IV直接數(shù)字合成信號(hào)系統(tǒng)的硬件和軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-3"\h\u36931引言 127342DDS的工作原理 294703直接數(shù)字合成信號(hào)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 3295733.1單片機(jī)模塊 339633.2D/A轉(zhuǎn)換模塊 4177073.3放大模塊 5263273.4按鍵模塊 6233733.5顯示模塊 6195634直接數(shù)字合成信號(hào)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 7155484.1主程序流程圖 7213094.2子程序流程圖 85315測(cè)試結(jié)果及波形分析 13257185.1測(cè)試的結(jié)果 13242665.2波形頻率分析 15196結(jié)論 1618346參考文獻(xiàn) 171引言在70年代之前，函數(shù)發(fā)生器只可以輸出一些經(jīng)常使用的波形。要用復(fù)雜的電路和機(jī)電方法，才能產(chǎn)生其它的波形。這個(gè)年代的信號(hào)發(fā)生器不僅采用了模擬式的電子技術(shù)，而且由模擬元件所組成的集合控制電路REF_Ref2775\r\h[1]，有體積笨重、價(jià)格不合理等缺陷。在70年代后，微處理器(包括單片機(jī))的誕生，可以充分運(yùn)用處理器、A/D和D/A，使得波形信號(hào)發(fā)生器的作用范圍得到增加，產(chǎn)生更加復(fù)雜的波形[1]。這一年代的微型波形發(fā)生器大都主要是以應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)為主，實(shí)質(zhì)上只要我們通過直接采用一個(gè)小型微處理器軟件來(lái)直接進(jìn)行各種DAC的并行編程和自動(dòng)控制，就已經(jīng)完全可以輕松設(shè)計(jì)生產(chǎn)出各種類型簡(jiǎn)易化的微型波形[2]。當(dāng)今現(xiàn)代電子技術(shù)的迅猛發(fā)展促進(jìn)了信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)和制造，并且在電子線路、科研項(xiàng)目以及教育實(shí)驗(yàn)中得到了廣泛的運(yùn)用。直接數(shù)字頻率合成(DDS-DirectDigitalSynthesis)的技術(shù)[3]，在1971年3月，被美國(guó)著名學(xué)者J.Tiern-cy，C.M.Rader和B.Gold首次提出。在直接數(shù)字合成技術(shù)技術(shù)的圖像頻率和信號(hào)分辨率很高，同時(shí)它還具備了信號(hào)輸出端的頻點(diǎn)參數(shù)較多、切換速度快等諸多優(yōu)點(diǎn)，所以產(chǎn)生的各種復(fù)雜波形信號(hào)都是穩(wěn)定、低頻無(wú)失真的。本論文主要內(nèi)容包含以下幾個(gè)部分。一、簡(jiǎn)要介紹了信號(hào)發(fā)生器的歷史和現(xiàn)狀。二、介紹了DDS的工作原理。三、詳細(xì)的闡述了直接數(shù)字合成信號(hào)的實(shí)現(xiàn)過程和結(jié)果。2DDS的工作原理DDS的基本采樣理論是依據(jù)奈奎斯特采樣定理進(jìn)行采樣的。對(duì)于一個(gè)同時(shí)具有不同相位幅度軸，相個(gè)幅度的正弦波連續(xù)信號(hào)，可以沿其具有相位幅度軸的一個(gè)方向，以長(zhǎng)度等量的一個(gè)相位幅度間隔，對(duì)其連續(xù)信號(hào)長(zhǎng)度進(jìn)行一個(gè)相位或者相個(gè)幅度連續(xù)采樣，得到一個(gè)同時(shí)具有一定周期性的正弦波連續(xù)信號(hào)，采樣可以分析和計(jì)算先前模擬的幅度長(zhǎng)度的量化值，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行量化，量化后的相位幅值序列數(shù)據(jù)可以同時(shí)采用相應(yīng)的模擬二進(jìn)制數(shù)字計(jì)算和數(shù)據(jù)庫(kù)方法REF_Ref31866\r\h[4]，并用于數(shù)據(jù)分析和計(jì)算編碼。這樣就把一個(gè)不同周期的正弦波，連續(xù)發(fā)射信號(hào)通過轉(zhuǎn)換成一系列離散的一個(gè)二進(jìn)制相位的數(shù)字變量，然后將它們一起保存在一個(gè)rom中，每一個(gè)存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)地址也是說就是一個(gè)經(jīng)過相位幅值采樣的數(shù)據(jù)地址REF_Ref32637\r\h[5]，存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)內(nèi)容長(zhǎng)度也就是一個(gè)不同周期正弦波的相位幅值。DDS的主要基本原理及其結(jié)構(gòu)如圖1所示，它由信號(hào)相位累加器、信號(hào)存儲(chǔ)器、D/A轉(zhuǎn)換器、低通濾波器組成。在經(jīng)過頻率信號(hào)脈沖相碼控制下，頻率脈沖控制的相位數(shù)字由信號(hào)累加器可以獲得輸出相應(yīng)的相位頻率脈沖相碼，相碼尋址變換波形中的存儲(chǔ)器碼為rom，在進(jìn)行頻率相碼-幅度編碼尋址變換后將會(huì)對(duì)輸出不同信號(hào)頻率的輸出幅度信號(hào)進(jìn)行相位編碼，再經(jīng)過多個(gè)數(shù)/模信號(hào)轉(zhuǎn)換器可以獲得輸出相應(yīng)的連續(xù)信號(hào)波形，然后，通過低通濾波器REF_Ref218\r\h[6]，可以去除不必要的相位采樣輸出信號(hào)波形分量，即可以直接得到由經(jīng)過頻率脈沖控制的相位數(shù)字輸出幅度變化決定的連續(xù)波形變化后的輸出信號(hào)波形。圖圖1DDS工作原理圖3直接數(shù)字合成信號(hào)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)本論文中所設(shè)計(jì)的直接數(shù)字合成信號(hào)的系統(tǒng)均采用了單片機(jī)模塊作為信號(hào)處理和控制的核心，主要有MCU模塊、D/A轉(zhuǎn)換模塊、放大模塊、按鍵模塊、顯示模塊。單片機(jī)模塊負(fù)責(zé)控制整個(gè)系統(tǒng)的工作和運(yùn)行，檢測(cè)各個(gè)按鍵模塊中各個(gè)按鍵的工作狀態(tài)，并根據(jù)各個(gè)按鍵的狀態(tài)輸出相應(yīng)的類型和頻率發(fā)送相同的波形數(shù)據(jù);D/A轉(zhuǎn)換模塊將從微控制器輸入的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，該模擬信號(hào)再經(jīng)過放大模塊的濾波和噪聲作用后進(jìn)行輸出;顯示模塊可以用于顯示波形的類型和頻率;按鍵模塊可以用于自動(dòng)選擇各種波形、信號(hào)頻率的調(diào)節(jié)以及頻率調(diào)節(jié)步進(jìn)值的設(shè)定。其系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。顯示模塊顯示模塊按鍵模塊單片機(jī)模塊D/A轉(zhuǎn)換模塊模塊轉(zhuǎn)換放大模塊圖2直接數(shù)字合成信號(hào)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3.1單片機(jī)模塊本設(shè)計(jì)用AT89C51芯片，外連接一個(gè)晶振電路和一個(gè)復(fù)位電路，圖3為單片機(jī)模塊電路原理圖。XTAL1和XTAL2引腳連接兩個(gè)30pF的電容C1、C2并聯(lián)一個(gè)12MHz的晶振構(gòu)成一個(gè)晶振電路，為單片機(jī)提供12MHz的基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)REF_Ref718\r\h[7]。RST復(fù)位輸入引腳連接一個(gè)0805貼片的10k阻值的電阻R1、復(fù)位按鍵KEY5和一個(gè)10uF容值的0805貼片電容C3串聯(lián)構(gòu)成一個(gè)復(fù)位電路。圖圖3單片機(jī)模塊電路原理圖晶振電路的作用幾乎相當(dāng)于人的心臟，人的心臟每分鐘可以反復(fù)跳動(dòng)數(shù)十次甚至數(shù)百次，而對(duì)于一臺(tái)小型單片機(jī)來(lái)說，這實(shí)在太慢了。圖3中的一個(gè)晶振器將信號(hào)振蕩頻率設(shè)定為12MHz(1MHz=Hz)，正常工作情況下，每秒每分鐘可以振蕩12×次。在接通移動(dòng)電源時(shí)，晶振電路就可以給單片機(jī)提供一個(gè)頻率很穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)，驅(qū)動(dòng)單片機(jī)工作。復(fù)位電路的電路原理是用電容C3在上接高電平、電阻R1在下接地和按鍵KEY5接高電平并聯(lián)后連接單片機(jī)的RST引腳。這種連接法的主要目的之一是在單片機(jī)接通電源后，當(dāng)按下KEY5時(shí)，RST直接與VCC相連，同時(shí)R1對(duì)C3放電，從而導(dǎo)致C3被短路，使得RST為高電平，在出現(xiàn)程序錯(cuò)誤或操作不當(dāng)?shù)腻e(cuò)誤時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)都會(huì)進(jìn)入死鎖狀態(tài)，這時(shí)就可以按下復(fù)位鍵KEY5重新啟動(dòng)，這樣就可以讓整個(gè)單片機(jī)能夠從頭到尾地執(zhí)行程序。松開KEY5時(shí)，R1對(duì)C3進(jìn)行充電，在充電過程中結(jié)束后，C3的相當(dāng)于單片機(jī)的開路，RST為一個(gè)低電平，使得單片機(jī)能夠正常運(yùn)行其中，由于P0口是開路，不能在電路上輸出高電平，如果微控制器要驅(qū)動(dòng)LCD顯示器發(fā)光，則必須由電源驅(qū)動(dòng)，如果沒有電源，LCD顯示屏就亮不了，所以就需要外接一個(gè)10k阻值的上拉電阻RP1來(lái)提高增強(qiáng)其驅(qū)動(dòng)功率。3.2D/A轉(zhuǎn)換模塊本設(shè)計(jì)的D/A轉(zhuǎn)換模塊采用的是DAC0832芯片，因?yàn)镾TC89C51單片機(jī)在進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)所產(chǎn)生的所有信號(hào)都數(shù)字信號(hào)，要想得到所有必需的波形信號(hào)，就必須把單片機(jī)的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成一個(gè)模擬信號(hào)。所以采用了DAC0832直通工作的方式，當(dāng)芯片DAC0832的數(shù)據(jù)信號(hào)鎖存控制功能能夠允許芯片控制數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)輸出控制線ILE引腳接+5V，片選數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)輸出控制線/CS引腳、寫數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)輸出控制線/WR1和/WR2引腳、數(shù)據(jù)信號(hào)傳送線和控制線寫信號(hào)/XFER引腳全部完成接地時(shí)，DAC0832芯片就保持一個(gè)直通工作方式，DAC0832的DI0~DI7直接連STC89C51單片機(jī)的P0口。單片機(jī)一旦把一個(gè)數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)輸入通過端口的調(diào)整連接到DAC0832芯片，就直接從這個(gè)端口輸出進(jìn)入芯片DAC的數(shù)據(jù)寄存器，進(jìn)行對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)與其他模擬信號(hào)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。圖4為D/A轉(zhuǎn)換模塊電路原理圖。圖圖4D/A轉(zhuǎn)換模塊電路原理圖其中圖4的DAC0832芯片的模擬電流輸出端Iout1外接兩個(gè)0.1uF容值的C6、C7和兩個(gè)100歐姆電阻R2、R3并聯(lián)可以組成電阻的分壓電路，目的主要是通過兩個(gè)電阻進(jìn)行分壓之后，在兩個(gè)電阻上再次并聯(lián)兩個(gè)電容，起到一個(gè)電容濾波電路的作用，用于濾除干擾信號(hào)，這樣Iout1就輸出一個(gè)穩(wěn)定電壓。因DAC0832一種電流輸出型D/A轉(zhuǎn)換控制芯片，轉(zhuǎn)換后的結(jié)果是輸出電流信號(hào)而不是輸出電壓信號(hào)，所以在這種轉(zhuǎn)換電路中電流輸出端Iout1、Iout2與一個(gè)放大器相連，就可以直接完成了電流信號(hào)和輸出電壓信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換。根據(jù)DAC0832芯片內(nèi)部工作原理，當(dāng)轉(zhuǎn)換電路中的Iout1為一個(gè)穩(wěn)定輸出電壓，Iout2接地時(shí)，即正常參考電壓的輸入端VREF可以用來(lái)作為一個(gè)輸出端，可以輸出不同的電壓值，轉(zhuǎn)換器就能夠直接從正常參考電壓的輸入端VREF引腳處直接采取輸出端的電壓，可以輸出在0V到255/256VREF范圍的電壓。這樣就可以省去電流信號(hào)與電壓信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換，放大器可接可不接，但在本設(shè)計(jì)要把信號(hào)顯示在顯示屏上，所以還是要接放大器把信號(hào)放大后顯示出來(lái)。3.3放大模塊本設(shè)計(jì)的放大模塊采用的是LM358芯片[7]，其主要作用是把信號(hào)的幅值放大，然后把放大后的信號(hào)輸給示波器顯示出來(lái)。LM358芯片內(nèi)部分別設(shè)置了兩個(gè)獨(dú)立的、高功耗和自動(dòng)減振輸出幅度自動(dòng)補(bǔ)償、內(nèi)部輸出頻率自動(dòng)互換等功能補(bǔ)償?shù)南辔贿\(yùn)算極性放大器，利用這個(gè)LM358反相位高比例極性放大輸出電路的基本工作控制原理，可以直接用來(lái)實(shí)現(xiàn)雙相位的放大輸出電壓。圖圖5LM358電路原理圖圖5為L(zhǎng)M358電路原理圖。運(yùn)用LM358運(yùn)放使用單電源供電原理，把4腳接地，目的是輸出的電壓總是大于0，不可能輸出負(fù)電壓的，即可直接把VREF輸入進(jìn)來(lái)的電壓進(jìn)行放大。其中5引腳連接到DAC0832的VREF引腳，6引腳接1k電阻R4和7腳，7腳連接3腳，4腳接地，8腳接5V，2腳接通1腳，最后1腳把放大器中經(jīng)過放大的信號(hào)輸?shù)绞静ㄆ髦胁@示波形圖案;其中6腳和7腳之間接了一個(gè)1k的調(diào)節(jié)電位器RV2，通過這個(gè)調(diào)節(jié)電位器可以使得放大倍數(shù)有所增加，從而達(dá)到幅值在1.5V-3.5V內(nèi)進(jìn)行調(diào)幅，并在示波器上把需要放大的各種波形和信號(hào)都顯示了出來(lái)。3.4按鍵模塊本設(shè)計(jì)的按鍵模塊由KEY1、KEY2、KEY3、KEY4四個(gè)按鍵模塊所構(gòu)成，四個(gè)按鍵的輸入線連接單片機(jī)的P3.7~P3.4，另一腳接地，它的工作原理是不按任何按鍵時(shí)，各個(gè)輸入線之間均呈高電平;當(dāng)有按鍵下時(shí)，就是低電平。圖6為按鍵模塊電路原理圖。圖圖6按鍵模塊電路原理圖圖6中KEY1用來(lái)切換正弦波、方波、三角波、鋸齒波四種類型的波形信號(hào)，KEY2用于減小頻率，KEY3用于增加頻率，當(dāng)按下KEY2時(shí)輸出波形的頻率就會(huì)減小，按下KEY3時(shí)輸出波形的頻率就會(huì)增加，但是接通電源時(shí)，它的默認(rèn)頻率約為10Hz，KEY3按一下時(shí)，頻率只能加0.1Hz，、KEY2按一下時(shí)，頻率只減0.1Hz，就會(huì)導(dǎo)致在測(cè)試時(shí)很不方便所以設(shè)置了KEY4按鍵，其原因是當(dāng)按下KEY4時(shí)，就會(huì)進(jìn)入步進(jìn)值設(shè)置的界面，步進(jìn)值可以在0.1~10Hz頻率之間進(jìn)行調(diào)節(jié)，按KEY2和KEY3來(lái)調(diào)節(jié)步進(jìn)值大小，步進(jìn)值設(shè)置好后(例如設(shè)置5Hz)，再按一下KEY4鍵時(shí)，退出步進(jìn)值調(diào)節(jié)界面，會(huì)看到，按一下KEY2，頻率就會(huì)增加5Hz。3.5顯示模塊本設(shè)計(jì)采用LCD1602液晶顯示屏為顯示模塊，第一行顯示波形圖案，第二行顯示頻率。用LCD1602直接和AT89C51接口，D0~D7接AT89C51的P0.0~P0.7REF_Ref1417\r\h[8]，VEE接10k可變電阻RV1，其目的是來(lái)調(diào)整屏幕對(duì)比度，VSS接地，VDD接VCC，LCD1602的RS連接到微控制器的P2.7端口，將RW引腳接地，電平高時(shí)，可以直接讀數(shù)字信號(hào)，E引腳接單片機(jī)的P2.6口，當(dāng)E由高電平到低電平時(shí)，LCD1602液晶就開始自動(dòng)執(zhí)行命令。當(dāng)接通電源時(shí)，系統(tǒng)程序編寫在顯示屏第一行上顯示正弦波圖案，同時(shí)LED0發(fā)光;顯示方波圖案，同時(shí)LED1發(fā)光;顯示三角波圖案，同時(shí)LED2發(fā)光;顯示鋸齒波圖案，同時(shí)LED3發(fā)光，并把相對(duì)應(yīng)的頻率數(shù)值顯示在第二行。圖7為L(zhǎng)CD1602顯示電路原理圖。圖圖7LCD1602顯示電路原理圖4直接數(shù)字合成信號(hào)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)軟件部分中的主程序搭建控制框架，子程序發(fā)出波形信號(hào)并根據(jù)需求有效控制。通過編寫程序可以獲得四種波形信號(hào)。主程序、鋸齒波程序、三角波程序、正弦波程序、方波程序、延時(shí)子程序六個(gè)程序塊可以來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的功能[9]。延時(shí)電路子程序來(lái)實(shí)現(xiàn)波形頻率的變化[10]。只要按下設(shè)置的按鍵就能夠發(fā)出所需波形并在顯示屏顯示所需波形圖案。4.1主程序流程圖主程序流程圖如下圖8所示。開始按KEY1開始按KEY1輸出波形類型減小頻率值增加頻率值設(shè)置步進(jìn)值KEY2KEY3KEY4YYYYNNNN圖8主程序流程圖本次設(shè)計(jì)各種波形的輸出通過按鍵來(lái)控制，按KEY4是調(diào)節(jié)步進(jìn)值，按KEY3是在步進(jìn)值調(diào)節(jié)頁(yè)面增加頻率步進(jìn)值，按KEY2是在步進(jìn)值調(diào)節(jié)頁(yè)面減少頻率步進(jìn)值，按KEY1的作用是切換顯示四種類型的波形圖。為了更好的觀察和輸出波形，每個(gè)不同的功能的模塊用不同的ID號(hào)標(biāo)識(shí)，每按一次KEY1，ID的值是不相同的，在編程中定義一個(gè)變量boxing等于相應(yīng)的值而輸出設(shè)定的波形，當(dāng)boxing=0時(shí)，輸出正弦波，且LED3=1，LED0=0;當(dāng)boxing=1時(shí)，輸出方波，且LED0=1，LED1=0;當(dāng)boxing=2時(shí)，輸出三角波，且LED1=1，LED2=0;當(dāng)boxing=3時(shí)，輸出鋸齒波，且LED2=1，LED3=0。只要每次按下開關(guān)KEY1時(shí)，就會(huì)給出不同的boxing值就可以循環(huán)輸出設(shè)計(jì)的四種波形，但在接通電源時(shí)，設(shè)置正弦波為初始波形，同時(shí)發(fā)光二極管LED0發(fā)光。4.2子程序流程圖圖9為產(chǎn)生正弦波程序的流程圖。當(dāng)M(數(shù)字量)電路中的內(nèi)容為0時(shí)，輸出一個(gè)對(duì)應(yīng)的模擬量，其中M的內(nèi)容為00H，通過正弦函數(shù)表中的數(shù)據(jù)可以查詢到正弦波的波形信號(hào)，再由此輸出一個(gè)對(duì)應(yīng)的模擬量送到轉(zhuǎn)換電路，經(jīng)過第一個(gè)數(shù)據(jù)指針(SP)加1得出新的SP，M最后不等于129就輸出正弦波，否則一直循環(huán)以上操作，直到輸出正弦波信號(hào)就跳出。開始開始M=00HSP=SP+1M=正弦數(shù)據(jù)表數(shù)據(jù)M送到D/A輸出YNM=129M？？？圖9產(chǎn)生正弦波的程序流程圖產(chǎn)生正弦波的波形代碼及其程序如下所述。ucharcodesin[64]={135，145，158，167，176，188，199，209，218，226，234，240，245，249，252，254，254，253，251，247，243，237，230，222，213，204，193，182，170，158，146，133，121，108，96，84，72，61，50，41，32，24，17，11，7，3，1，0，0，2，5，9，14，20，28，36，45，55，66，78，90，102，114，128}；電源接通時(shí)，按下自鎖開關(guān)，示波器顯示正弦波圖案，而且D1發(fā)光。其圖10為正弦波仿真圖。圖10正弦波仿真圖圖11為輸出方波的程序流程圖。當(dāng)M等于0時(shí)，就輸出M等于0時(shí)的模擬量，然后對(duì)M進(jìn)行一次延時(shí)，當(dāng)M等于FFH時(shí)，同樣就輸出M等于FFH時(shí)的模擬量，再對(duì)M進(jìn)行一次延時(shí)，就可以直接得到方波[9]。產(chǎn)生方波的波形代碼及其程序如下所述。ucharcodejuxing[64]={255，255，255，255，255，255，255，255，255，255，255，255，255，255，255，255，255，255，255，255，255，255，255，255，255，255，255，255，255，255，255，255，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0，0}；開始開始M=00HM送到D/A輸出M延時(shí)M=FFHM送到D/A輸出M延時(shí)圖11輸出方波的程序流程圖按KEY1一下時(shí)，示波器顯示方波圖案，而且D2發(fā)光。其圖12為仿真圖。圖12方波仿真圖圖13為產(chǎn)生三角波的流程圖。把DAC0832的地址設(shè)置為00H，M中數(shù)據(jù)自增后加1，當(dāng)M被增加到為0時(shí)，與FFH相比REF_Ref2187\r\h[9]，結(jié)果相等，M中的數(shù)據(jù)就自減，如此進(jìn)行循環(huán)而產(chǎn)生三角波。產(chǎn)生三角波的代碼如下所述。ucharcodesanjiao[64]={0，8，16，24，32，40，48，56，64，72，80，88，96，104，112，120，128，136，144，152，160，168，176，184，192，200，208，216，224，232，240，248，248，240，232，224，216，208，200，192，184，176，168，160，152，144，136，128，120，112，104，96，88，80，72，64，56，48，40，32，24，16，8，0}；開始開始M=00HM送到D/A輸出M=M+1M=M-1M送到D/A輸出NYYNM=00H？？M=00H？？圖13產(chǎn)生三角波的流程圖按KEY1兩下時(shí)，示波器顯示三角波圖案，而且D3發(fā)光。其圖14為仿真圖。圖14三角波仿真圖圖15為產(chǎn)生鋸齒波的流程圖。把00H信號(hào)送入輸出寄存器M中，DAC0832當(dāng)輸入寄存器M等于FFH時(shí)，則返回開始位置重新開始。M不等于FFH時(shí)，M就開始累加，直到最后得到鋸齒波形REF_Ref2187\r\h[9]。產(chǎn)生鋸齒波代碼如下所述。ucharcodejuchi[64]={0，4，8，12，16，20，24，28，32，36，40，45，49，53，57，61，65，69，73，77，81，85，89，93，97，101，105，109，113，117，121，125，130，134，138，142，146，150，154，158，162，166，170，174，178，182，186，190，194，198，202，206，210，215，219，223，227，231，235，239，243，247，251，255}；MM=00HM送到D/A輸出M=M+1開始YNM=FFH？圖15產(chǎn)生鋸齒波的流程圖按KEY1三下時(shí)，示波器顯示鋸齒波圖案，而且D4發(fā)光。其圖16為仿真圖。圖16鋸齒波仿真圖圖17為設(shè)置的延時(shí)子程序流程圖。在執(zhí)行延時(shí)程序時(shí)，首先針對(duì)于電阻R6和電阻R7設(shè)一個(gè)初始值，然后進(jìn)入第一個(gè)判斷語(yǔ)句，當(dāng)R7減1時(shí)，判斷R7是否為0，如果不滿足條件，則跳回到循環(huán)中，滿足就跳出循環(huán)體，執(zhí)行第二個(gè)判斷語(yǔ)句，當(dāng)R6減1時(shí)，判斷R6是否為0，不滿足條件就跳回到第一個(gè)判斷語(yǔ)句繼續(xù)判斷循環(huán)，直到滿足條件跳出執(zhí)行其他程序。這就是延時(shí)程序的工作流程，從而達(dá)到延時(shí)的作用。開始開始R6設(shè)初始值R7設(shè)初始值R7-1，R7=0？R6-1，R6=0？返回NYYN圖17設(shè)置的延時(shí)子程序流程圖5測(cè)試結(jié)果及波形分析5.1測(cè)試的結(jié)果當(dāng)每個(gè)部分的基本程序都編寫和調(diào)試好后，就進(jìn)行總體的測(cè)試了。用KeiluVision5軟件編寫程序和調(diào)試程序，把.hex文件，下載到單片機(jī)里去，然后直接在protues軟件進(jìn)行仿真[11]。用實(shí)驗(yàn)室臺(tái)式示波器對(duì)本設(shè)計(jì)信號(hào)發(fā)生器進(jìn)行測(cè)試和驗(yàn)證。探頭信號(hào)測(cè)試鉤接信號(hào)發(fā)生器信號(hào)端，探頭地線連接信號(hào)發(fā)生器的地，把探頭插入插座。當(dāng)接通電源，按下開關(guān)時(shí)，可以看到，信號(hào)發(fā)生器上顯示正弦波，頻率為10Hz，同時(shí)LED0發(fā)光;示波器上顯示正弦波，頻率為10.3Hz，如圖18所示。圖18圖18正弦波測(cè)試圖按一次KEY1時(shí)，信號(hào)發(fā)生器上顯示方波，頻率為10Hz，同時(shí)LED1發(fā)光；示波器上顯示方波，頻率為10.3Hz，如圖19所示。圖19方波測(cè)試圖圖19方波測(cè)試圖按兩次KEY1時(shí)，信號(hào)發(fā)生器上顯示三角波，頻率為10Hz，同時(shí)LED2發(fā)光；示波器上顯示三角波，頻率為10.3Hz，如圖20所示。圖20三角波測(cè)試圖圖20三角波測(cè)試圖按三次KEY1時(shí)，信號(hào)發(fā)生器上顯示鋸齒波，頻率為10Hz，同時(shí)LED3發(fā)光；示波器上顯示鋸齒波，頻率為10.3Hz，如圖21所示。圖21鋸齒波測(cè)試圖圖21鋸齒波測(cè)試圖當(dāng)要改變波形頻率時(shí)，按下KAY4設(shè)置步進(jìn)值為5Hz，退出步進(jìn)值調(diào)節(jié)界面，再按下三次KAY3加25Hz頻率，輸出顯示的波形就可以得到頻率為25Hz的波形信號(hào)，如圖22所示。圖2225Hz方波測(cè)試圖圖2225Hz方波測(cè)試圖在圖22的基礎(chǔ)上再按一次KAY2減20Hz頻率，可以得到頻率為20Hz的方波波形信號(hào)，如圖23所示。在對(duì)信號(hào)發(fā)生器進(jìn)行測(cè)試時(shí)，可以從圖19、21、22、23進(jìn)行驗(yàn)證按鍵KEY1的作用，圖22、23驗(yàn)證出KEY2、KEY3、KEY4的作用，在示波器上都可以顯示正弦波、方波、三角波、鋸齒波潘和頻率數(shù)值，測(cè)試后得到的各種波形都挺理想的。由此可以得出如下的結(jié)論:本文中所設(shè)計(jì)的各種硬件與軟件均能夠滿足這次設(shè)計(jì)的需求。圖2320Hz方波測(cè)試圖圖2320Hz方波測(cè)試圖5.2波形頻率分析抽取正弦波波形的范圍為10~100Hz頻率進(jìn)行了頻率誤差測(cè)試，測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示。表1正弦波頻率測(cè)試數(shù)據(jù)表設(shè)定頻率(Hz)102030405060708090100測(cè)試頻率(Hz)10.320.530.540.249.959.468.6788795.5相對(duì)誤差（%）0.030.020.020.000.00-0.01-0.02-0.03-0.03-0.05絕對(duì)誤差（%）0.300.500.500.20-0.10-0.60-1.40-2.00-3.00-4.50選擇設(shè)定頻率波形進(jìn)行輸出，通過示波器驗(yàn)證輸入結(jié)果如表1，由正弦波測(cè)量數(shù)據(jù)分析得，當(dāng)設(shè)定頻率值范圍10~40Hz時(shí)，測(cè)試頻率的絕對(duì)誤差都為正，當(dāng)設(shè)定頻率范圍50~100Hz時(shí)，測(cè)試頻率的絕對(duì)誤差都為負(fù)，可以得出當(dāng)隨著測(cè)試頻率的增大，誤差值就較大，總體相對(duì)誤差控制在5%以內(nèi)，分析其中出現(xiàn)這種誤差的原因主要有以下幾個(gè)方面:DDS產(chǎn)生的誤差，在集成電