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1、基于DDDS芯片片AD998500的全数数控函数数信号发发生器的的设计与与实现龙安国(永州职职业技术术学院，湖湖南 永永州 44250006)0 引言言httpp:/m/xssj077/xssj09911334.aasp信号源是是电子产产品测量量与调试试、部队队设备技技术保障障等领域域的基本本电子设设备。随随着科学学技术的的发展和和测量技技术的进进步，普普通的信信号发生生器已无无法满足足目前日日益发展展的电子子技术领领域的生生产调试试需要。而而DDSS技术是是一种新新兴的直直接数字字频率合合成技术术，具有有频率分分辨率高高、频率率切换速速度快、切切换相位位连续、输输出信号号相位噪噪声低、可可编
2、程、全全数字化化易于集集成、体体积小、重重量轻等等优点，因因而在雷雷达及通通信等领领域具有有广泛的的应用前前景。1系统设设计方案案本文提出出的采用用DDSS作为信信号发生生核心器器件的全全数控函函数信号号发生器器设计方方案，根根据输出出信号波波形类型型可设置置、输出出信号幅幅度和频频率可数数控、输输出频率率宽等要要求，选选用了美美国AD公司司的ADD98550芯片片，并通通过单片片机程序序控制和和处理AAD98850的的32位位频率控控制字，再再经放大大后加至至以数字字电位器器为核心心的数字字衰减网网络，从从而实现现了信号号幅度、频频率、类类型以及及输出等等选项的的全数字字控制。该该函数信信号
3、发生生器的结结构如图图1所示示。本系统主主要由单单片机、DDDS直直接频率率信号合合成器、数数字衰减减电路、真真有效值值转换模模块、AAD转转换模块块、数字字积分选选择电路路等部分分组成。 2 DDDS的基基本原理理直接数字字频率合合成器(Derrectt Diigittal Synntheesizzer)是从相相位概念念出发直直接合成成所需波波形的一一种频率率合成技技术。一一个直接接数字频频率合成成器通常常由相位位累加器器、加法法器、波波形存储储ROMM、DA转换换器和低低通滤波波器(LLPF)组成。DDDS的的组成结结构如图图2所示示。其中中，K为为频率控控制字(也叫相相位增量量)，PP为
4、相位位控制字字，W为为波形控控制字，ffc为参参考时钟钟频率，NN为相位位累加器器的字长长，D为为ROMM数据位位及DA转换换器的字字长。相相位累加加器在时时钟fcc的控制制下以步步长K累累加，输输出的NN位二进进制码与与相位控控制字PP、波形形控制字字W相加加后作为为波形RROM的的地址来来对波形形ROMM进行寻寻址，波波形ROOM输出出的D位位幅度码码S(nn)经DDA转转换变成成阶梯波波S(tt)后，再再经过低低通滤波波器平滑滑，就可可以得到到合成的的信号波波形。由由于合成成的信号号波形取取决于波波形ROOM中存存放的幅幅度码，因因此，用用DDSS可以合合成任意意波形。3硬件电电路设计计
5、3.1 DDSS信号产产生电路路考虑到DDDS具具有频率率分辨率率较高、频频率切换换速度快快、切换换相位连连续、输输出信号号相位噪噪声低、可可编程、全全数字化化、易于于集成、体体积小、重重量轻等等优点，该该方案选选用美国国ADD公司的的AD998500芯片，并并采用单单片机为为核心控控制器件件来对DDDS输输送频率率控制字字，从而而使DDDS输出出相应频频率和类类型的信信号，其其DDSS信号产产生电路路如图33所示。3硬件电电路设计计 3.1 DDSS信号产产生电路路考虑到DDDS具具有频率率分辨率率较高、频频率切换换速度快快、切换换相位连连续、输输出信号号相位噪噪声低、可可编程、全全数字化化
6、、易于于集成、体体积小、重重量轻等等优点，该该方案选选用美国国ADD公司的的AD998500芯片，并并采用单单片机为为核心控控制器件件来对DDDS输输送频率率控制字字，从而而使DDDS输出出相应频频率和类类型的信信号，其其DDSS信号产产生电路路如图33所示。单片机与与AD998500的接口口既可采采用并行行方式，也也可采用用串行方方式。为为了充分分发挥芯芯片的高高速性能能和节约约单片机机资源，本本设计选选择并行行方式将将AT889S552的PP0口经经74HHC3773锁存存器扩展展后接至至DDSS的并行行输入控控制端(D0D7)。ADD98550外接接1200 MHHz的有有源晶振振，产生
7、生的正弦弦信号经经低通滤滤波器(LPFF)去掉掉高频谐谐波后即即可得到到波形良良好的模模拟信号号。这样样，将DDA转转换器的的输出信信号经低低通滤波波后，接接到ADD98550内部部的高速速比较器器上，即即可直接接输出一一个抖动动很小的的方波。再再将方波波信号加加至积分分电路，即即可得到到三角波波信号。另另外，也也可通过过键盘编编辑任意意波形的的输出信信号。3.2键键盘输入入接口及及LCDD接口电电路本系统中中的数字字输入设设置电路路采用228矩矩阵键盘盘。由于于LCDD具有显显示内容容多，电电路结构构简单，占占用单片片机资源源少等优优点，本本系统采采用RTT16002C型型LCDD液晶显显示
8、屏来来显示信信号的类类型、频频率大小小和正弦弦波的峰峰一峰值值，图44所示是是键盘输输入及LLCD接接口电路路图。同样，考考虑到AAT899S522单片机机的IOO引脚资资源有限限，本系系统的键键盘输入入及LCCD输出出均通过过74HHC2445连接接到ATT89SS52单单片机的的P0端端口，从从而实现现端口扩扩展和复复用。3.3信信号幅度度数控预预置电路路为了实现现对输出出的正弦弦模拟信信号幅度度的数字字控制和和预置，本本系统采采用了AAD8111高速速运放、数数字电位位器衰减减、真有有效值转转换、以以及AD转换换等电路路，具体体电路图图如图55所示。数字电位位器X99C1002是实实现信
9、号号幅度数数字可调调的关键键器件。真真有效值值转换模模块ADD6377主要负负责信号号的TRRMSDC转转换，然然后经TTLC224533模数转转换向单单片机输输送正比比于正弦弦波信号号幅度的的数字量量，以便便单片机机输出合合适的幅幅值控制制指令。 3.4积积分电容容自动切切换控制制电路三角波是是常用信信号之一一，本系系统采用用RC积积分电路路将方波波信号转转换成三三角波。由由于信号号频率很很宽(低低频达11 Hzz以下，高高频达660 MMHz以以上)，为为了完成成不同频频段的线线性积分分，需要要不同的的积分电电容(110pFF、1000pFF、1 nF、110nFF、1000nFF、1 F
10、、110 F、1100F)。基基于数控控和自动动切换的的需要，本本系统采采用如图图6所示示的CDD40551八选选一电路路。 CD40051的的八选一一控制信信号来源源于ATT89SS52的的P0P3接接口，774HCC3733P也是是考虑复复用P00端口而而设置的的。ADD98550输出出的方波波经积分分电路转转换为三三角波后后，经AAD8111高速速运放可可提高其其负载能能力。 4系统软软件设计计4.1 主程序序主程序可可控制整整个系统统，包括括控制系系统的初初始化、显显示、运运算、键键盘扫描描、频率率控制、幅幅度控制制等子程程序，其其主程序序流程如如图7所所示。初始化可可将系统统设定为为
11、默认工工作状态态，然后后通过扫扫描键盘盘来判断断是否有有按键按按下以确确定用户户要执行行的任务务，同时时通过判判断233H.44、200H.11、200H.00各功能能标志位位来确定定应完成成的功能能。当223H.4=11时，计计算频率率值系统统工作在在频率计计方式下下；当220H.1=11时，检检测峰峰峰值系统统将检测测输出信信号的峰峰峰值：而当220H.0=11时则则更新LLCD显显示内容容，当执执行完后后返回键键盘扫描描程序并并以此循循环。各各功能标标志位均均由键盘盘、峰峰峰值检测测和定时时程序等等控制，从从而实现现各种功功能。 4.2键键盘扫描描子程序序键盘扫描描子程序序如图88所示。
12、因因按键较较多。本本系统采采用28行列列式键盘盘来节约约IOO口，并并用程序序把8根根列线全全部拉低低，再判判断2根根行线是是否有低低电平，如如果没有有，说明明没有按按键被按按下，系系统则退退出键盘盘扫描程程序，否否则，依依次拉低低列线，然然后依次次判断行行线是否否有低电电平并判判断键号号，键号号确定后后再转到到键号相相对应的的功能程程序去执执行。键键盘主要要方便用用户设置置频率、幅幅度、选选择工作作方式等等功能。4.3 信号频频率数字字预置子子程序 信号频率率的数字字控制程程序流程程如图99所示。该该部分程程序主要要用于将将键盘输输入值转转换成十十六进制制数据，然然后产生生相应的的频率控控制字并并送至DDDS芯芯片，以以改变DDDS的的相位增增量，最最终输出出相应频频率信号号。5 结束束语 通过严格格的实验验测试证证明，本本系统采采用DDDS完全全可以实实现输出出信号类类型的选选择设置置、信号号频率数数字预置置、信号号幅度数数字步进进可调等等功能，是是一种输输出信号号频率覆覆盖宽(0.0023 Hz40 MHzz)、信信号源分分辨率高高、波形形失真小小、全数数控型函函数信号号发生器器。具有有一定的的实用开开发价值值。