单片机控制的直接数字频率合成器

单片机控制的直接数字频率合成器第期年月徽处理机《又 , · 微机应用 · 单片机控制的直接数字频率合成器王建新 ’ 王志华南京理工大学电光学院南京摘要直接数字频率合成是一种新的频率合成技术 ,, 它由相位累加器、只读存贮器、转换器及低通滤波器组成。本文介绍了一种用中、大规模集成电路实现直接数字频率合成器的方法 , 该直接数字频率合成器用单片机作相位增量控制器 , 所需频率直接从键盘敲入 , 频率值同时在数码显示器上显示。关键词直接数字频率合成频率合成单片机 ...

第期年月徽处理机《又 , · 微机应用 · 单片机控制的直接数字频率合成器王建新 ’ 王志华南京理工大学电光学院南京摘要直接数字频率合成是一种新的频率合成技术 ,, 它由相位累加器、只读存贮器、转换器及低通滤波器组成。本文介绍了一种用中、大规模集成电路实现直接数字频率合成器的方法 , 该直接数字频率合成器用单片机作相位增量控制器 , 所需频率直接从键盘敲入 , 频率值同时在数码显示器上显示。关键词直接数字频率合成频率合成单片机如 “ , 舒 , 讨 ‘ 翻升岁 , , , , 引言直接数字频率合成是一种新的频率合成方法 , 它与传统的频率合成方法相比具有相位噪声低、分辨力高和频率捷变快等优点 , 由相位累加器、只读存贮器、转换器及低通滤波器组成「‘ 、幻 , 如图所示相位累加器险灰 “ 图图中为时钟频率 , 为相位增量 , 为相位累加器字长 , 容量为位 , 原理图低通滤波器截止频率为 , 为输出频率工作时 , 相位累加器以为时钟 , 男岁硕士副教授收稿日期一一修回日期一一期王建新等单片机控制的直接数字颇率合成器作步长为的模梦加法 , 输出相位码去寻址 , 中固化有一个周期的正弦函数 , 输出的幅度码经转换器及低通滤波器后就可得到连续变化的正弦波 , 输出正弦波的频率为一梦一一从式可见 , 只要改变就可得到相应的输出频率 , 因此也叫频率控制字。根据采样定理 , 最大输出频率为。本文首先介绍的硬件电路的实现 , 然后介绍用单片机控制相位增量的方法。电路电路框图如图所示 , ‘ 为四位超前进位全加法魂 , 。。为。四片级连构成位加法器 , 加法器的一个输入来自频率控制字 , 另一个输入来自两片构成的位锁存器 , 加法器相加结果又送至锁存器锁存 , 因此 , 。构成了一个位累加器。此累加器输出的最大值为 “一 , 超过此值后累加器将溢出回到。, 所以此累加器是以 ‘为模 , 为步长作累加的 , 累加操作由时钟关控制。由于累加器输出是以相位序列的形式去寻址中正弦函数幅度码的 , 因此 , 此累加器叫作相位累加器。叭叭叭叭叭叭、、、、、、、、、、、、、电卜卜卜衍首首首占口口口口口口口口汀汀汀 · ······· 口口口自公公口口叮叮叮叮叮百百百瓦 ’’ 成口口 ········· 占占占占占占占占占⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯“飞飞飞飞百百百百图此相位累加器字长为位 , 显然它寻址的容量最大将达 , 实际上用那么大容量的是没有必要的。因为受转换器限制 , 图电路中数据字长只取位 , 此时若在一个正弦周期内取个幅度样点 , 将会出现大量重复。图中我们用存放一个周期的正弦波 , 的容量为位 , 因此相位累加器位输出线中的高位来寻址。输出的正弦幅度序列经和构成的双极性转换后变成了原理图以正弦函数为包络的阶梯波 , 此阶梯波经过、构成的低通滤波器就变成连续变化的正弦波了。图中 , 时钟频率受转换器转换速率限制 , 因此关取为 , 如果采用高速转换器 , 可达。由式 , 此输出频率分辨力为生 , 输出最高频率为。相位增量控制器单片机实现的相位增量控制器可分为三部分 , 一部分是键盘与显示器电路 , 第二部分微处理机年是单片机软件完成的数值运算 , 第三部分是与的接口电路。键盘与显示电路由管理 , 如图所示 , 详细工作原理见参考文献。所需产生的正弦波频率从键盘敲入 , 同时七段显示器显示 , 由于前述的最大输出频率为 , 因此使用位显示器。进制数 , 占用个内存字节 , 高位存放在单元 , 低位存放在单元。把送给相位累加器的接口电路如图所示。。的口地址为 , , 和的口地址为 , 先把低位数据送入。锁存再送出高位至锁存 , 同时低位数据进入 , 锁存。接口编程如下厂勺勺厂厂门门「「一洲洲口口口口口口、 , 、一一位「「「「「一一 ” 留二劣劣劣门巧巧巧巧刃刃丁一一一一一一一丫一一一一仅界一健盘盘图键盘与显示电路以码的形式读入片内 , 由式 , 要完成下列运算刀 · 广气一一一丁二一一 ‘ ’‘ 又然后把送给的相位累加器。运算流程图如图所示 , 先把转换为。十码压压缩码码码进制数数右右移个字节节除除以十图流程图压缩码 , 然后转化为二进制数 , 再右移个字节相当于乘以 ‘ , 最后和二进制形式的相除 , 得到频率控制字。由于的最大值为 ‘ , 因此为一个位二图接口电路 , , , , , , , 和 , 构成相位增量寄存器 , 只要不从键盘敲入新的频率值 , 将在 , , 和中保持不变 , 从而输出频率不变。结束语本文介绍了由单片机控制的直接数字频率合成器 , 测试表明 , 该电路设计正确 , 频率合成器频率控制灵活 , 还可以输出各种波形 , 只要在的中固化相应波形即可。参考文献张冠百锁相与频率合成技术北京电子工业出版社 , 魏福立直接数字合成技术及应用电子技术应用 , , 何立民单片机应用系统设计北京航空航天大学出版社 , ,

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