论文总字数：32911字

摘 要

Abstract 2

第一章 绪论 3

1.1引言 3

1.2频率合成技术的概述 3

1.3本课题主要研究内容 4

第二章 DDS技术基本原理 4

2.1 概述 4

2.2 DDS的工作原理 5

2.3 DDS的优点 7

2.4 DDS的特性分析 7

2.4.1 DDS的频谱分析 7

2.4.2 DAC分辨率的影响 8

2.4.3过采样对杂散性能的影响 10

第三章 抗干扰性设计 10

3.1接地 10

3.2数字地与模拟地分开 11

3.3电源的处理 11

3.4 电磁兼容设计 11

第四章 DDS信号发生器的设计 11

4.1 技术指标 11

4.2总体方案 12

4.3 5V转3.3V电压电路 12

4.4 ARM控制电路 13

4.4.1 ARM介绍 13

4.4.2 单片机控制电路总体设计 16

4.4.3 时钟设置电路 16

4.4.4 单片机与AD9851接口电路 17

4.4.5 键盘电路 17

4.4.6 LCD电路 18

4.5 DDS波形产生电路 19

4.5.1 AD9851芯片介绍 19

4.5.2 波形产生电路总体设计 20

4.5.3 时钟电路 21

4.5.4 低通滤波电路 22

4.5.5 D/A转换电路 23

第五章　系统软件设计 24

5.1系统软件流程图 24

5.2 AD9851复位工作程序 25

5.3 AD9851写频率字程序 26

第六章 系统测试 27

6.1测试仪器 27

6.2 测试方法 27

6.3 测试结果与分析 28

第七章 总结与展望 31

7.1 工作总结 31

7.2 未来的展望 31

致谢 32

参考文献 33

基于AD9851的波形发生器的设计

04012103 徐怡笑

摘要

在电路系统的设计中，往往需要一系列精准的时钟信号作为系统的参考信号，鉴于系统的稳定性和精确性，对信号的波形提出了更高的要求。而基于直接数字合成技术（DDS）产生的信号，利用数字化模块处理，实现了波形的程序可控，基于该技术产生的信号具有高分辨率、快速相位切换、低相位噪声等诸多优点，因而在电子、航空、仪器、医疗等方面被广泛应用。因此对基于直接数字合成技术的信号发生器的研究具有实际意义。

本文在DDS频率合成的研究基础上，设计了一款波形发生器。采用了STM32F103作为单片机控制芯片，完成对DDS芯片的控制功能，实现频率控制字的写入以及键盘扫描和LCD显示，增强了人机的交互性。利用DDS芯片AD9851实现了正弦波与方波的合成，其输出波形经D/A转换器和椭圆低通滤波器，滤除不必要的谐波分量，从而得到我们所需要的输出波形。通过写入频率控制字实现单片机对信号的调频、调幅、调占空比的功能。经测试，该波形发生器可以合成频率较精确的正弦波和方波，能够较好的完成调节功能。

关键词：波形发生器、直接数字合成技术、AD9851、STM32单片机

A design of waveform generator based on AD9851

04012103 YiXiao Xu

Abstract

In design of circuit system , we often need a series of accurate clock signal as the reference signal , think of the stability and accuracy of system, a higher requirement is put forward for the waveform of the signal. The signal based on direct digital synthesis (DDS), using digital modular processing, thus the waveform can be controlled by program , the signal based on this technology has the advantages of high resolution, fast phase switching, low phase noise, and so on. It has been widely used in area of electronic, aerospace, instruments, medical treatment etc. Therefore, it is practical to research on direct digital synthesis signal generator .

The waveform generator is designed based on the theory of DDS frequency synthesis. The design can be controlled by Using STM32F103 as the micro-controller, realizing the functions of controlling the DDS chip, as well as writing frequency control word ,scanning the keyboard and LCD display, which can eventually enhance the human-computer interaction. The synthesis of sine wave and square wave can be realized by using DDS chip AD9851. Then the output waveform pass through D/A converter and elliptic low-pass filter to filter out unnecessary harmonic components, so that the output waveform we need can be generated. The modulation of frequency , amplitude and duty cycle are controlled by writing the frequency control word into MCU. After the test, the waveform generator can synthesize sine wave and square wave accurately ,and complete the modulation function without error.

Key Words: waveform generator , DDS, AD9851, STM32

第一章 绪论

1.1引言

在电路系统的应用中，我们会用一系列的测量基准信号来实现对输出信号和电路的测验。出于实际的应用需要，我们对信号源的频率不论是准确度还是精确度，要求都越来越高，而传统的信号源是基于振荡器的基础上建立的，由于技术有限，只能产生有限的波形。同时由于其在自动化程度和灵活性以及准确性上的局限性，对传统信号源的技术亟待改进。如今，人们对频率合成器提出了更高的要求，能够产生多种波形，高频率、且便于携带，都被列入考虑的标准。而直接数字频率合成技术（DDS），即Direct Digital Synthesis，该技术大幅度提高了信号发生器的频率稳定性和准确性，使其达到与基准信号相媲美的水平，同时高频率分辨率的特性使得频率能够以很小的步进进行微调。采用这种技术设计的信号发生器，不仅可以设计出多种波形，还可用于调制状态，对输出的电平进行调节。

1.2频率合成技术的概述

大约在1930年，频率合成技术问世。频率合成是用十分稳定同时具有很高精度的时钟信号通过加减乘除之类的运算得到的具有同样稳定性和准确性的信号。频率合成技术经过了三个发展阶段。

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