AD9850實(shí)現(xiàn)嵌入式信號源設(shè)計(jì)

　　軟件設(shè)計(jì)主要分為菜單操作和頻率控制值計(jì)算兩部分。在系統(tǒng)中通過外接4×4軟鍵盤輸入設(shè)定頻率和調(diào)整步進(jìn)。一共16個按鍵，不同的按鍵代表著不同的數(shù)字和功能，除了正常的10個數(shù)字鍵0～9外，為了方便頻率值的輸入，還設(shè)計(jì)了菜單鍵、刪除鍵、步進(jìn)一、步進(jìn)十、確認(rèn)鍵、輸出鍵等功能鍵。通過輸入0～9數(shù)字鍵，輸入設(shè)定頻率;按下確認(rèn)鍵，輸出相應(yīng)頻率的波形;按下菜單鍵，可根據(jù)需要按下1，2，3數(shù)字鍵，分別選擇1 Hz，10 Hz，100 Hz三個檔位的頻率步進(jìn);按下確認(rèn)鍵，此后按下步進(jìn)+、步進(jìn)一即可對輸出信號進(jìn)行頻率的步進(jìn)調(diào)整;欲重新設(shè)定頻率只需按下刪除鍵，再次輸入預(yù)設(shè)的頻率即可。

　　該系統(tǒng)中單片機(jī)與AD9850采用串行通信方式連接。其中，頻率控制字的計(jì)算：AD9850的時鐘信號采用30 MHz，根據(jù)式(1)得：

　　式中：fo為從鍵盤上輸入的頻率值。式(3)計(jì)算的結(jié)果在不影響精度的情況下舍去小數(shù)部分，轉(zhuǎn)換為32位的頻率控制字。AD9850有40位控制字，32位用于頻率控制，5位用于相位控制，1位用于電源休眠(PowerDown)控制，2位用于選擇工作方式。這40位控制字可通過并行方式或串行方式輸入到AD9850。實(shí)際應(yīng)用中，工作方式選擇位通常設(shè)定成00，該系統(tǒng)中AD9850的40位控制字高8位設(shè)置為00H。串行接口方式下需滿足的時序關(guān)系為：在W_CLK的上升沿，引腳D7上的數(shù)據(jù)自最低有效位開始逐位串行移人輸入寄存器，40位數(shù)據(jù)輸入結(jié)束后，任何W_CLK上升沿到來，都會造成數(shù)據(jù)順序移出并導(dǎo)致原來數(shù)據(jù)無效。此時，F(xiàn)Q_UD端的上升沿將40位數(shù)據(jù)裝入頻率/相位控制寄存器，更新芯片的輸出頻率和相位，同時把地址指針復(fù)位到第一個輸入寄存器，等待下一組新數(shù)據(jù)的寫入。AD9850的控制字串行輸入時序圖如圖6所示。

　　該系統(tǒng)的總程序框圖如圖7所示，程序開始后，運(yùn)行初始化程序，包括初始化單片機(jī)MSP430F149、初始化AD9850、初始化液晶顯示模塊1602等。然后掃描鍵盤狀態(tài)，檢查到有鍵按下就運(yùn)行鍵值處理程序，對按鍵值進(jìn)行查表處理，之后執(zhí)行相應(yīng)的子程序。輸入的信號相關(guān)信息通過運(yùn)行液晶顯示程序，在LCD上顯示正確的輸入數(shù)據(jù)和提示字符。在按下確認(rèn)鍵后，MSP430F149計(jì)算出所需信號的數(shù)據(jù)或控制命令，將其傳送到AD9850，輸出最終信號。

　　3 系統(tǒng)測試與結(jié)果分析

　　為了檢驗(yàn)本系統(tǒng)的實(shí)際性能，在完成所有設(shè)計(jì)后，使用HDSTO22M型示波表對該系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)測，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)達(dá)到下列性能指標(biāo)：輸出信號頻率范圍為1 Hz～10 MHz;步進(jìn)調(diào)整為1 Hz，10 Hz，100 Hz三檔步進(jìn);失真度無明顯失真;輸出電壓峰峰值為1～10 V;頻率穩(wěn)定度優(yōu)于10-4。

　　4 結(jié) 語

　　在此給出一種基于DDS芯片AD9850和MSP430F149單片機(jī)的嵌入式信號源設(shè)計(jì)方法，該信號源可輸出頻率范圍為1 Hz～10 MHz的正弦波和方波，且具有頻率設(shè)定1 Hz，10 Hz，100 Hz多檔步進(jìn)調(diào)整和幅度調(diào)節(jié)的功能?？梢酝ㄟ^按鍵進(jìn)行頻率值設(shè)定，并有LCD顯示波形的頻率等信息，經(jīng)實(shí)驗(yàn)測試，在1 Hz～10 MHz頻率范圍內(nèi)，得到的正弦波方波信號具有頻率穩(wěn)定性好，頻率準(zhǔn)確度高及頻率分辨率高等特點(diǎn)。