基于DDS信号源的设计[开题报告].doc

1、 本科毕业设计 (论文 )开题报告 电子信息 工程 基于 DDS 信号源的设计 一、课题研究意义及现状 波形发生器信号源作为一种基本电子设备无论是在教学、科研还是在部队设备技术中，都有着广泛的使用。随着科学技术的发展和测量技术的进步，普通的性能单一的波形发生器已经无法满足目前日益发展的电子技术领域的生产调试需要。常用波形发生器只能产生方波、三角波、正弦波等规则波形，而在某些应用（如利用超声导波对管道缺陷进行检测）中需要一种 “任意波形发生器 “（ Arbitrary Frequency Generator） . 要想实现性能复 杂、波形多样的发生器就必须使用频率合成技术。它不仅能够输出频带宽、

2、频率分辨率高且稳定的标准波形，而且能够简便、直观地指定波形形状，并设定波形的复现频率和幅值。 直接数字频率合成（ DDS）技术是近二十年新兴的一种频率合成技术， DDS 在频率转换时间、相对带宽、相位连续性、高分辨力、正交输出以及集成化等一系列性能指标方面大大超过了传统频率合成技术的工业水平，为系统提供了优秀信号源的性能。其主要优点如下：输出频率相对带宽较宽：输出频率带宽为 50%fs(理论值 )；频率转换时间短： DDS 的频率转换时间可达纳秒数量级； 频率分辨率极高：若时钟 fs 的频率不变，只要增加相位累加器的位数 N 即可获得任意小的频率分辨率；相位变化连续：相位的曲线是连续的，只是在

3、改变频率的瞬间其频率发生了突变，因而保持了信号相位的连续性；其他优点：可产生宽带正交信号及其他多种调制信号、可编程和全数字化、可靠性高、重量轻、功耗低、体积小、控制灵活方便等方面，具有非常高的性价比。 但是由于 DDS 自身特点决定了它存在以下两个比较明显的缺点：一是其输出频谱杂散比较大： 由于 DDS 采用全数字结构，不可避免地引入了杂散 ；二是输出信号的带宽受到限制：由于受 DDS 内部 DAC 和波形存储器 (ROM)的工作速度限制， DDS 输出的最高频率有限 。自 20世纪 80 年代末开始通过深入的研究认识了 DDS 杂散成因及其分布规律后，对 DDS 相位累加器进行了改进， RO

4、M 数据进行了压缩，使用了抖动注入技术以及对 DDS 工艺结构和系统结构进行了改进。但工艺的完善并没有彻底解决 DDS 中 DAC 的瞬态毛刺和非线性这些固有缺陷，而这些问题还会随着温度变化和电路工艺引入的数字噪声等发生随机变化，它们所带来的输出信号频谱质量劣化很难改善。 不过，随着技术的发展这些问题正在逐步得到解决。 DDS 的各种优点使得它已成为 雷达、通信、电子战等系统中信号源的首选，它是电子系统的心脏，是决定电子系统性能的关键设备。随着科学技术发展以及现代战争的需要， DDS在电子领域中将有着更广泛的应用。 二、课题研究的主要内容和预期目标 主要内容：利用 DDS 产生正弦波和方波。要

5、求： 1.正弦波频率范围 1Hz-40MHz； 2.频率分辨率为 1Hz； 3.具有频率设置功能； 4.具有相位调节和信号幅度调节的功能； 5.具有点频、扫频和跳频的功能； 6.通过液晶显示相应的频率和波形等； 7.具有语音播报的功能。 预期目标： 本次设计选用芯片 C8051F005 控制 数据采集和硬件电路的电压及频率显示，采用 DDS 直接频率合成技术和波形算法相结合实现的信号发生器，其电路简单，外围电路少，可节省功耗、降低成本。并通过 4*4 键盘控制完成频率调节和波形的选择，最后通过 12864显示波形，及其频率。产生的波形质量好，频率稳定度高，可方便获得正弦波，方波。 三、课题研究

6、的方法及措施 DDS 信号发生器总框图 3.1 研究的方法 通过网上及书本上资料的查找与归纳，总结了关于 DDS 信号发生器设计的各种方案的优缺点，设计出了自己的 一个方案：采用专用芯片 AD9851 作为信号产生模块， C8051F005 作为主控芯片，用此方法可以达到频率比较的波形。 采用 keil 软件， 使用 C 语言进行设计和仿真，首先对通过 按键（ 0， 1， 2 .9）设置频率 ，其次通过一个按键设置相位。采用 串行方式 向 AD9851 送俩个设置好的数据，并且将其送到液晶去显示。最后通过不断的调试代码使的信号发生器的波形能够达到随意变化，并且稳定性尽量达到最好。 下面思考的问

7、题，能不能把幅度进行调节。 主要的硬件电路的设计：首先设计 16 个按键用于 DDS 的频率和相位的设计，再设计一AD9851信号处理 按键控制 12864 显示 C8051F005 LPF 输出波 形 个单片机 的最小系统用于编程和一个 DDS 信号产生模块，最后是一个显示模块，作为波形显示和频率显示。 3.2 主要的措施 在编程的过程当中遇到了很多问题：（ 1）在使用示波器的时候不知道如何去调节和测试，主要是通过找老师和请同学帮忙完成。（ 2）在对 DDS 芯片进行操作的时候写入数据始终错误，通过仿真器进行单步调节。（ 3）制作电路板子的时候贴片的芯片难以焊接，主要是通过观看网上的视频很不

8、断的练习完成。 四、课题研究进度计划 毕业设计期限：自 2011 年 10 月 1 至 2012年 3月 5日。 第一阶段（ 2 周）：查阅资料，选题。 第二阶段（ 2 周）：分析任务，收集资料，确定系统总体方案设计。 第三阶段（ 4 周）：撰写文献综述，查阅参考文献，完成开题报告、文献综述、外文翻译。 第四阶段（ 4 周）：设计与写论文，软件程序设计，撰写设计报告与论文。 第五阶段（ 2 周）：设计作品完善，论文修改。 五、参考文献 1ZHANG Da-hai,LAI Lan-jian,CHEN Ding-cai.Application of DDS in Distributed Syste

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10、ogy,2011-05. 6朱轮 .马庆功 .基于 DDS 和单片机的低频信号源的设计 J.中国新技术产品 , 期刊论文 ,2010 年 03 期 . 7纪永成 .FPGA 开发板设计与研究 J.吉林大学， 2011-06-01. 8姜萍，王建新，吉训生 .FPGA 实现的直接数字频率合成器 J.电子技术应用， 2002 年 05期 . 9 石雄等 . DDS 芯片 AD9850 的工作原理及其与单片机的接口 J .国外电子元器件， 2001，（ 5） 10陈海宴 .51 单片机原理及应用 M.北京航空航天大学 出版社 ,2010. 11潘琢金译 .C8051F000/1/2/5/6/7 混合信号 32KB ISP FLASH 微控器数据手册 Z.沈阳新华电子有限公司， 2002. 12李金群 .基于 51 单片机的 12864 液晶图文显示研究 J.中国期刊网 .浙江亿达电子工程有限公司 ,2010 年 01 期 . 13黄智伟 .全国大学生电子设计竞赛系统设计 M.北京航空航天大学出版社， 2006, 1: 45-49.