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基于单片机和DDS的高精度频率信号实现

作者:  时间:2011-06-23 19:12  来源:EDN

  在这个系统中,有5个按键,分别完成光标(回车)、光标左移、光标右移、加1和减1的功能,变换后的值经光标(回车)确认后,乞讨变单片机RAM地址区所对应的AD9854的频率和幅度控制字,然后写入到AD9854缓存内。每一次上电时,单片机从看门狗的E2PROM中读取上一次断电时保存在里面的AD9854的控制参数,LED显示器显示与断电前相同的频率和幅度值,并完成对AD9854相同的初始化。

  SN54LVTH16625是一个电平转换芯片,它把单片机P0口和P2口输出的5V电平转换成3.3V电平,实现和AD9854的接口。由于AT89C51P0口内部没有上拉电阻,在实际调试过程中,外接了84.7kΩ的上拉电阻,P0口和P2口本身都具有锁存功能。

  AD9854是一个高性能、多功能,但又使用简单的芯片,它只需写入少量的控制字,即可实现不同的功能。在编程调试的过程中,它的刷新时钟值得重视,通过写端口写入AD9854的控制字暂时寄存在I/O缓冲寄存器中,需要一从低到高的时钟信号由20脚从外部输入,或者由内部32bit的刷新时钟把I/O缓冲寄存器中的控制字传送到DDS的内核。AD9854分为AST型和ASQ型,后者属于耐热型,内部倍频后的时钟可达300MHz,前者只能倍频至200MHz。在图2所示的系统中,提供给AD9854的参考时钟为20MHz,在芯片内部进行10倍频,并且使用的是内部刷新时钟,这时,UPDATE脚(20脚)是作为输出脚,在主复位之后,写入的控制字还没有送入DDS内核时,20脚输出10倍于系统周期的时钟信号,完成初始化之后,则输出2倍于系统周期的时钟,这也是判断控制字是否送入AD9854内核的一个标志,在调试中要特别注意。在本例中,屏蔽了反SINC滤波模块,因为它的功耗高达1W,需要给芯片提供良好的散热条件。

  输出IQ路信号,是经AD9854内部12bitD/A转换之后的模拟波形,但并非平滑的正弦波,需经低通滤波器平滑后,即可得到预期的波形。把滤波后的IQ通过4243脚输入,经过高速比较器,即可得到方波信号,方波信号经简单的变换,可得到三角波、锯齿波等。

  3 结束语

  本文介绍的基于AD9854的高精度频率信号发生器的设计方法设计的信号源,已经用于科研项目中。它体积小、重量轻,而且在此基础上,通过给AD9854提供数据源,简单地改变写入AD9854的控制字,可以实现AD9854所能提供的各种调制信号。把DDS技术与FPGA器件、计算机技术结合到一起,其操作更灵活,应用范围更广泛。由于市场上好几个系列的FPGA器件都能在一定程度上具备动态重构的能力,可以利用可视化编程工具Visual C++,实现并口数据位线给FPGA下载AD9854的控制程序,用FPGA器件实现AD9854的不同控制。实验表明,上述方法都能够达到AD9854给定的性能指标。AD9854作为一个性价比较高的DDS芯片,具有极广阔的应用前景。

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