在LCD的字符顯示、清屏,光標(biāo)的定位、顯示、閃爍等控制上都有專門的語句供調(diào)用,只要寫上幾條語句,需要顯示的信息就能在LCD上顯示出來。

  本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了三種工作模式:點(diǎn)頻、FSK、PSK。采用25MHz的晶振作為參考時鐘,可以產(chǎn)生 0~10MHz 頻率和相位都能精確控制的正弦波,頻率分辨率為0.01Hz,相位分辨率為0.1°。結(jié)果顯示,在頻率跳變的過程中,波形銜接得非常好,中間沒有控制失調(diào)的過渡帶出現(xiàn)。此外,在產(chǎn)生PSK信號的過程中,相位跳變的瞬時性和準(zhǔn)確度均很好,可以精確控制相位是的一個突出優(yōu)點(diǎn),也是其它頻率合成手段難以達(dá)到的。

  4結(jié)束語

  本文介紹了DDS的工作原理,設(shè)計(jì)了由AVR單片機(jī)ATmega8控制AD9832的DDS電路,構(gòu)成了一個控制簡便,響應(yīng)速度快、穩(wěn)定性、精度和分辨率都很高的頻率合成器,輸出信號的頻率范圍為0~10MHz,分辨率為0.01Hz,可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)頻、FSK和PSK輸出。隨著通信技術(shù)的發(fā)展, DDS合成信號源在國防通信、鐵路通信及民用移動通信等方面,將得到廣泛的應(yīng)用。

  參 考 文 獻(xiàn)

  1Analog Devices, Inc. CMOS Complete DDS AD9832 Datasheet, 1999

  2馬潮,詹衛(wèi)前,耿德根. ATmega8原理及應(yīng)用手冊. 北京:清華大學(xué)出版社,2003

  3耿德根,宋建國,馬潮,葉勇建. AVR高速嵌入式單片機(jī)原理與應(yīng)用. 北京航空航天大學(xué)出版社,2001

  4劉鐵新,高俊法. 一種單片DDS構(gòu)成的新型頻率合成器. 宇航計(jì)測技術(shù),1999,4

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