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目录摘要……………………………………………………………………3第一章方案论证…………………………………………………………41.1系统框图…………………………………………………………41.2系统模块…………………………………………………………41.2.1主控制器………………………………………………………41.2.2正弦信号的产生………………………………………………71.2.3电压放大……………………………………………………10第二章系统硬件设计…………………………………………………102.1硬件系统总体框图………………………………………………102.2硬件模块设计……………………………………………………112.2.1正弦信号产生模块……………………………………………112.2.2带负载输出…………………………………………………132.2.3DDS技术的实现……………………………………………142.2.4键盘显示……………………………………………………15第三章系统软件设计………………………………………………163.1初始化9850………………………………………………………173.2初始化LCD………………………………………………………183.3初始化PIC16F877程序…………………………………………193.4AD9850控制字的写入…………………….……………………203.5键盘扫描显示…………………………………………………213.6LCD显示……………………………………………………….24总结…………………………………………………………………26参考文献…………………………………………………………………27致谢…………………………………………………………………………28摘要本系统设计一个正弦信号发生器。，使用PIC16F877单片机作为中央控制器，PIC（PeripheralInterfaceController）是一种用来开发的去控制外围设备的集成电路（IC）。一种具有分散作用（多任务）功能的CPU。它的最高操作频率大约都在20MHz左右，存储器容量用做写程序的大约1K—4K字节。传统的频率合成器，通常从一排晶振荡器产生的各种频率通过开关进行频率混合。也有的采用众所周知的锁相环(PLL)技术实现频率合成。随着数字技术的飞速发展，用数字控制方法从一个参考频率源产生多种频率，即直接数字合成技术(DDS)异军突起。本设计使用世界流行的美国ADI公司生产的AD9850频率合成器正是应用这种DDS技术的典型热门产品之一，AD9850采用先地蝗CMOS工艺，其功耗在3.3V供电时仅为155mW，扩展工业级温度范围为-40～80℃，采用28脚SSOP表面封装形式，结合DDS芯片AD9850，产生0～15MHz频率可调的正弦信号；调制信号为1KHz的正弦波，调制信号的产生采用DDS技术；系统采用全中文菜单操作方式，操作简单，快捷，且系统的精度和稳定性高。关键字：正弦信号PIC16F877AD9850DDS技术ABSTRACTThesystemdesignasinesignalgenerator.UsingPIC16F877microchipasacentralcontroller,PIC(PeripheralInterfaceController)isthemethodwhichusedtocontrolperipheralsdevelopmentofIntegratedCircuits(IC).ACPUwithscattered(multi-task)function.Itsmaximumoperatingfrequencyis20MHzapproximatelyabout.Thememorycapacityoftheproceduresusedtowriteabout1K-4Kbytes.Thetraditionalfrequencysynthesizers,usuallyformarowofcrystaloscillatorfrequencybyswitchingfromavarietyoffrequencymixed.Someusedthewell-knownPLLtechnologytoachievefrequencysynthetic.Withtherapiddevelopmentofdigitaltechnology,usingdigitalcontrolmethodsformavarietyofsourcesinafrequencyreferencefrequency,directdigitalsynthesistechniques(DDS)suddenappearanceasanewway.ThedesignusethepopularAmericanADIcmopany’sproductionAD9850frequencysynthesizers.DDStechnologyistheapplicationofthispopularproductstypically.AD9850usedtocontrolCMOSfirst,thepowerlossisonly155mWat3.3Vsupply,theexpansionofindustrialgradetemperaturerangefor-40~80degrees,28feetSSOPsurfacepackagingusedformofDDSchipAD9850,a0~15MHzfrequencycommunicationssignalstotheneighboringletter;preparationofthesinusoidalwave1KHz,amodemsignalsusedDDStechnology;Chinesemenusystemusedthroughouttheoperation,theoperationsimple,fastandhighsystemaccuracyandstabilityKeywords:Sinesignal；PIC16F877；AD9850；DDStechnology第一章方案论证1.1系统框图根据题目要求，本系统主要由主控制器模块、正弦信号发生模块、输出电压放大模块、人机界面模块构成如图:图1-1系统框图1.2系统模块1.2.1主控制器方案一：采用通用的51单片机AT89S52作为主控制器，完成数据处理，DDS的频率输出控制，键盘的扫描及液晶显示器的显示控制等。由于51单片机内部的RAM和ROM都比较小，考虑到实现本系统需要大量的数据处理及液晶显示需占用大量的ROM资源等，用51单片机实现本系统就需外扩RAM和ROM，实现起来比较麻烦。而且本系统需要用A/D转换器采样调制信号实现调频信号的输出，使用51单片机就需外扩一片A/D转换芯片，实现也比较麻烦。而且基于整个系统的速度要求，51单片机也不能满足要求。方案二：PIC（PeripheralInterfaceController）是一种用来开发的去控制外围设备的集成电路（IC）.它们的最高操作频率大约都在20MHz左右，存储器容量用做写程序的大约1K—4K字节。总线是高性能局部总线，工作频率0～33MHz，可同时支持多人机界面主控制器模块PIC16F877单片机输入电压放大模块正弦信号发生模块AD9850输出0—15MHZ正弦波组外围设备。PIC16F877是一款基于EPROM的8位高性能微控制器。与其它价格相当的微控制器相比，它在执行速度和代码压缩方面都有很大的改进。PIC16F877微控制器所具有的优越性能主要归功于它的精简指令集（RISC）和所采用的哈佛（Harvard）结构，它具有分离的程序储器空间（12位宽指令）和数据存储器空间（8位宽数据）。同时可运用两级流水线指令进行取数和执行，除了跳转指令需要两个周期外，其余所有的指令都可在单周期内执行.其优势为：1)PIC最大的特点是不搞单纯的功能堆积，而是从实际出发，重视产品的性能与价格比，靠发展多种型号来满足不同层次的应用要求。就实际而言，不同的应用对单片机功能和资源的需求也是不同的。PIC系列从低到高有几十个型号，按照指令的位数可以分为3类：初级产品，中极产品，高级产品。可以满足各种需要。PIC16F877有40个引脚，其内部资源为ROM共4K、192字节RAM、8路A/D、3个8位定时器、2个CCP模块、三个串行口、1个并行口、11个中断源、33个I/O脚。2)精简指令使其执行效率大为提高。PIC系列8位CMOS单片机具有独特的RISC结构，数据总线和指令总线分离的哈佛总线（Harvard）结构，使指令具有单字长的特性，且允许指令码的位数可多于8位的数据位数，这与传统的采用CISC结构的8位单片机相比，可以达到2:1的代码压缩，速度提高4倍。3)产品上市零等待（Zerotimetomarket）。采用PIC的低价OTP型芯片，可使单片机在其应用程序开发完成后立刻使该产品上市。4)PIC有优越开发环境。OTP单片机开发系统的实时性是一个重要的指标，象普通51单片机的开发系统大都采用高档型号仿真低档型号，其实时性不尽理想。PIC在推出一款新型号的同时推出相应的仿真芯片，所有的开发系统由专用的仿真芯片支持，实时性非常好。就我个人的经验看，还没有出现过仿真结果与实际运行结果不同的情况。5)其引脚具有防瞬态能力,通过限流电阻可以接至220V交流电源,可直接与继电器控制电路相连,无须光电耦合器隔离，给应用带来极大方便。6)彻底的保密性。PIC以保密熔丝来保护代码，用户在烧入代码后熔断熔丝，别人再也无法读出，除非恢复熔丝。目前，PIC采用熔丝深埋工艺，恢复熔丝的可能性极小。7)自带看门狗定时器，可以用来提高程序运行的可靠性。8)睡眠和低功耗模式。虽然PIC在这方面已不能与新型的TI－MSP430相比，但在大多数应用场合还是能满足需要的。Microchip公司生产的PIC16F877是一款基于EPROM的8位高性能微控制器。与其它价格相当的微控制器相比，它在执行速度和代码压缩方面都有很大的改进。由于随时可以买到需要的OPT（一次性编程）产品，因而缩短了利用PIC16F877进行产品设计开发的周期。PIC16F877微控制器所具有的优越性能主要归功于它的精简指令集（RISC）和所采用的哈佛（Harvard）结构，它具有分离的程序储器空间（12位宽指令）和数据存储器空间（8位宽数据）。同时可运用两级流水线指令进行取数和执行，除了跳转指令需要两个周期外，其余所有的指令都可在单周期内执行。图1-2PIC16F877引脚图本设计采用方案二，作为主控制器。1.2.2正弦信号产生方案一：采用反馈型LC振荡原理，选择合适的电容、电感就能产生相应的正弦信号。此方案器件比较简单，但是难以达到高精度的程控调节，而且稳定度不高，故不采用。方案二：采用DDS技术的基本原理。DDS技术是基于Nyquist采样定理，将模拟信号进行采集，经量化后存入存储器中（查找表），通过CPLD或者FPGA进行寻址查表输出波形的数据，再经D/A转换滤波即可恢复原波形。根据Nyquist采样定理知，要使信号能够恢复，必须满足采样频率大于被采样信号最高频率的2倍，否则将产生混叠，经D/A不能恢复原信号。此方案产生的波形比较稳定，在高频输出时会产生失真，而且电路比较复杂，故不采用。方案三：直接采用DDS集成芯片。AD9850是AD公司生产的DDS芯片，带并行和串行加载方式，AD9850内含可编程DDS系统和高速比较器,能实现全数字编程控制的频率合成。采用先进的DDS技术在内部集成了32位相位累加器，14位正/负余弦和高性性能的10位D/A转换器以及高速比较器。它通过并口和串口的频率控制字来设定相应的累加器的步长大小，相位累加器的输出数字相位通过查表得到所需的频率信号的采样值。然后通过转换，输出所需频率的正弦输出信号的频率。由于DDS集成芯片能达到要求，而且节省硬件电路，