智能三通道相位跟踪任意波形发生器研究

摘要

本文研究的是一种基于直接数字合成技术(DDS，Direct Digital Synthesis)的新型任意波形发生器系统。DDS技术产生于二十世纪七十年代，是一种先进的频率合成技术，其主要优点是易于程控，相位连续，输出频率稳定度高、范围宽、分辨率高，是任意波形发生器研究的一个重要方向。本文主要讨论了DDS系统的基本组成、工作原理和特点，论述了信号发生器的设计思路与设计流程，也对应用DDS技术合成信号的频谱杂散性作了分析，给出了改善合成信号频谱纯度的方法与思路。 本文选择基于C8051F120微处理器的嵌入式系统与DDS专用芯片AD9854来实现信号的产生与输出。C8051F120拥有高速、低功耗、多功能、高性价比等诸多优异的性能，适于作为仪器的主控制芯片。 本文从工程应用的角度出发，深入研究基于C8051F120嵌入式系统、以DDS技术为核心的任意波形发生器技术，并设计了一个实际任意波形发生器，阐述了相关软，硬件开发过程，给出了任意波形发生器系统框图、电路框图、电路原理图、软件流程图、电路板，介绍了任意波形编辑软件的开发流程。通过测试，证明本任意波形发生器基本了预期的设计要求。 最后，对全文的主要研究内容进行了总结，分析了设计过程中遇到的问题及存在的不足之处，给出了主要研究结论和今后的努力方向。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2任意波形发生器的主要功能及性能指标

1.3任意波形发生器现状及发展趋势

1.4研究的目的和意义

1.5本文的主要工作

1.6本章小结

第二章任意波形发生器的理论分析

2.1任意波形发生器工作原理概述

2.2 DDS技术原理

2.2.1 DDS技术原理

2.2.2 DDS技术特点

2.3 DDS合成信号的频谱分析

2.3.1理想DDS的频谱分析

2.3.2非理想情况下的DDS的频谱分析

2.4利用DDS技术产生任意波形的原理

2.5本章小结

第三章基于C8051F120的嵌入式系统开发

3.1嵌入式系统简介

3.2嵌入式系统的特点及开发流程

3.3本系统所用的开发技术

3.3.1硬件开发环境简介

3.3.2软件开发环境简介

3.4本章小结

第四章任意波形发生器的硬件构成与分析

4.1任意波形发生器的总体设计方案

4.2任意波形发生器的硬件构成原理

4.3控制电路设计

4.3.1 C8051F120芯片及外围电路

4.3.2键盘及显示模块

4.3.3信号采样模块

4.3.4串行数据通信模块

4.3.5时钟和控制电路模块

4.4信号产生与调理电路

4.4.1正弦波产生与调理电路

4.4.2任意波产生与调理电路

4.5硬件电路的制作与调试

4.5.1硬件抗干扰措施

4.5.2电路板的焊接与测试

4.6本章小结

第五章任意波形发生器的系统软件设计

5.1引言

5.2 C8051F120用户功能设计

5.2.1应用程序初始化

5.2.2数据采集模块

5.2.3键盘及LCD显示模块

5.2.4 RS232通信模块

5.2.5 AD9854控制模块

5.3波形编辑软件的设计

5.3.1波形编辑器的设计框架

5.3.2发送波形数据到硬件存储器

5.3.3手动绘制产生波形

5.4本章小结

第六章结论与展望

6.1结论

6.2心得与体会

6.3展望

致谢

作者攻读学位期间发表的学术论文目录

参考文献

附录 论文中用到的缩略语