One multi-signal generator based on DDS chip AD9835
胡正 Hu, Zheng 王建 Wang, Jian
[摘要]: 本文介绍用 89C51 单片微机控制直接数字频率合成器(DDS)芯片 AD9835 设计的高精度多种信号发生器,着重讨论了 AD9835 基本工作原理,与 89C51 接口,单 片微机控制系统的硬件结构及软件设计框图.
关键词:单片机 直接数字频率合成(DDS) AD9835 芯片 信号发生器 分类号:TP 273 文献标识码:A Abstract: This paper introduced one kind of multi-signal generator based on DDS chip AD9835 and derectly controled by MCU. The general working theory of AD9835 and the interface with 89C51, including the hardware structure and sofeware design flow chart are mostly presented. Keywords: MCU; DDS; AD9835; multi-signal generator
引言
直接数字频率合成(DDS)是继直接频率合成和间接频率合成之后发展起来的第 三代频率合成技术, 主要通过数字控制方法从一个参考频率源产生多种频率. DDS 具有 高速频率转换,高分辨率,高稳定度,低相位噪声,输出信号易数字式调制等特点,并 且是新型数字化高密度集成电路产品,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.本文基于 Analog 公司的 AD9835 DDS 专用芯片设计了一种 由单片机控制的合成信号源,可提供正弦波(连续,重复) ,方波(单个,连续,重复) , 白噪声等多种信号.
一, AD9835 芯片基本原理及与单片机接口
AD9835 主要由数控振荡器(NCO)和相位调制器,余弦查询表和一个 10 位的 D/A 转换器组成.数控振荡器和相位调制器主要由两个频率寄存器,一个相位累加器和 4 个 相位寄存器构成.
图1
AD9835 原理框图
图2
AD9835 与单片机接口图
AD9835 有串口与单片机相连,本文采用 89C51 I/O口模拟I2C方式串行数据发送. SCLK,SDATA以及FSYNC管脚用来向AD9835 写入控制字和数据.
AD9835 频率控制字由式(1)求得: f = Phase × fMCLK/2 32 (0 < Phase < 2 32)(1) 改变Phase 值即可改变合成频率值. 相位控制字由式(2)求得:
P = K×2 π/4096(0
图3
系统硬件设计框图
系统 MCU 为 ATMEL 89C51 单片机,同时采用外围可编程逻辑器件 PSD813F(单芯片 ,以简化 CPU 外围电路设计,减小 PCB 集成 FLASH MEM,EEPROM,SRAM,PLD 等) 面积,并可通过 JTAG(复用 PC 口)对 PSD 进行在系统编程(IAP) ;其中 PA 口为 377 锁 存器,169 计数器及多路开关 ADG202A 提供选通控制信号,PB 口接键盘扫描,PC 口为 MCU 扩展 I/O 口.
377 地址锁存器,169 四位二进制可逆计数器,27512EPROM,TLC7524 D/A 转换 器主要功能是实现重复正弦波形输出, 根据重复正弦波多种上升下降时间的要求及 D/A 转换点数的不同,将转换系数做成数据表写入 EPROM,由 MCU 控制 377 锁存器选址, 169 进行上升或下降计数, D/A 输出连续变化的电压值作为 AD9835 的输入参考电压. 使 AD9835 输出正弦波形接 LM311 比较器可实现方波输出. 白噪声根据双极性晶体管的散粒噪声特性由相应电路产生.
三,系统软件设计
图 4 为系统软件设计框图,RUN_STATE 为运行状态标志位,0 运行 1 停止 2 上升阶段 3 平台阶段 4 下降阶段 5 重复波形 6 连续波形 7 单个波形 . 图 5 给出了重复正弦波上升下降计数中断服务程序.