基于A(yíng)Tmega8的DDS信號發(fā)生器的設計

　　本系統的一個(gè)特點(diǎn)是控制芯片采用ATMEL公司的AVR系列單片機ATmega8，用于控制鍵盤(pán)、顯示和DDS芯片的工作。AVR單片機由于采用了精簡(jiǎn)指令集RISC結構，因此具有1MIPS/MHz的高速運行處理能力。同樣以12MHz的晶振為例，AVR單片機的一個(gè)機器周期為1/12μs，而普通51單片機的一個(gè)機器周期則為1μs。因此，使用AVR單片機來(lái)加載和控制頻率/相位轉換時(shí)間極短的DDS芯片，對于提高整個(gè)系統的運行速率和性能都是十分有利的。此外，在A(yíng)VR家族中，ATmega8是一種非常特殊的單片機，它的芯片內部集成了較大容量的存儲器和豐富強大的硬件接口電路，具備AVR高檔單片機MEGA系列的全部性能和特點(diǎn)，并且在省電性能、穩定性、抗干擾性及靈活性方面都比AT90系列更加周全和完善。而且由于采用了小引腳封裝（為DIP 28和TQFP/MLF32），不僅能夠有效減小硬件系統的體積，而且其價(jià)格僅與低檔單片機相當，成為具有極高性?xún)r(jià)比的單片機。

　　4×4的小鍵盤(pán)用于設定工作模式、頻率和相位參數，顯示部分采用16×2的通用點(diǎn)陣字符液晶顯示器。調制信號通過(guò)接口電路送入AD9832，然后通過(guò)0～10MHz的低通濾波器輸出。

　?。?）軟件設計

　　圖3為單片機ATmega8的軟件流程圖。其中“AD9832初始化”是對AD9832寫(xiě)入一些控制字，包括對SLEEP、RESET、CLR、SYNC、SELSRC控制位的設置，一旦設定后，AD9832將保持設定狀態(tài)不變，直到重新對這些控制位進(jìn)行設定。初始化之后開(kāi)始對鍵盤(pán)進(jìn)行查詢(xún)，當檢測到有鍵按下時(shí)，判斷鍵值，執行相應的操作，并將結果顯示在LCD上。當檢測到“確定”鍵被按下后，根據鍵盤(pán)設定的工作模式以及相應的參數來(lái)改變控制字，包括頻率、相位控制字的計算和寫(xiě)入，使用管腳還是使用串行控制位來(lái)選擇頻率、相位寄存器，以及選擇哪個(gè)或哪些寄存器的值等等，然后輸出波形，等待下一次的鍵盤(pán)輸入。

　　本系統的另一特點(diǎn)是采用以高級程序設計語(yǔ)言BASIC為手段的AVR單片機開(kāi)發(fā)平臺：BASCOM-AVR。它是MCS　Electronics公司推出的面向AVR單片機系列，采用高級程序設計語(yǔ)言Windows BASIC的軟件開(kāi)發(fā)平臺。其特點(diǎn)主要有：程序語(yǔ)句和Microsoft VB/QB高度兼容，為標準的LCD顯示器，I2C芯片和單總線(xiàn)協(xié)議芯片等擴充了專(zhuān)用語(yǔ)句，內置模擬終端和程序下載功能，內置軟件仿真平臺用于測試，具有完善的連機幫助功能和大量的例程。不僅控制靈活方便，而且學(xué)起來(lái)比較簡(jiǎn)單直觀(guān)。在本系統的軟件設計中，它最大的特點(diǎn)體現在對鍵盤(pán)和LCD的控制上。在BASCOM-AVR中，已經(jīng)提供了一個(gè)讀4×4鍵盤(pán)的專(zhuān)用功能函數(GETKBD)，利用這個(gè)函數我們就不必從底層編寫(xiě)鍵盤(pán)掃描子程序了，只需調用該函數，就能完成按鍵掃描和消抖處理的過(guò)程，返回一個(gè)按鍵的值，非常方便靈活。在LCD的使用上，如果要先編寫(xiě)底層的控制子程序，再編寫(xiě)上層的應用程序，需要花費較長(cháng)的時(shí)間。但是由于點(diǎn)陣字符液晶顯示器模塊在國際上已經(jīng)規范化，因此BASCOM中提供了強大的LCD應用的功能語(yǔ)句，在LCD的字符顯示、清屏，光標的定位、顯示、閃爍等控制上都有專(zhuān)門(mén)的語(yǔ)句供調用，只要寫(xiě)上幾條語(yǔ)句，需要顯示的信息就能在LCD上顯示出來(lái)。

　　本系統設計了三種工作模式：點(diǎn)頻、FSK、PSK。采用25MHz的晶振作為參考時(shí)鐘，可以產(chǎn)生 0～10MHz 頻率和相位都能精確控制的正弦波，頻率分辨率為0.01Hz，相位分辨率為0.1°。結果顯示，在頻率跳變的過(guò)程中，波形銜接得非常好，中間沒(méi)有控制失調的過(guò)渡帶出現。此外，在產(chǎn)生PSK信號的過(guò)程中，相位跳變的瞬時(shí)性和準確度均很好，可以精確控制相位是DDS的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)，也是其它頻率合成手段難以達到的。

　　4結束語(yǔ)

　　本文介紹了DDS的工作原理，設計了由AVR單片機ATmega8控制AD9832的DDS電路，構成了一個(gè)控制簡(jiǎn)便，響應速度快、穩定性、精度和分辨率都很高的頻率合成器，輸出信號的頻率范圍為0～10MHz，分辨率為0.01Hz，可實(shí)現點(diǎn)頻、FSK和PSK輸出。隨著(zhù)通信技術(shù)的發(fā)展， DDS合成信號源在國防通信、鐵路通信及民用移動(dòng)通信等方面，將得到廣泛的應用。

　　參 考 文 獻

　　1Analog Devices, Inc. CMOS Complete DDS AD9832 Datasheet, 1999

　　2馬潮，詹衛前，耿德根.　ATmega8原理及應用手冊. 北京：清華大學(xué)出版社，2003

　　3耿德根，宋建國，馬潮，葉勇建.　AVR高速嵌入式單片機原理與應用. 北京航空航天大學(xué)出版社，2001

　　4劉鐵新，高俊法. 一種單片DDS構成的新型頻率合成器. 宇航計測技術(shù)，1999，4