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文选用TI公司的MSP430F169单片机实现整个系统的控制。DDS芯片选用AD公司的AD9834。通过键盘输入信号的频率值,经单片机处理后转换为DDS的频率控制字发送至DDS模块,DDS将合成的频率发送到调理模块进行处理,最终得到所需频率的正弦信号。
31DDS模块设计DDS模块主要由DDS芯片、差分电路、滤波电路和放大电路构成,主要实现命令的接收、信号的生成、噪声的滤除、输出信号的放大等功能。DDS模块主要接收单片机发送的控制命令,根据命令生成符合频率要求的正弦信号。差分电路主要有2个作用,一个是将双端输出转换成单端输出,一个是消除输出信号的直流部分。滤波电路采用二阶巴特沃斯有源低通滤波器来滤除输出信号的高频成分。DDS模块设计原理图如图2所示。
32接口电路MSP430F169单片机和DDS芯片AD9834具有完全兼容的SPI接口,因此采用SPI总线接口方式实现二者的连接。单片机向AD9834发送数据而不接收数据,故将单片机的SPI设置为主机模式而AD9834的SPI接收单片机发送的数据而不向单片机发送数据,故将它设置为从机模式。单片机与AD9834硬件接口电路如图3所示。
4连接原理框图
41DDS程序设计DDS程序设计主要由DDS初始化、数据写入和数据源选择3部分组成。DDS初始化程序主要实现DDS的软件复位。数据写入主要完成频率控制寄存器的选择并实现频率控制字的写入。数据源选择主要完成输出信号频率数据源的选择。DDS程序设计主要流程如下:首先通过PC输入3Hz的值,根据公式计算出要写入频率寄存器的值其次完成DDS初始化,实现内部寄存器等部件的复位然后设置数据写入方式,写数据到控制寄存器以及选择的频率寄存器最后选择输出信号频率数据源,根据用户的需求输出指定数据源。DDS程序设计流程图如图4所示。3实验31信号输出波形本设计选用AD公司的AD9834DDS芯片,其输出频率公式为:
其中fMC为AD9834的时钟频率FREQ为写入28位频率寄存器的值为输出信号频率的分辨率12。当选择fMC1MHz,输出信号频率的分辨率约为00037Hz,满足设计要求。
根据公式(1)计算出3Hz的频率控制字,通过键盘输入到单片机中,单片机控制DDS产生的波形经过滤波后的波形,由此可知信号频率稳定性满足系统要求。
42信号频率稳定度的计算测试时选取9Hz作为输出信号的标准工作频率,测量其稳定度,利用安捷伦34411A系列六位半高性能数字万用表对实际产生的输出信号频率进行测量,测量所得数据记录如表1所示。
设实际工作频率的均值f与标称工作频率的最大偏差值为Δf,则频r
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