基于PIC单片机的直接数字频率合成信号发生器的设计

论文摘要

随着现代科学技术的快速发展,频率合成器在现代电子设备中的作用越来越大,它是电子系统的重要组成部分,目前在通信、数字电视、卫星定位、雷达、航空航天、航海和军事电子对抗领域都有着广泛的应用。直接数字频率合成技术作为一种先进的频率合成技术,伴随着制造工艺和技术水平的不断提高,它的优点日益体现出来。本课题选择采用直接数字频率合成技术作为该信号发生器的关键技术,通过分析频率合成技术产生的背景和目前频率合成技术的现状,提出了选择这个课题的目的和意义。由于采用了直接数字频率合成技术,因此对于直接频率合成技术进行了详细的分析,包括它的数学原理,性能特点,以及选用的直接数字频率合成技术的芯片。接着对于该系统进行分析,同时也建立了整个系统的设计模型。整个系统由5个模块构成,分别是电源模块,单片机模块,DDS模块,USB通信模块和显示与按键模块。系统选用的芯片主要包括单片机采用了微芯公司的PIC16F876A芯片,DDS芯片采用了AD9850,USB通信芯片采用了FT232BM等。整个系统由单片机控制实现数据处理,和与上位机的通信。同时,设计了整个系统的硬件电路图和软件程序,其中软件包括了上位机和下位机的软件设计。完成了电路板的制作、元器件的焊接等。最后,对系统的硬件和软件进行了测试,并且对整个系统做了性能实测和分析。实测的结果表明,该信号发生器输出的频率范围为0-4MHZ,频率范围较广,频率分辨率高,具有扫频功能,支持USB控制,性能可靠稳定,具有较高的应用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 频率合成技术的发展
• 1.3 直接数字频率合成技术的现状
• 1.4 研究的目的和意义
• 1.5 本文的主要工作
• 2 直接数字频率合成器的相关技术
• 2.1 直接数字频率合成技术
• 2.1.1 直接数字频率合成技术（DDS）基本结构
• 2.1.2 DDS数学原理
• 2.1.3 DDS性能特点
• 2.1.4 DDS的芯片选择
• 2.2 PIC单片机技术
• 2.3 USB技术
• 3 直接数字频率合成器的分析、设计及开发
• 3.1 系统模型建立
• 3.2 系统组成结构
• 3.3 硬件部分设计
• 3.3.1 单片机模块设计
• 3.3.2 DDS模块的设计
• 3.3.3 USB通信模块
• 3.3.4 按键与显示模块
• 3.3.5 电源的设计
• 3.3.6 PCB布板设计
• 3.4 软件部分设计
• 3.4.1 系统编程的语言和编程工具
• 3.4.2 软件整体设计框架
• 3.4.3 主程序设计
• 3.4.4 中断程序设计
• 3.4.5 DDS频率计算设计
• 3.4.6 显示和按键程序设计
• 3.4.7 上位机软件设计
• 4 系统测试
• 4.1 系统硬件测试
• 4.1.1 整板测试
• 4.1.2 上电功能测试
• 4.2 系统软件测试
• 4.2.1 在MPLAB下实现下位机软件编写
• 4.2.2 通信软件测试
• 4.3 系统性能实测
• 4.3.1 系统性能分析
• 4.3.2 系统实测
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录