DDS信号发生器的设计_论文
本文结合了直接数字频率合成理论和USB通信理论，通过DDS芯片AD9850、支持USB通信协议的单片机CY7C68013A、具有双路运算放大功能的AD826、控制数字电位器AD5227、8通道数字控制模拟电子开关CD4051、稳压电路LM7805、LM1117以及必要的模拟、数字、滤波电路，构成了一个基于DDS技术的并且具有USB调节功能的信号发生器。该信号发生器软件程序利用keil软件开发，操作部分利用Cypress公司的CyConsole开发平台来控制，可输出频率和幅值可调的正弦波信号以及频率可调的方波信号。
该信号发生器输出的正弦波频率范围为1Hz~10MHz，方波信号频率范围为1Hz~10MHz；正弦波的电压峰值可1~5V范围内进行步进调节。测试表明，该具有USB调节功能的DDS信号发生器工作稳定、精度高、频率范围大、控制灵活，可以有很好的应用。
关键词：DDS；AD9850；CY7C68013A；USB通信
直接数字频率合成技术和USB通信是构成整个系统设计的理论基础，系统硬件电路的主要模块和软件程序的主体部分都与其直接挂钩。本章先就二者的基本情况作简单介绍，为后续更深入的理论作以铺垫。
1.1 频率合成技术概论
频率合成技术是将一个或多个高稳定、高精确度的标准频率经过一定变换，产生同样高稳定度和精确度的大量离散频率的技术[1]。与之相对应的频率合成器可以说是电子系统的心脏，它的好坏直接决定着雷达、电子对抗、航空航天以及通信等技术的优良。
频率合成理论自20世纪30年代提出以来直至现在，已形成了四种技术：直接模拟频率合成、锁相频率合成、直接数字频率合成以及混合式频率合成，直接数字频率合成技术目前最为广泛使用。
1.2 直接数字频率合成技术的应用与现状[2]
直接数字频率合成（Digtial Direct Frequency Synthesis,DDS）技术1971年首先由J.Tireney提出。相对于直接模拟频率合成技术和锁相频率合成技术，它是一种全新的频率合成方法，也是频率合成技术的一次革命。
DDS的主要优点包括频率转换时间短、频率分辨率极高、任意波形输出、主要部件全数字化便于集成、可靠性高、方便调制等。DDS信号发生器不仅能产生传统函数信号器所能产生的正弦波、方波、三角波、锯齿波，它还可以产生任意编辑的波形。由于DDS的自身特点，它还很容易产生一些数字调制信号，如PSK、FSK等。现代集成电路技术和数字信号处理技术的研究成果都在DDS上有所体现，并且它们的发展直接推动了DDS技术的发展，使得各种先进算法和结构层出不穷。这些都是DDS相对其它传统频率合成技术的极大优势。查看完整请+Q:351916072获取
各大公司纷纷研制和推出了基于直接数字合成技术的产品，其中AnalogDevice公司的AD983X、AD995X等系列，Qualcomm公司的Q2334、Q2220等都是性价比较高的芯片。尤其是以GaAs和InP工艺制造的DDS芯片，输出频率可以达到GHz级，单单在性能上已经达到了前一代锁相环技术的标准。
1.3 USB概述
USB（Universal Serial Bus），即通用串行总线，是计算机上的一种新型的接口技术[3]，它的出现是计算机接口技术的一大飞跃。USB接口较RS-232、RS-485、ISA接口、PCI接口和PS/2接口等具有体积小、传输速率高、支持热插拔、即插即用、兼容性好、节省系统资源、成本低和可向外供电等综合性优点，并且可以支持多个外部设备的连接与通信。这使得计算机和外部硬件设备之间的连接和使用都非常方便。目前，计算机的外围设备如鼠标、键盘、打印机等都开始采用USB接口来实现。在测控系统的设计工作中，也越来越多的采用高速USB接口技术，如高速数据采集等。
1.4 本论文主要内容
本论文的任务是设计一种具有USB调节功能的DDS信号发生器，包括上位机软件和DDS信号源硬件电路。上位机软件通过USB通信的形式，直接调节DDS芯片上产生信号的频率，通过控制压控放大器，调节信号的幅度。整个系统依靠EZ-USB FX2LP单片机----CY7C68013A控制DDS芯片AD9850，再配置相应的稳压电路、放大电路以及接口电路等，最终实现能够产生可调频率和幅度的正弦波以及可调频率的方波的信号发生器的设计。
本论文的第二章主要介绍了DDS和USB基本理论知识，为实现系统的设计提供理论基础。第三章重点阐述了硬件电路的开发设计，具体涉及到各个模块中元器件的选择及在电路中的实际应用。第四章简单介绍了系统软件的设计，主要从EZ-USB FX2LP开发流程方面介绍系统软件功能的实现。
相比于其他DDS信号发生器的设计，本系统的特点和亮点就是具有USB调节功能，即数据的传输采用USB协议。为此，系统的构建跟一般的DDS信号发生器的设计会有所不同，在后文会有具体介绍。
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ABSTRACT II
第1章 绪论 1
1.1 频率合成技术概论 1
1.2 直接数字频率合成技术的应用与现状 1
1.3 USB概述 2
1.4 本论文主要内容 2
第2章 系统总体方案分析与设计 3
2.1 DDS技术 3
2.1.1 DDS技术的基本原理 3
2.1.2 DDS组成部分 3
2.1.3 DDS的工作过程 4
2.1.4 正弦查找表采用的方案 4
2.1.5 DDS的工作特点及其局限性 5
2.1.6 实现DDS的三种技术方案 6
2.2 USB通信 13
2.2.1 USB设备 13
2.2.2 USB物理特性 13
2.2.3 USB的通讯协议 17
2.3 系统设计原理及框图分析 18
2.4 本章小结 19
第3章 系统硬件电路设计 20
3.1 AD9850及其电路设计 20
3.1.1 AD9850物理特征 20
3.1.2 AD9850的串行、并行通信 21
3.1.3 AD9850在本系统中的设计 23
3.1.4 信号选择输出电路设计 24
3.2 EZ-USB FX2LP单片机及其电路设计 25
3.2.1 EZ－USB FX2LP结构 25
3.2.2 CY7C68013A在本系统中的设计 27
3.3 稳压电源的设计 28
3.4 本章小结 28
第4章 系统软件设计 29
4.1 7C68013A的开发 29
4.1.1 开发环境 29
4.1.2 参考文档 29
4.1.3 开发流程 29
4.1.4 测试过程 31
4.2 部分程序示例 31
4.3 本章小结 33
第5章 实验结果与总结展望 34
5.1 输出波形 34
5.2 工作总结 36
5.3 工作展望 36
5.4 本章小结 37
参考文献 38
致 谢 39
附图、附录 40
英文原文 42
中文翻译 51查看完整请+Q:351916072获取
原文链接：http://www.jxszl.com/jsj/jsjkxyjs/397.html
