PIC16F84A 和 AD9850 上的发生器。方案、说明

PIC16F84A 和 AD9850 上的发生器。无线电电子电气工程百科全书

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测量发生器（其中使用键盘设置所需的频率值）是期刊读者所熟知的（例如，参见 A. Piskaev 的文章“Frequencymeter-generator-clock”，Radio，2002 年，第 7 期），第 31、32 页）。通常，这些设备是在微控制器上制作的，产生的频率范围仅限于几兆赫兹，并且不可能获得准确的频率值。文章中描述的发生器还包含一个微控制器，但它仅用于控制专用微电路 - AD9850 频率合成器。使用这种微电路可以将生成频率的范围从几分之一赫兹扩展到 60 MHz，在此范围内可以以 1 Hz 的精度获得任何频率值。

所提出的振荡器基于 Analog Devices 的 AD9850 芯片，该芯片是一个带有内置比较器的完整 DDS（直接数字合成）频率合成器。这种合成器的准确性是独一无二的，实际上不受温度漂移和老化的影响（模拟设备中唯一具有固有不稳定性的元件是数模转换器）。由于 DDS 合成器的高技术特性，它们最近取代了传统的模拟频率合成器。它们的主要优点是非常高的频率和相位分辨率，这是数字控制的。数字接口可以轻松实现微控制器控制。例如，可以在[1]中找到直接数字频率合成原理的更详细描述。

AD9850 合成器的框图如图 1 所示。

（点击放大）

其基础是形成输出信号瞬时相位代码的相位累加器。该代码被转换为正弦信号的数字值，并在 DAC 的帮助下转换为模拟信号并进行滤波。比较器产生方波输出信号。其频率fout（以赫兹为单位）由公式fout = Δfin/232确定，其中fin是时钟频率，Hz； Δ - 32 位频率代码值。 fout 的最大值不能超过时钟频率的一半。

AD9850 关键规格（5V 电源电压）

时钟发生器频率，MHz......1...125
最大电流消耗（fin = 125 MHz），mA......96
DAC的位数...... 10
DAC 的最大输出电流（Rset = 3,9kΩ），mA ...10,24
最大积分非线性DAC，MZR......1
比较器输出电压，V：
最低高电平 ...4,8
最大低电平 ...0,4

AD9850提供并行和串行接口用于下载数据。在后一种情况下，数据（40 位字）通过其输入 D7 输入。每个数据位都伴随着时钟输入 W_CLK 处的正极性脉冲。在 FQ_UD 输入处通过正极性脉冲加载控制字后，生成参数将被新参数替换。控制字的位分配在表中给出。 1.

PIC16F84A 和 AD9850 上的发生器

发电机示意图如图2所示。 2. 管理合成器DD1微控制器DDXNUMX。

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它轮询SB1-SB16键盘，在HG1 LCD指示器上显示信息，计算频率代码值并通过串行接口将其传输到DD2合成器。声音发射器HA1用于确认按下键盘按钮。标准包含中使用芯片AD9850（DD2）[2]。在 DAC 的输出端，Z1 滤波器打开。经过滤波器后，正弦信号被馈送到 XW2 插座和 DD2 芯片比较器的输入端（引脚 16）。从后者的输出，矩形信号被馈送到 XW1 插座。 G1晶体振荡器用作DDS的时钟发生器。微调电阻R7调节指示器HG1上图像的对比度。

复位微控制器后，HG1 LCD 指示器设置为 4 位总线交换模式，这对于减少写入信息所需的 I/O 线数量是必要的。

发生器使用由按钮 SB1-SB16 组成的键盘进行控制。由于所有端口 B 输入线均通过电阻连接至电源，因此无需外部电阻将 RB4-RB7 端口“上拉”至电源线。当多个按钮被意外同时按下时，电阻器 R3-R6 可以保护微控制器的输出免受过载影响。

所需频率由键盘设置。为此，请按带有相应数字的按钮，输入所需的值（以赫兹为单位），然后按“*”按钮。如果频率未超过允许的最大频率，则指示器上会短暂显示“OK”消息，并且发生器进入运行模式；如果超过，则会出现“Error”消息。在这种情况下，您需要按“C”（“重置”）按钮并重新输入正确的值。如果输入频率过程中出现错误，也会执行相同的操作。按此按钮两次可使设备进入具有先前设置的频率值的操作模式。

在操作模式下，星号符号在指示器最右侧的熟悉位置闪烁。如果当前频率值是从外部控制单元（例如，从计算机）输入的，则要返回到指示器上显示的频率，只需按“*”按钮即可。

按钮“U”（向上 - 向上）和“D”（向下 - 向下）允许您逐步改变发生器的输出频率，分别将小数位的值增加或减少一位。通过使用“L”（左 - 左）和“R”（右 - 右）按钮移动光标来选择所需的小数位。

当按下“*”按钮时，频率值和光标位置被存储在单片机的非易失性存储器中，以便下次上电时自动恢复中断的操作模式。

由于微控制器的计算能力有限，输出频率值的设置精度约为1 Hz，这对于大多数情况来说已经足够了。为了充分发挥合成器的可能性，可以使用 PC 对其进行控制。为此，必须通过补充节点来修改生成器，其示意图如图 3 所示。 1. PC（或其他控制设备）连接到插座XS3。在地址输入 A 处的低逻辑电平处，DD1 芯片的多路复用器将合成器控制输入连接到 DD1 微控制器，并在高逻辑电平处连接到外部设备。控制信号通过 XS19 插座的“ENABLE”触点接收。当控制装置未连接时，电阻器R3在地址输入DDXNUMX处提供低逻辑电平。

PIC16F84A 和 AD9850 上的发生器

发电机在面包板上组装和测试。如果无法为 DD2 微电路购买 SSOP 封装的板，您可以使用直径为 10 mm 的短镀锡线（15 ... 0,2 mm 长）将其输出连接到相应的焊盘。结论 1,2,5,10,19、24、26,27、28、XNUMX、XNUMX、XNUMX、XNUMX 连接到一根具有较长长度的一段的普通电线。

LCD 指示器 HG1 - ITM1601（16 字符单行，内置控制器）。 HA1 - 任何带有内置发生器的压电发声器，设计电压为 5 V。作为时钟发生器 (G1)，您可以使用频率高达 125 MHz 的石英振荡器微组件，它允许在分立元件上使用具有石英稳定性的类似装置。

微控制器的控制程序取决于时钟发生器的频率。

最常见值的“固件”

表中给出了频率为 32 MHz 的发生器的程序代码。 2.

（点击放大）

对微控制器进行编程时，在配置字中设置以下位值：振荡器类型 (OSC) - RC、看门狗定时器 (WDT) - 禁用、上电后延迟 (PWRTE) - 启用。

文学

Ridiko L. DDS：直接数字频率合成。 - 组件和技术，2001 年，第 7 期，第 50 页54-XNUMX。
AD9850 完整的 DDS 合成器。 - .

作者：S.Kuleshov，库尔干

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