基于DDS的信号发生器设计

基于DDS的信号发生器设计摘要本设计主要是基于DDS的信号发生器的设计，该信号发生器主要有三大模块，主控制器模块、信号发生模块和液晶显示模块。

采用A T89S52单片机为主控制器，由它来控制DDS芯片AD9835再通过LCD12864显示输出信号信息，可以完成数字量输入到模拟量输出的转换，然后经运放调节电压幅度，产生0Hz～15MHz的正弦波、三角波和方波，最后由液晶屏显示。

关键词A T89S52；AD9851；LCD128641.课程设计任务设计制作一个波形发生器，该波形发生器能产生正弦波、方波、三角波和由用户编的特定频率的信号。

图1-1设计任务要求2.课程设计题目多功能信号发生器设计以DDS为核心设计一个信号发生器，可产生方波、三角波、锯齿波、正弦波信号和单脉冲输出。

技术参数：•具有产生正弦波、方波、三角波三种周期性信号变化的功能；•用键盘输入编辑生成上述三种波形（同周期）的频率、相位和幅度；•输出信号的频率范围为0Hz~15MHz；重复频率可调，频率步进间隔1Hz；•波形输出幅度0~5V可调；•具有显示输出波形的类型、重复频率（周期）和幅度的功能；发挥部分•用键盘或其他输入装置产生任意波形；•波形输出幅度0~5V可调；•增加稳幅输出功能，当负载变化时，输出电压幅度比那化不大于±3‰（负载电阻变化范围：100Ω～∞）；•具有掉电存储功能，可存储掉电前用户编辑的波形和设置；3.设计总体方案选择本设计的核心问题是信号的控制问题，其中包括信号频率、信号种类以及信号强度的控制。

在设计的过程中，我们综合考虑了以下四种实现方案：3.1方案一采用555集成芯片函数发生器，555可以产生可变的正弦波、方波、三角波及实现频率控制,但由于产生的频率较低，本方案将不采用。

3.2 方案二采用低温漂、低失真、高线性单片压控函数发生器ICL8038，产生频率（0.001～300KHZ）可变的正弦波、三角波、方波及数控频率调整。

基于DDS的基本原理设计的低频信号发生器基于DDS（Direct Digital Synthesis，直接数字合成）的低频信号发生器是一种高精度、灵活性高的信号发生器，可以产生各种低频信号。

本文将从DDS的基本原理、低频信号发生器的设计和实现等方面展开论述。

一、DDS的基本原理DDS是一种通过数字计算产生连续、离散或混合信号的方法。

它将频率和相位信息编码为数字信号，通过数字计算来生成输出信号。

DDS的基本原理如下：1.预存储波形数据：DDS使用查表法将波形数据存储在一个固定的存储器中，例如RAM或ROM中。

每个存储地址对应一个波形振幅值。

2.相位累加器：DDS通过一个相位累加器来产生实时的相位信息。

相位累加器是一个计数器，每个时钟周期增加一个固定的值，该值称为相位增量。

相位累加器产生的相位信息表示了所需输出的信号的相位。

3.数字到模拟转换：相位累加器输出的相位信息经过数字到模拟转换，即将相位信息转换为模拟信号。

这一步可以通过查表法，将相位信息作为地址，从查表的波形存储器中读取波形振幅值，然后通过D/A转换器将波形振幅值转换为模拟信号。

二、低频信号发生器的设计1.频率控制：低频信号发生器需要具备广泛的频率覆盖范围，并能够精确地调节频率。

为了实现这一点，可以使用一个可编程的数字控制单元，比如微控制器或FPGA来控制DDS的相位增量。

通过改变相位增量的大小，可以控制DDS的输出频率。

2.模拟输出滤波：DDS输出的信号是由一串数字零、一和正负极性组成的脉冲串，需要通过模拟输出滤波器进行滤波，以获取平滑的模拟输出信号。

滤波器可以选择低通滤波器或带通滤波器，以滤除高频噪声和杂散成分。

3.波形选择：DDS可以通过选择合适的波形数据来生成多种形状的输出波形，包括正弦、方波、锯齿波等。

在波形存储器中存储不同的波形数据，并通过用户界面或外部接口控制波形的选择。

三、低频信号发生器的实现低频信号发生器的实现可以采用数字电路、模拟电路或数字电路与模拟电路的组合。

DDS信号发生器设计DDS（直接数字频率合成）信号发生器是一种数字技术制造高质量频率合成信号的装备。

本文将介绍DDS信号发生器的设计原理、关键技术和性能评估。

一、设计原理：DDS信号发生器的设计原理基于数字频率合成技术，其核心是数字信号处理器（DSP）和数字锁相环（PLL）。

DDS信号发生器通过频率控制字（FTW）和相位控制字（PTW）控制DDS芯片的输出频率、波形和相位。

在DDS芯片中，数字频率合成器通过数模转换器将较高的待合成信号转换为模拟信号，进而通过滤波器、放大器等模拟电路产生高质量的输出信号。

二、关键技术：1.高精度的频率合成：DDS信号发生器需要具备高精度的频率合成能力。

此需求需要DDS芯片具备较高的分辨率和较低的相位噪声。

分辨率是DDS芯片产生频率变化最小步进的能力，通常用位数来表示。

较高的分辨率可以确保DDS信号发生器输出的频率表现更加连续平滑。

相位噪声则与DDS芯片的时钟抖动、量化噪声等因素有关，较低的相位噪声能够保证信号在频谱中的纯净度。

2.高动态范围的输出：DDS信号发生器通常需要提供广泛的频率范围和大范围内的输出功率调节。

此需求需要DDS芯片具备高动态范围的输出能力。

动态范围包括频率动态范围和幅度动态范围。

频率动态范围是指DDS信号发生器能够合成的频率范围，幅度动态范围则指DDS信号发生器能够调节的输出功率范围。

通过优化DDS芯片的设计，可以提高输出的动态范围。

3.高速的输出信号更新：DDS信号发生器需要具备快速更新输出信号的能力。

通常，DDS芯片具备更高的时钟频率和更大的内存储存能力可以实现更高的输出信号更新速率。

高速更新输出信号可以保证DDS信号发生器能够满足实时调节信号的需求。

三、性能评估：DDS信号发生器的性能评估包括频率稳定度、相位噪声、调制信号质量等几个方面。

频率稳定度是指DDS信号发生器输出频率的稳定性，通常通过测量短期和长期的频率漂移来评估。

相位噪声则是度量DDS信号发生器输出信号相位纯净度的参数，使用杂散频谱测量方法和相位噪声密度谱评估。

基于DDS技术的信号发生器的设计与实现DDS（Direct Digital Synthesis）技术是一种基于数字信号处理的频率合成技术，通过数字方式生成正弦波信号。

DDS信号发生器可以用于科学实验、通信系统中的频率合成、音频处理等应用领域。

通过DDS技术，可以实现高精度、稳定性好、频率范围广的信号发生器。

DDS信号发生器的基本原理是：通过一个相位累加器、一个频率累加器和一个波表，来生成一个时域上的正弦波信号，并将其转换为模拟电压信号输出。

相位累加器用来控制波表中的每个周期的采样点，频率累加器用来控制相位累加器的步进。

波表中存储了一个完整的正弦波周期的数值，波表的长度决定了信号发生器的频率分辨率。

DDS信号发生器的主要模块包括：时钟模块、相位累加器、频率累加器、波表和数模转换器。

时钟模块是DDS信号发生器的产生步进信号的时钟源，可以采用稳定的晶振或者时钟信号源。

时钟信号的频率决定了DDS信号发生器的输出信号的频率精度。

相位累加器是DDS信号发生器的核心模块，它接收时钟信号，并根据频率累加器的输入生成一个相位累加信号。

相位累加器可以采用简化的模数累加器，根据时钟信号的周期计算脉冲个数，每当相位累加信号增加一个固定的脉冲数时，波表就输出一个采样点。

频率累加器实时地改变相位累加器的步进，从而改变信号发生器的输出频率。

频率累加器可以通过输入一个控制信号来改变频率累加器的增加或减少的步进大小，从而实现更精细的频率调节。

波表是DDS信号发生器的存储波形数据的模块。

它包含了一个完整的正弦波周期的采样点的数值，波表的长度决定了信号发生器的输出信号的频率分辨率。

波表的数据可以事先存储在ROM中，也可以动态生成。

数模转换器将生成的波形数据转换为模拟电压信号输出。

数模转换器的位宽决定了输出信号的精度，位宽越大，精度越高。

除了上述基本模块，DDS信号发生器还可以添加比较器、滤波器等模块，以实现输出电平调节、滤波等功能。

. . . .大学物理与电子学院开放实验室单片机设计报告基于DDS的高精度信号发生器设计设计人：开放实验室入室人员. . . .目录摘要：10 前言21 系统设计与选择分析21.1 总体方案21.2 方案比较21.3 选择实施方案32 系统硬件电路设计42.1 信号发生器控制系统42.2 单片机控制单元42.3 信号产生单元62.4 显示系统82.5实现单片机与AD9850之间的连接93 系统软件分析113.1 系统概述113.2 系统显示程序设计113.3 系统AD9850的控制程序设计113.4 系统的部分核心源码144 结论19参考文献20II / 22. . . .基于DDS技术的信号发生器的设计开放实验室入室人员（大学物理与电子学院，，475004）摘要：本文讨论了利用DDS(直接数字频率合成)技术制作信号发生器的方法，介绍了设计信号发生器所用到的DDS相关技术。

信号发生器使用8位单片机AT89S52作为控制模块单元，结合芯片AD9850就实现了直接数字频率合成技术（DDS），该信号发生器采用C语言作为系统程序，通过AT89S52控制DDS芯片AD9850产生0HZ~20MHZ频率可调的两种信号波（正弦波、方波），同时还采用8位数码管作为频率调节的显示界面。

整个系统结构紧凑，电路简单，功能强大。

可广泛应用于生产实际和科技领域中。

关键词：DDS；正弦波；方波；AT89S52；AD9850The design of signal generator based on DDS technologyLiang b-j(School of Physics and Electronics, Henan University, HenanKaifeng 475004,China)Abstract:This part discusses the method of making a signal generator which uses the DDS technology,and introduced the use of DDS related technologies.The signal generator uses the 8 single-chip AT89S52 as its control module unit,combined with DDS chip AD9850,to produce 0HZ~20MHZ frequency adjustable two signal wave(sine wave and square wave),the display unit uses 8 digital tube as its display. .so this signal generato is clear and consice.It can be widely applied production and in the field of science and technology.Key words:DDS;Sine wave; Square wave; AT89S52; AD98501 / 22. . . .0 前言随着数字技术的飞速发展，高精度动态围，数字/模拟（D/A）转换器的出现和广泛应用，用数字控制的方法从一个标准参考频率源产生多个频率信号的技术，即直接数字合成（DDS）技术异军突起。

DDS信号发生器设计和实现一、引言DDS（Direct Digital Synthesis）是一种基于数字信号处理技术的信号发生器设计方法。

DDS信号发生器是通过数字的方式直接生成模拟信号，相比传统的方法，具有频率稳定、调制灵活、抗干扰能力强等优势，广泛应用于频率合成、通信系统测试、医疗设备、雷达系统等领域。

本文将介绍DDS信号发生器的设计和实现。

二、DDS信号发生器的原理1.相位累加器：负责生成一个连续增加的相位角，通常以一个固定精度的二进制数表示。

2.频率控制器：用于控制相位累加器的相位角速度，从而控制信号的频率。

3.数字到模拟转换器：将相位累加器的输出转换为模拟信号。

4.系统时钟：提供时钟信号给相位累加器和频率控制器。

三、DDS信号发生器的设计步骤1.确定要生成的信号的频率范围和精度需求。

2. 选择适合的数字信号处理器或FPGA进行设计。

常用的DSP芯片有AD9910、AD9858等，FPGA则可选择Xilinx、Altera等厂商的产品。

3.根据需求设计相位累加器和频率控制器，相位累加器的位数和频率控制器的速度决定了信号的精度。

4.确定数字到模拟转换器的采样率和分辨率，选择合适的D/A转换芯片。

5. 编写控制程序和信号生成算法，包括相位累加器和频率控制器的控制。

可以使用C语言、Verilog HDL等进行编程。

6.进行硬件的布局和连线，将各个组件按照设计要求进行连接。

7.进行电源和接地的设计，确保稳定的供电和减少噪声干扰。

8.进行数字信号处理器或FPGA的编程，烧录控制程序。

9.进行信号输出测试，调整参数和算法，确保生成的信号符合要求。

10.编写使用说明书和性能测试报告，并对信号发生器进行完整性和可靠性测试。

四、DDS信号发生器的实现案例以实现一个简单的正弦信号发生器为例，介绍DDS信号发生器的实现过程。

1.确定生成的正弦信号范围为1Hz~10kHz，精度为0.1Hz。

2. 选择Xilinx的FPGA芯片，根据需要设计12位的相位累加器和24位的频率控制器。

基于单片机DDS信号发生器的硬件设计单片机DDS信号发生器是一种利用数字直接频率合成技术(Direct Digital Synthesis, DDS)来生成高精度信号波形的设备。

它通过调用存储在单片机中的频率、幅度和相位数据，实时更新波形，从而实现高速、高分辨率和低失真的信号发生器功能。

在本文中，将简要介绍单片机DDS信号发生器的设计流程以及其硬件实现。

设计流程：1.确定需求和规格：首先需要明确所需信号的频率范围、分辨率、输出幅度和失真要求等基本参数，以确定设计的方向和重点。

2.硬件选型：根据需求确定适合的单片机型号和外围器件，如振荡器、滤波器、放大器等。

3.硬件连接：根据单片机的引脚功能和外部器件的连接方式设计电路图，将各模块连接起来。

4.编程开发：编写单片机控制程序，实现DDS算法和信号波形生成，并将其烧录到单片机中。

5.调试和优化：通过实际调试和测试，不断优化硬件和软件设计，使其符合设计要求。

硬件实现：1.单片机选择：选择一款适合的高性能单片机作为控制核心，如STM32系列、PIC系列等，具有较高的计算性能和丰富的功能模块。

2.时钟源部分：基于晶振或者DDS芯片提供的时钟信号作为主时钟源，保证信号发生器稳定输出。

3.数字与模拟部分：DDS信号发生器的核心是DDS芯片，它与单片机通过SPI接口通信，实现信号波形的生成和调试。

4.输出功率放大器：将DDS芯片输出的信号通过功率放大器放大至所需的幅度，以驱动外部电路工作。

5.滤波器设计：为了消除输出信号中的高次谐波和噪声干扰，需要设计合适的低通滤波器，保证输出信号的纯净度和稳定性。

6.电源管理：为各个模块提供稳定可靠的电源，充分考虑信号发生器的功耗和稳定性要求。

7.外部控制：设计合适的用户接口和控制按钮，方便用户操作和调节信号波形的参数。

总结：单片机DDS信号发生器的硬件设计涉及到信号生成、时钟同步、数字模拟转换、输出功率放大和滤波等多个方面，需要综合考虑各个模块的性能和需求，以实现高质量、高稳定性的信号输出。

基于DDS信号技术的信号发生器的设计直接数字式频率合成技术DDS是新一代的频率合成技术，采用数字控制信号的相位增加技术，具有频率分辨率高，频率切换快，频率切换时相位连续和相位噪声低以及全数字化易于集成等优点而被广泛采用。

一．程序代码（1）A DDER32Blibrary ieee;use ieee.std_logic_1164.all;use ieee.std_logic_unsigned.all;entity ADDER32B isport(ain : in std_logic_vector(31 downto 0);bin : in std_logic_vector(31 downto 0);cout: out std_logic_vector(31 downto 0));end;architecture one of ADDER32B isbegincout <= ain + bin;end;（2）juxing_romLIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.all;LIBRARY altera_mf;USE altera_mf.all;ENTITY juxing_rom ISPORT(address : IN STD_LOGIC_VECTOR (11 DOWNTO 0);clock : IN STD_LOGIC ;q : OUT STD_LOGIC_VECTOR (7 DOWNTO 0) );END juxing_rom;ARCHITECTURE SYN OF juxing_rom ISSIGNAL sub_wire0 : STD_LOGIC_VECTOR (7 DOWNTO 0);COMPONENT altsyncramGENERIC (address_aclr_a : STRING;init_file : STRING;intended_device_family : STRING;lpm_hint : STRING;lpm_type : STRING;numwords_a : NATURAL;operation_mode : STRING;outdata_aclr_a : STRING;outdata_reg_a : STRING;widthad_a : NATURAL;width_a : NATURAL;width_byteena_a : NATURAL);PORT (clock0 : IN STD_LOGIC ;address_a : IN STD_LOGIC_VECTOR (11 DOWNTO 0);q_a : OUT STD_LOGIC_VECTOR (7 DOWNTO 0) );END COMPONENT;BEGINq <= sub_wire0(7 DOWNTO 0);altsyncram_component : altsyncramGENERIC MAP (address_aclr_a => "NONE",init_file => "../MIF/juxing.mif",intended_device_family => "Cyclone",lpm_hint => "ENABLE_RUNTIME_MOD=NO",lpm_type => "altsyncram",numwords_a => 4096,operation_mode => "ROM",outdata_aclr_a => "NONE",outdata_reg_a => "CLOCK0",widthad_a => 12,width_a => 8,width_byteena_a => 1)PORT MAP (clock0 => clock,address_a => address,q_a => sub_wire0);END SYN;（3）mux3_1library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity mux3_1 isport( sin:in std_logic_vector(7 downto 0);sanjiao,juxing:in std_logic_vector(7 downto 0);a,b:in std_logic;cout:out std_logic_vector(7 downto 0));end mux3_1;architecture behavior of mux3_1 is signal addr:std_logic_vector(1 downto 0); beginprocess(a,b)beginaddr(0)<=a;addr(1)<=b;case addr iswhen "00" => cout<=sin;when "01" => cout<=sanjiao;when "10" => cout<=juxing;when others => null;end case;end process;end behavior;（4）sanjiao_romLIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.all; LIBRARY altera_mf;USE altera_mf.all;ENTITY sanjiao_rom ISPORT(address : IN STD_LOGIC_VECTOR (11 DOWNTO 0);clock : IN STD_LOGIC ;q : OUT STD_LOGIC_VECTOR (7 DOWNTO 0) );END sanjiao_rom;ARCHITECTURE SYN OF sanjiao_rom ISSIGNAL sub_wire0 : STD_LOGIC_VECTOR (7 DOWNTO 0);COMPONENT altsyncramGENERIC (address_aclr_a : STRING;init_file : STRING;intended_device_family : STRING;lpm_hint : STRING;lpm_type : STRING;numwords_a : NATURAL;operation_mode : STRING;outdata_aclr_a : STRING;outdata_reg_a : STRING;widthad_a : NATURAL;width_a : NATURAL;width_byteena_a : NATURAL);PORT (clock0 : IN STD_LOGIC ;address_a : IN STD_LOGIC_VECTOR (11 DOWNTO 0);q_a : OUT STD_LOGIC_VECTOR (7 DOWNTO 0) );END COMPONENT;BEGINq <= sub_wire0(7 DOWNTO 0);altsyncram_component : altsyncramGENERIC MAP (address_aclr_a => "NONE",init_file => "../MIF/sanjiao.mif",intended_device_family => "Cyclone",lpm_hint => "ENABLE_RUNTIME_MOD=NO",lpm_type => "altsyncram",numwords_a => 4096,operation_mode => "ROM",outdata_aclr_a => "NONE",outdata_reg_a => "CLOCK0",widthad_a => 12,width_a => 8,width_byteena_a => 1)PORT MAP (clock0 => clock,address_a => address,q_a => sub_wire0);END SYN;（5）sinx256_romLIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.all;LIBRARY altera_mf;USE altera_mf.all;ENTITY sinx256_rom ISPORT(address : IN STD_LOGIC_VECTOR (7 DOWNTO 0);inclock : IN STD_LOGIC ;q : OUT STD_LOGIC_VECTOR (7 DOWNTO 0) );END sinx256_rom;ARCHITECTURE SYN OF sinx256_rom ISSIGNAL sub_wire0 : STD_LOGIC_VECTOR (7 DOWNTO 0);COMPONENT altsyncramGENERIC (address_aclr_a : STRING;init_file : STRING;intended_device_family : STRING;lpm_hint : STRING;lpm_type : STRING;numwords_a : NATURAL;operation_mode : STRING;outdata_aclr_a : STRING;outdata_reg_a : STRING;widthad_a : NATURAL;width_a : NATURAL;width_byteena_a : NATURAL);PORT (clock0 : IN STD_LOGIC ;address_a : IN STD_LOGIC_VECTOR (7 DOWNTO 0);q_a : OUT STD_LOGIC_VECTOR (7 DOWNTO 0) );END COMPONENT;BEGINq <= sub_wire0(7 DOWNTO 0);altsyncram_component : altsyncramGENERIC MAP (address_aclr_a => "NONE",init_file => "../MIF/sinx256_rom.mif",intended_device_family => "Cyclone",lpm_hint => "ENABLE_RUNTIME_MOD=NO",lpm_type => "altsyncram",numwords_a => 256,operation_mode => "ROM",outdata_aclr_a => "NONE",outdata_reg_a => "CLOCK0",widthad_a => 8,width_a => 8,width_byteena_a => 1)PORT MAP (clock0 => inclock,address_a => address,q_a => sub_wire0);END SYN;（6）REG32Blibrary ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity REG32B isport(clk : in std_logic;din : in std_logic_vector(31 downto 0);dout: out std_logic_vector(31 downto 0) );end;architecture one of REG32B isbeginprocess(clk,din)beginif clk'event and clk = '1' thendout <= din;end if;end process;----dout <= passer ;end;（6）sinLIBRARY ieee;USE ieee.std_logic_1164.all;LIBRARY altera_mf;USE altera_mf.all;ENTITY sin ISPORT(address : IN STD_LOGIC_VECTOR (7 DOWNTO 0);clock : IN STD_LOGIC ;q : OUT STD_LOGIC_VECTOR (7 DOWNTO 0) );END sin;ARCHITECTURE SYN OF sin ISSIGNAL sub_wire0 : STD_LOGIC_VECTOR (7 DOWNTO 0);COMPONENT altsyncramGENERIC (clock_enable_input_a : STRING;clock_enable_output_a : STRING;init_file : STRING;intended_device_family : STRING;lpm_hint : STRING;lpm_type : STRING;numwords_a : NATURAL;operation_mode : STRING;outdata_aclr_a : STRING;outdata_reg_a : STRING;widthad_a : NATURAL;width_a : NATURAL;width_byteena_a : NATURAL);PORT (clock0 : IN STD_LOGIC ;address_a : IN STD_LOGIC_VECTOR (7 DOWNTO 0);q_a : OUT STD_LOGIC_VECTOR (7 DOWNTO 0) );END COMPONENT;BEGINq <= sub_wire0(7 DOWNTO 0);altsyncram_component : altsyncramGENERIC MAP (clock_enable_input_a => "BYPASS",clock_enable_output_a => "BYPASS",init_file => "../sin.mif",intended_device_family => "Stratix II",lpm_hint => "ENABLE_RUNTIME_MOD=NO",lpm_type => "altsyncram",numwords_a => 256,operation_mode => "ROM",outdata_aclr_a => "NONE",outdata_reg_a => "CLOCK0",widthad_a => 8,width_a => 8,width_byteena_a => 1)PORT MAP (clock0 => clock,address_a => address,q_a => sub_wire0);END SYN;（二）仿真波形。

基于DDS的基本原理设计的低频信号发生器低频信号发生器是一种能够产生低频电信号的设备，广泛应用于电子、通信、声学等领域的实验、测试和调试中。

在设计低频信号发生器时，基于DDS（Direct Digital Synthesis，直接数字合成）的原理，可以有效地生成稳定、精确的低频信号。

DDS基本原理：DDS是一种采用数字技术直接产生波形信号的技术，其基本原理是利用数字计算机和其它逻辑电路将高稳定度的时钟信号分频，通过DAC（数字模拟转换器）输出相应的模拟信号。

具体步骤如下：1.频率和相位累加器：DDS中的关键元件是频率和相位累加器。

频率累加器根据输入的控制字频率，以固定的速度递增或递减，并产生一个周期范围内的数字相位输出。

相位累加器则将相位信息输出给DAC。

2.正弦波表：DDS中会预先存储一个周期范围内的正弦波表。

相位输出经过插值之后，会得到一个数值，然后该数值通过正弦波表查表，得到该相位上的正弦波取样值。

3.插值滤波器：DDS通常采用插值滤波器对正弦波表输出进行低通滤波，以去除高频噪声成分。

1.选择合适的时钟源和DDS芯片：首先需要选择一个高稳定度的时钟源，如TCXO（温度补偿型晶体振荡器）。

然后选择合适的DDS芯片，如AD9850或AD9833，这些芯片已经有成熟的设计方案和丰富的技术资料。

2.建立控制电路：根据DDS芯片的规格书和应用电路设计指南，使用微控制器或PLC实现控制电路。

该电路应能够控制频率、相位和幅度等参数，并能与外部设备进行交互。

3.数字信号处理：在设计中，需要进行一系列的数字信号处理，包括频率累加器和相位累加器的递增或递减实现，正弦波表查表的插值运算，以及插值滤波器的设计和滤波处理等。

4.输出电路设计：输出电路应采用高精度DAC进行数字模拟转换，并根据设计要求进行滤波和放大等处理，以产生稳定、精确的低频信号。

5.整体系统测试与调试：完成设计后，需要对整个系统进行全面测试和调试，包括频率范围测试、频率精度测试、稳定度测试、波形畸变测试等。

毕业设计设计题目：基于DDS技术的信号发生器的设计与实现基于DDS技术的信号发生器的设计与实现摘要DDS是直接数字式频率合成器（Direct Digital Synthesizer）的英文缩写。

与传统的频率合成器相比，DDS具有低成本、低功耗、高分辨率和快速转换时间等优点，广泛使用在电信与电子仪器领域，是实现设备全数字化的一个关键技术。

本设计采用单片机为核心处理器，利用键盘输入信号的参数，控制DDS的AD9850模块产生信号，信号的参数在LCD1602上显示，完成正弦信号和方波信号的输出，用示波器输出验证。

DDS是一种全数字化的频率合成器，由相位累加器、波形ROM、D/A转换器和低通滤波器构成。

时钟频率给定后，输出信号的频率取决于频率控制字，频率分辨率取决于累加器位数，相位分辨率取决于ROM的地址线位数，幅度量化噪声取决于ROM的数据位字长和D/A转换器位数。

与传统的频率合成方法相比，DDS合成信号具有频率切换时间短、频率分辨率高、相位变化连续等诸多优点。

使用单片机灵活的控制能力与AD9850的高性能、高集成度相结合，可以克服传统DDS设计中的不足，从而设计开发出性能优良的信号发生器系统。

关键词：单片机直接数字频率合成AD9850 DDSDesign and Implementation of the SignalGenerator Based on DDS TechnologyAbstractDDS is Direct Digital frequency Synthesizer (Direct Digital Synthesizer) English abbreviations. Compared with the traditional frequency synthesizer, with low cost, DDS low power consumption, high resolution and fast converting speed time and so on, widely used in telecommunications and electronic instruments field, is to realize equipment full digital a key technology.This design uses the single chip processor as the core, using a keyboard input signal parameters, control of DDS AD9850 module produce signals, the signal parameters in LCD1602 show that the complete sine signal and square wave signal output, the output with an oscilloscope validation.DDS is A full digital frequency synthesizer, by phase accumulators, waveform ROM, D/A converter and low pass filter composition. The clock frequency after A given, the output depends on the frequency of the signal frequency control word, the frequency resolution depends on accumulators digits, phase resolution depends on the ROM address line digits, amplitude quantization noise depends on the ROM data A word length and D/A converter digits. And the frequency of the traditional method than the synthesis, DDS synthesis signal has a frequency switching frequency of short time, high resolution and continuous phase changes, and many other advantages. Using single chip microcomputer control of the flexible ability and high performance, high level of integration of the AD9850 combination, can overcome the disadvantage of the traditional DDS design, to design the developed good performance of signal generator system.Key word:MCU; direct digital frequency synthesis;AD9850;DDS目录1 引言 (1)2DDS概要 (2)2.1DDS介绍 (2)2.1.1 DDS结构 (2)2.1.2典型的DDS函数发生器 (3)2.2DDS数学原理 (5)3 总体设计方案 (8)3.1系统设计原理 (8)3.2总体设计框图 (8)4 系统硬件模块的组成 (9)4.1单片机控制模块 (9)4.1.1 STC89C52主要性能 (9)4.1.2 STC89C52功能特性描述 (9)4.1.3 时钟电路 (11)4.1.4复位电路 (11)4.2AD9850模块 (12)4.2.1 AD9850简介 (12)4.2.2 AD9850的控制字与控制时序 (14)4.2.3单片机与AD9850的接口 (15)4.3滤波电路设计 (15)4.4键盘控制模块 (16)4.5LCD显示模块 (16)4.5.1液晶显示器显示原理 (16)4.5.2 1602LCD引脚与时序 (17)4.6A/D转换模块 (20)5 软件设计与调试 (21)5.1程序流程图 (21)5.2软件调试 (22)5.2.1 keil编程工具介绍 (22)5.2.2 STC-ISP下载工具介绍 (23)6 硬件电路制作 (24)6.1原理图的绘制 (24)6.2电路实现的基本步骤 (24)6.3硬件测试波形图 (25)7 结论 (27)谢辞 .............................................................................................. 错误！未定义书签。

基于DDS技术的信号发生器的设计与实现DDS（Direct Digital Synthesis，直接数字合成）技术是一种通过数字方式产生任意波形信号的技术。

DDS信号发生器是一种能够产生可控频率、幅度和相位的信号的设备。

本文将介绍基于DDS技术的信号发生器的设计与实现。

首先，信号发生器的核心部件是DDS芯片。

DDS芯片是一种集成电路，能够通过数字方式产生任意波形信号。

它包含一个相位累加器和一个查找表。

相位累加器用于生成连续的相位值，而查找表则用于根据相位值输出相应的幅度值。

通过不断更新相位累加器的数值，就可以产生连续的信号。

然后，需要一个高性能的时钟源来提供DDS芯片所需的时钟信号。

一般使用晶振来提供稳定的时钟信号。

时钟信号的频率决定了DDS芯片所能产生的最高频率。

因此，选择合适的晶振对于信号发生器的性能和稳定性至关重要。

接下来，需要设计一个控制电路来控制DDS芯片的工作模式。

控制电路可以通过按键、旋钮或者电脑串口等方式与用户进行交互。

用户可以通过控制电路设定信号的频率、幅度和相位等参数。

控制电路接收用户输入的数据，并将数据传输给DDS芯片进行处理。

在实现过程中，还需要一块数模转换器（DAC）将DDS芯片输出的数字信号转换为模拟信号。

DAC负责将DDS芯片输出的数字信号转换为与之对应的模拟信号。

数模转换的精度直接影响信号发生器的性能，因此需要选择高性能的DAC。

最后，可以通过一个显示屏显示当前信号的频率、幅度和相位等参数。

显示屏可以直接与控制电路相连，通过控制电路获取当前信号的参数，并将参数显示在屏幕上。

这样用户可以直观地了解当前信号的状态。

总结起来，基于DDS技术的信号发生器的设计与实现包括选择合适的DDS芯片、时钟源和DAC，设计控制电路和显示屏，并将各部件进行连接。

通过这些步骤可以实现一个功能完善的信号发生器，能够产生任意波形信号，并提供简单的用户界面进行参数设置和显示。

基于DDS的信号发生器设计一、引言信号发生器是电子测量仪表中常见的一种设备，用于产生具有不同特性的信号，以便在各种实验、测试和校准工作中使用。

传统的信号发生器通常通过模拟电路来实现，但由于其受到尺寸、可调性和稳定性等限制，逐渐被数字信号发生器（DDS）所取代。

DDS信号发生器利用数字技术直接生成信号，具有调频范围广、频率稳定度高、精度高等优点。

二、DDS技术原理DDS技术（Direct Digital Synthesis，直接数字合成）是一种通过数字信号直接合成模拟信号的技术，它将数字信号与时钟同步，并通过数模转换得到模拟信号。

DDS技术的实现核心是相位累加器、数控振荡器和数模转换器。

相位累加器用于累加相位值，数控振荡器通过相位值生成相应频率的信号，而数模转换器将生成的数字信号转换为模拟信号。

基于DDS的信号发生器可以通过使用FPGA（Field Programmable Gate Array）和AD（Analog Devices）公司的AD9854芯片来实现。

使用FPGA实现相位累加器和控制逻辑，AD9854负责生成模拟信号。

下面是基于DDS的信号发生器的设计步骤：1.系统架构设计DDS信号发生器可分为控制模块、相位累加模块、频率累加模块和数模转换模块。

控制模块负责接收用户输入的参数，并控制相位、频率等；相位累加模块负责相位的累加和输出；频率累加模块负责频率的累加和输出；数模转换模块负责将数字信号转换为模拟信号。

2.相位累加模块设计相位累加器使用FPGA中的计数器模块实现。

设置计数器的位宽，根据所需的相位分辨率来确定。

通过改变计数器的初始值和计数步长，可以实现相位的变化。

3.频率累加模块设计频率累加器使用FPGA中的加法器模块实现。

根据所需的频率范围和分辨率，对加法器的输入信号进行控制，实现频率的变化。

4.数模转换器设计AD9854芯片负责将数字信号转换为模拟信号。

将FPGA中的数字信号输入AD9854中，经过数模转换后输出模拟信号。

基于DDS的正弦波信号发生器的设计DDS（Direct Digital Synthesis，直接数字合成）技术是一种通过数字计算得到各种波形信号的合成技术。

正弦波信号发生器是一种用于产生正弦波信号的电子设备，通常用于各种测量、实验和测试中。

本文将介绍基于DDS的正弦波信号发生器的设计。

1.设计目标我们的设计目标是开发一个基于DDS的正弦波信号发生器，具有以下特点：-可以生成多种频率的正弦波信号；-可以通过数字控制方式调整频率；-可以输出稳定的、低失真的正弦波信号。

2.设计思路-选择一个固定的时钟频率作为DDS系统的时钟频率；-使用一个相位累加器来产生一个递增的相位值，该相位值与输出的正弦波信号频率相关；-使用一个查表ROM存储正弦波的采样值，根据相位值从查表ROM中读取相应的采样值；-使用一个数字到模拟转换器（DAC）将采样值转换成模拟信号输出。

3.系统设计基于上述思路，我们可以设计一个基于DDS的正弦波信号发生器，具体步骤如下：-设计一个用于控制频率的数字控制模块。

该模块可以接收一个控制信号，根据控制信号计算应当输出的频率，并将频率值传递给相位累加器。

-设计一个相位累加器模块。

该模块可以接收一个时钟信号和一个频率值，并根据时钟信号和频率值递增相位值，并将相位值传递给查表ROM模块。

-设计一个查表ROM模块。

该模块可以接收一个相位值，并根据相位值从查表ROM中读取相应的采样值。

-设计一个数字到模拟转换器（DAC）模块。

该模块可以接收一个采样值，并将采样值转换成模拟信号输出。

4.系统性能考虑在设计基于DDS的正弦波信号发生器时，需要考虑一些性能指标以确保输出的信号质量，如下所示：-频率范围：选择合适的时钟频率和相位累加器实现合理的频率范围。

-分辨率：根据需要的输出信号精度选择合适的查表ROM大小和DAC分辨率。

-失真度：选择合适的查表ROM分辨率和DAC精度，以及合适的滤波器设计，以保证输出信号的低失真度。

基于DDS信号发生器的设计基于DDS（Direct Digital Synthesis）信号发生器的设计是一种使用数字技术生成模拟信号的方法。

DDS信号发生器采用数字频率合成技术，具有频率范围广、频率分辨率高、频率稳定性好等优点，被广泛应用于通信、测量、无线电频率合成等领域。

在本文中，将详细介绍基于DDS信号发生器的设计方案。

一、DDS信号发生器的基本原理DDS信号发生器利用数字技术生成模拟信号，主要由时钟、相位累加器（Phase Accumulator）、相位调制器（Phase Modulator）和数模转换器（Digital-to-Analog Converter）等部分组成。

其基本原理如下：1.时钟：提供稳定的时钟信号，作为DDS信号发生器的时间基准。

2.相位累加器：接收时钟信号，用于累加相位增量，并生成数字相位信息。

3.相位调制器：将数字相位信息转换为模拟的、连续的相位信息。

4.数模转换器：将相位信息转换为模拟信号，并提供给外部使用。

二、基于DDS信号发生器的设计方案1.频率范围：DDS信号发生器的频率范围应满足实际应用需求。

一般DDS芯片的频率范围为几千Hz到几百兆Hz，可以选择适当的芯片。

2.频率分辨率：DDS信号发生器的频率分辨率应足够高，能够满足对精细频率调整的需求。

一般DDS芯片的频率分辨率为1Hz或更高。

3.频率稳定性：DDS信号发生器的频率稳定性应较高，能够保证频率输出的准确性和稳定性。

可以通过选择高质量的时钟源来提高频率稳定性。

4.输出波形：DDS信号发生器可以生成多种波形，如正弦波、方波、三角波、锯齿波等。

设计时应根据应用需求选择适合的波形。

5.控制接口：DDS信号发生器通常需提供控制接口，如USB、串口、以太网等，方便用户对信号发生器进行控制和调整。

设计方案可以按以下步骤进行：1.选择DDS芯片：根据需求选择合适的DDS芯片，如AD9850、AD9833等。

2.系统架构设计：根据芯片和性能要求设计系统架构，包括时钟源、数模转换器、滤波电路等。

基于dds技术的信号发生器设计与实现基于DDS技术的信号发生器设计与实现1、引言信号发生器是电子测试与测量领域中的重要仪器之一，用于产生各种形式的信号，以供电子设备的测试、校准和研发使用。

传统的信号发生器通常采用模拟电路设计，存在精度不高、调节麻烦等问题。

而基于Direct Digital Synthesis (DDS) 技术的信号发生器，能够以数字方式生成精确的任意波形信号，具备灵活性、精度高、调节方便等特点。

本文将重点探讨基于DDS技术的信号发生器的设计与实现。

2、DDS技术原理DDS技术是一种通过数字方式生成任意波形信号的技术，其核心是一个快速数字频率合成器 (NCO)。

NCO通过参考频率和累加器的相位变化，生成具有不同频率、相位和幅度的数字信号，然后通过数字模拟转换器 (DAC) 将数字信号转换为模拟信号输出。

DDS技术的关键在于通过调整参考频率和相位累加器的步进值，可以在很短的时间内生成高精度和高稳定度的任意波形信号。

3、基于DDS技术的信号发生器设计在设计基于DDS技术的信号发生器时，需要考虑以下几个关键要素：3.1 参考频率参考频率是DDS信号发生器中的基准频率，它决定了信号发生器能够产生的最高频率。

通常选择一个稳定、精确的参考时钟作为参考频率源，这可以是一个稳定的晶振或者其他同步源。

参考频率的选择应当考虑设备的应用场景，以及对生成信号频率范围和分辨率的需求。

3.2 相位累加器相位累加器是DDS技术中的核心组成部分，它记录了信号的相位信息，并根据参考频率的步进值来更新相位。

相位累加器的位宽决定了相位分辨率，位宽越高，相位分辨率越高，生成的信号表现越精细。

相位累加器的更新速度也决定了信号发生器的输出速率，更新速度越快，信号发生器的输出频率范围越大。

3.3 数字模拟转换器DDS技术生成的是数字信号，因此需要通过数字模拟转换器将数字信号转换为模拟信号输出。

DAC的精度和速度决定了信号发生器的输出质量和速率。

基于DDS的信号发生器设计基于DDS（Direct Digital Synthesis，直接数字合成）的信号发生器是一种数字技术信号发生器，利用计算机和高速数字转换器（DAC）以及DDS芯片来合成各种频率和幅度的信号。

DDS信号发生器具有频率精度高、频率调谐范围宽、频率稳定性好、相位噪声低等优点，被广泛应用于通信、电子测试、音频设备等领域。

一、DDS信号发生器的基本原理DDS信号发生器的基本原理是通过将一个稳定的参考时钟信号输入到DDS芯片中，在芯片内部进行数字信号处理，得到所需的频率、相位和振幅信息后，通过DAC转换成模拟信号输出。

其基本流程如下：1.参考时钟信号：DDS信号发生器的核心是DDS芯片，其工作稳定性依赖于参考时钟信号的精度和稳定性，通常使用TCXO（温控振荡器）或OCXO（温控晶体振荡器）等高稳定性时钟源作为参考时钟信号。

2.预分频器：参考时钟信号通过预分频器进行分频，得到基准频率。

3.相位累加器：基准频率经过相位累加器进行相位调整，实现频率的精确控制。

相位累加器的输入为一个相位累加器寄存器，该寄存器主要用于存储相位累加的数值，相位累加器以一定步长累加，每累加一次产生的相位对应一个时钟周期。

4.数字正弦曲线生成器：相位累加器产生的相位信息通过数字正弦曲线生成器生成对应的幅度信息，通常采用查表法实现。

5.数字控制振幅器：数字正弦曲线生成器产生的幅度信息经过数字控制振幅器进行振幅调整，得到最终的幅度信息。

6.高速DAC：数字振幅信息通过高速DAC转换成模拟信号输出，DAC 的速度和分辨率决定了信号发生器的输出品质。

7.滤波器：由于DAC输出是离散的，需要通过滤波器对其进行滤波，以去除高频成分和伪像，得到平滑的连续信号。

二、基于DDS的信号发生器设计思路在设计基于DDS的信号发生器时，需要考虑以下几个关键问题：1.DDS芯片选择：选择合适的DDS芯片作为信号发生器的核心，要考虑芯片的性能、频率范围、精度等因素。

基于DDS 的移相正弦信号发生器设计一. 设计原理1.1 利用DDS 产生正弦波信号的工作原理由DDS 产生频率、相位可控制的正弦波。

频率累加器对输入信号进行累加运算, 产生频率控制数据M( 或相位步进量）。

读出的数据送入D/A 转换器和低通滤波器以恢复实际波形。

频率控制字M 和相位控制字分别控制DDS 输出正(余)弦的频率和相位。

DDS 系统的核心是相位累加器, 它由一个累加器和一个N 位相位寄存器组成。

每来一个时钟脉冲, 相位寄存器以步长M 增加。

相位寄存器的输出与相位控制字相加, 其结果作为正(余)弦查找表的地址。

ROM 查找表中储存着一个完整周期的正弦波数字幅度信息, , 每个查找表的地址对应正弦波中O 一360度范围中的一个相位点。

ROM 查找表把输入的地址信息映射成正(余)弦幅度信号, 同时输出数模转换器(DAC)的输入端, DAC 输出的模拟信号经过低通滤波器(LPF), 可得到一个频谱纯净的正(余)弦波。

从而实现正弦波信号的产生。

直接数字合成DDS 的可移相数字信号发生器原理图:1.2 DDS 的数字移相原理DDS 技术的核心是相位累加器, 它类似一个计数器.每来一个时钟信号, 相位累加器的输出就增加一个步长的相位增量, 相位增量的大小由频率控制字确定.经DDS 输出的信号可描述为)2sin()sin(t f A wt A S out out π== (1)其中, Sout 为经DDS 输出的信号, fout 为对应的输出频率, 时间t 是连续的。

为便于数字逻辑描述该表达式, 需进行离散化处理, 用基准时钟信号clk 进行抽样, 设正弦信号的相位φ= 2πfout t , 而在一个时钟周期Tclk 相位φ变化量为clkout clk out f f T f ππφ22==∆ （2） 式(2)中, fclk 是clk 的频率, 对于2π可以看成是满相位的1为了对输出的相位进行控制, 通过一个常数P 来实现, 而每个clk 周期的相位增量Δθ用P 来表示, 即Δθ= P ·Δφ式1 与式(2) 联立可得clkout f f P πθ2⋅=∆ （3） 显然, 信号发生器的输出可描述为)sin().sin(θφφφ∆+=∆+=A p A S out上式中, φ代表正弦信号发生器原始相位值, 可看出, 对相位值进行简单的累加运算, 就可以得到正弦信号当前相位值, 也就得到了DDS 输出的正弦信号。