系统软件设计 - AD9850实现嵌入式信号源设计

2 系统软件设计

　　软件设计主要分为菜单操作和频率控制值计算两部分。在系统中通过外接4×4软键盘输入设定频率和调整步进。一共16个按键，不同的按键代表着不同的数字和功能，除了正常的10个数字键0～9外，为了方便频率值的输入，还设计了菜单键、删除键、步进一、步进十、确认键、输出键等功能键。通过输入0～9数字键，输入设定频率;按下确认键，输出相应频率的波形;按下菜单键，可根据需要按下1，2，3数字键，分别选择1 Hz，10 Hz，100 Hz三个档位的频率步进;按下确认键，此后按下步进+、步进一即可对输出信号进行频率的步进调整;欲重新设定频率只需按下删除键，再次输入预设的频率即可。

　　该系统中单片机与AD9850采用串行通信方式连接。其中，频率控制字的计算：AD9850的时钟信号采用30 MHz，根据式(1)得：

　　

 

　　式中：fo为从键盘上输入的频率值。式(3)计算的结果在不影响精度的情况下舍去小数部分，转换为32位的频率控制字。AD9850有40位控制字，32位用于频率控制，5位用于相位控制，1位用于电源休眠(PowerDown)控制，2位用于选择工作方式。这40位控制字可通过并行方式或串行方式输入到AD9850。实际应用中，工作方式选择位通常设定成00，该系统中AD9850的40位控制字高8位设置为00H。串行接口方式下需满足的时序关系为：在W_CLK的上升沿，引脚D7上的数据自最低有效位开始逐位串行移人输入寄存器，40位数据输入结束后，任何W_CLK上升沿到来，都会造成数据顺序移出并导致原来数据无效。此时，FQ_UD端的上升沿将40位数据装入频率/相位控制寄存器，更新芯片的输出频率和相位，同时把地址指针复位到第一个输入寄存器，等待下一组新数据的写入。AD9850的控制字串行输入时序图如图6所示。

　　

 

　　该系统的总程序框图如图7所示，程序开始后，运行初始化程序，包括初始化单片机MSP430F149、初始化AD9850、初始化液晶显示模块1602等。然后扫描键盘状态，检查到有键按下就运行键值处理程序，对按键值进行查表处理，之后执行相应的子程序。输入的信号相关信息通过运行液晶显示程序，在LCD上显示正确的输入数据和提示字符。在按下确认键后，MSP430F149计算出所需信号的数据或控制命令，将其传送到AD9850，输出最终信号。

　　

 

　　3 系统测试与结果分析

　　为了检验本系统的实际性能，在完成所有设计后，使用HDSTO22M型示波表对该系统进行实测，经过实验测试系统达到下列性能指标：输出信号频率范围为1 Hz～10 MHz;步进调整为1 Hz，10 Hz，100 Hz三档步进;失真度无明显失真;输出电压峰峰值为1～10 V;频率稳定度优于10-4。

　　4 结 语

　　在此给出一种基于DDS芯片AD9850和MSP430F149单片机的嵌入式信号源设计方法，该信号源可输出频率范围为1 Hz～10 MHz的正弦波和方波，且具有频率设定1 Hz，10 Hz，100 Hz多档步进调整和幅度调节的功能。可以通过按键进行频率值设定，并有LCD显示波形的频率等信息，经实验测试，在1 Hz～10 MHz频率范围内，得到的正弦波方波信号具有频率稳定性好，频率准确度高及频率分辨率高等特点。