基于单片机的函数信号发生器的设计

基于单片机的函数信号发生器的设计

摘  要

本课题是采用低成本的MCS-51系列单片机构成具有高可靠性的函数信号发生器的应用设计。本设计通过单片机运算产生二进制控制信号去控制AD9850进而实现函数波形的产生。基于单片机的函数信号发生器抗干扰性强、功耗低、成本低、易实现，具有很高的实用价值。     本系统以51单片机为控制核心，由电源模块、单片机AT89S52最小系统模块、中断键盘模块、函数信号发生模块、MAX7219显示模块组成。采用中断键盘扫描方式计算所需频率，用数控的方法控制DDS芯片AD9850产生100Hz－40MHz正弦信号，100Hz－5MHz方波信号，波形输出较稳定，且精度较高。采用MAX7219驱动两个四位一体的八段LED数码管，显示出当前波形的频率。系统用C语言编写模块化程序，增强可读性，便于AT89S52对各模块的控制，实现各功能的设置。

关键词：单片机 直接数字频率合成（DDS） AD9850 函数信号 正弦波 方波

目  录

摘  要 I

ABSTRACT II

1  绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 研究目的 2

1.3 研究意义 2

2  课题设计相关理论知识 3

2.1 DDS的系统简介 3

2.1.1 DDS的基本原理 3

2.1.2 DDS的性能特点 3

2.2 AD9850简介 4

2.2.1 AD9850功能概述 4

2.2.2 AD9850的引脚功能 5

2.2.3 AD9850工作原理 5

2.2.4 AD9850应用与设计 6

3  系统的总体设计 8

3.1 方案论证 8

3.2 设计原理框图 8

4  系统硬件设计 9

4.1 电源电路 9

4.2 AT89S52单片机最小系统 9

4.2.1 AT89S52的资源参数 9

4.2.2 最小系统与I/O连接情况 10

4.3 中断键盘设计电路 11

4.4 MAX7219显示电路 12

4.5 AD9850函数信号发生模块 13

4.5.1 AD9850模块主电路 13

4.5.2 AD9850模块时钟电路 14

4.5.3 AD9850模块输入输出口定义 15

4.6 AT89S52单片机ISP下载线 15

4.6.1 ISP简介 15

4.6.2 AT89S52单片机ISP下载线原理 16

4.6.3 电脑并口DB25引脚定义说明 17

4.7 小结 17

5  系统软件设计 18

5.1 单片机MCS-51系列简介 18

5.2 MAX7219模块驱动程序 18

5.2.1 初始化程序 20

5.2.2 送显子程序 21

5.2.3 数据传送程序 22

5.3 AD9850的驱动程序设计 23

5.3.1 初始化程序 23

5.3.2 写控制字子程序 24

5.4 主函数程序设计 26

5.4.1 中断INT0服务函数 26

5.4.2 主函数 27

5.5 Keil C51介绍 29

5.6 ISPlay v1.5介绍 30

5.7 小结 31

6  系统调试与分析 33

6.1 硬件调试 33

6.2 软件调试 34

6.3 系统调试 37

6.3.1 独立按键与显示测试 37

6.3.2 波形测试 38

6.3.3 与开题要求对比 40

6.4 小结 41

参考文献 42

附  录 1 43

附  录 2 50

附  录 3 51

附  录 4 52

谢  辞 54