率合成器喻为众多电子系统的心脏，而频率合成理论也因此在二十世纪得到了飞跃的发展。频率合成技术的发展及分类频率合成技术起源于上世纪三十年代，早期的频率合成器由组晶体组成的晶体振荡器，要输出多少个频率点，就需要多少个晶体实现。频率的切换由人工完成，频率的准确度和稳定度主要由晶体来决定，与电路基本上无关。随后又出现了非相干合成法，虽然非相干合成法也使用晶体，但是它利用少数晶体产生多种频率，与早期的合成法相比，降低了成本，提高了合成的频率的稳定性。随着技术的发展，科学家又提出了相干合成法，相干合成法只使用个频率源，进步降低了成本，提高合成频率的稳定性，同时避免了非相干合成法复杂成本高不经济等诸多缺点。最早的相干合成法是直接频率合成。直接频率合成是利用混频倍频分频的方法由参考频率经加减乘除运算直接组合出所要求的频率的频率合成方法。不过，直接合成也可以用多个基准源通过上述方式得到所需的频率。这种方法由于频率捷变速度快，相噪低使之在频率合成领域占有重要地位，但因直接式频率合成器杂散多，体积大，研究复杂，成本及功耗也令人不可接受，故该方案已基本被淘汰。在直接频率合成之后出现了间接频率合成。间接频率合成包括模拟间接频率合成。这种方法主要是将相位反馈理论和锁相技术运用于频率合成领域，它的主要代表是锁相环频率合成，被称为第二代频率合成技术。现在最常用的结构是数模混合的锁相环，即数字鉴相器分频器模拟环路滤波和压控振荡器的组成方式，因具有相噪低，杂散抑制好，输出频率高，价格便宜等优点至今仍在频率合成领域占有重要地位。随着数字信号处理理论和超大规模集成电路的发展，在频率合成领域诞生了种革命性的技术，那就是七十年代出现的直接数字合成，它的出现标志着频率合成技术迈进了第三代。年月，和等人首先提出了的概念利用数字方式累加相位，再以相位之和作为地址来查询正弦函数表得到正弦波幅度的离散数字序列，最后经变换得到模拟正弦波输出。由于具有极高的频率分辨率，极电子工业出版社，窦振中，单片机外围器件实用手册，北京航空航天大学出版社，谭浩强，程序设计，清华大学出版社，赵晶，高级应用，人民邮电出版社，马忠梅，籍顺心，张凯，马岩单片机的语言应用程序设计北京航空航天大学出版社，谭浩强，程序设计，清华大学出版社，王建校，杨建国，宁改娣，危建国系列单片机及程序设计科学出版社，附录顶层图毕业设计论文格式样板常州机电职业技术学院毕业设计论文作者李传龙学号缪利江石星峰系部电气工程系专业应用电子技术题目便携式信号发生器的设计指导者乔宏哲评阅者年月摘要本论文介绍了种便携式信号发生器的设计部分。该便携式信号发生器具有性能好人机接口良好使用方便性价比高体积小功耗低等特点。它采用直接数字频率合成技术技术，可实现快速的频率切换，具有方便的人机接口实现对频率和相位的设置。该信号发生器可输出正弦波方波三角波锯齿波，频率步进间隔为，输出频率为可调，波形的类型和频率由液晶进行显示，并可通过按键改变频率和波形的切换。所产生的信号输出具有较好的波形和较高的频率稳定度。是本便携式信号发生器的重要硬件基础。它完成了对的具体硬件实现，并与单片机及其外围电路起，实现对输出频率和相位的预置及显示。本文介绍了的原理和技术基础。对本设计中选用的芯片系列和的外围接口电路进行了介绍。分析了整个设计中应处理的问题，根据设计原理就功能上进行了划分，划分为相应的模块，然后从模块功能接口和编程角度分别详细地进行了阐述。论文最后给出了系统的测量结果，并对测量结果进行了定分析。论文最后给出了对该设计功能扩展和改进的想法和建议。关键词信号发生器目录概述设计便携式信号发生器的意义信号发生器的发展历史与现状系统功能设计原理直接数字合成技术介绍频率合成技术频率合成技术的发展及分类频率合成技术的技术指标的基本原理及性能特点的工作原理的特点技术与设计基础技术与设计技术基本原理及特点设计方法与流程开发环境与语言系统硬件设计系统硬件结构图芯片选取的功能及外围接口的功能外围接口步确立，极大的促进了数字化技术在电子测量仪器中的应用，使原有的模拟信号处理逐步被数字信号处理所代替，从而扩充了仪器信号处理能力。为数字信号发生器的实现提供了更简捷的实现方式。如今，随着百万门以上的大规模可编程逻辑器件的陆续面世，以及嵌入式处理器软核的成熟，使得。步入大规模应用阶段，在片上实现个完备的数字处理系统已成为可能，这为信号发生器的设计又多了种实现方式。系统功能本设计完成的便携式信号发生器具有以下几个功能实现方波锯齿波三角波正弦波四种波形的输出。波形的频率可调，且频率步进间隔为。输出波形频率最低可以达到，最大频率可达到。波形的相位可调，相位步进间隔为度。从液晶屏上可读出波形的类型和频率，并可通过按键设置频率输出和进行波形切换。设计原理本设计采用技术，该技术是种用数字控制信号的相位增量技术，具有频率分辨率高稳定性好可灵活产生多种信号的优点。基于的信号发生器是通过改变相位增量值来改变输出频率的。所有相位点的数据都放在查找表中。将要产生的波形用若干个点代替，然后依次输出，每个点的电平由查找表中的数据经过得到。这个过程相当于采样保持及转换的逆过程，将经过转换器产生的波形经过低通滤波，就得到了所得波形。本设计的控制器利用单片机完成，合成采用实现。单片机通过键盘进行人机交互，获得欲输出信号的波形频率相位。芯片从查找表中获得数据，送到转换器，送出相应点的数值。依次处理完查找表个周期数据后，再重新开始，输出下个周期的波形。经过转换的信号再经过低通滤波，就可以得到所需要的波形。根据设计要求实际需要及实验室条件，相应地选择了以下器件及设计工具。在进行系统硬件电路设计时，选用公司的单片机做为控制主芯片公司的做为合成芯片，选择设计系统电路的原理图及图软件进行硬件仿真。在进行芯片设计时，选用了公司的具作为芯片设计平台，选择硬件描述语言进行设计。在进行系统软件设计时，选用公司的仿真器进行硬件仿真。直接数字合成技术介绍频率合成技术频率合成是指以个或多个参考频率源为基准，在频段内片设计系统结构设计和模块划分整体结构设计设计模块划分各模块的设计与仿真处理模块寄存器模块时钟处理模块系统测试与评价输出波形测试频率及相位测量误差分析评价与展望总结致谢参考文献附录概述设计便携式信号发生器的意义信号发生器广泛应用于电子电路自动控制和科学试验等领域。比如电参量的测量雷达通信电子对抗与电子系统宇航和遥控遥测技术等等，从种意义上说信号发生器是实现设备性能指标的关键，很多现代电子设备和系统的功能都直接依赖于所用信号发生器的性能，因此信号发生器被人们喻为众多电子系统的心脏。随着通信雷达的不断发展，对信号发生器的频率稳定度频谱纯度频率范围和输出频率的个数以及信号波形的形状提出越来越多的要求。针对传统台式任意波信号发生器体积庞大接口不灵活系统封闭功能固定价格昂贵等缺点，我们设计了种新型便携式信号发生器，它利用可编程逻辑器件设计大规模数字电路的便利性高集成度大容量灵活性和高可靠性的特点，具有有性价比高功能多灵活性强人机界面好使用方便等优点。信号发生器的发展历史与现状从上世纪年代到年代，信号发生器主要采用以电子管工艺为基础的模拟电路构成此时的信号发生器不仅其电路结构复杂产生波形种类少，而且信号的精度和可控性都不够好。到了年代中期，随着晶体管工艺的出现大规模和超大规模集成电路的应用，使信号发生器得到了定的发展，其信号的输出精度得到定提高。到了年代微处理器出现以后，使得信号发生器的产生方法发生了改变。这个时期的信号发生器多以软件为主，实质是采用微处理器对的程序控制，就可以得到各种简单的波形。软件控制波形的个最大缺点就是输出波形的频率低，这主要是由的工作速度决定的，如果想提高频率就要改进软件程序减少其指令执行周期时间或提高的时钟周期，但这些办法是有限度的，根本的办法还是要改进硬件电路。到了年代后，随着直接数字频率合成技术逐步发展成熟以及其专用芯片的面世，使得数字信号发生器得到迅速的发展。运用微处理器和专用芯片设计出的信号发生器在这时期得到广泛应用。这类信号发生器不仅能产生传统函数信号发生器能产生的正弦波方波三角波锯齿波等，还能产生任意编辑的波形。如惠普公司的可以产生的正弦波和方波，同时还可以产生的任意波形。进入年代，随着现场可编程门阵列技术的迅速发展和广泛应用以及硬件描述语言的标准化进时钟处理模块时钟处理模块完成频率变换功能，将外接晶振时钟，进行了倍频和分频处理，得到的频率，提供给模块。时钟处理模块由两部分构成，部分是由对输入频率进行分频及倍频的变换，另部分是由程序完成的分频器。经过两部分的处理，输出频率变换为使用进行频率变换在其中内嵌了模拟锁相环，专门用于进行时钟管理，可以用做频率综合如分频倍频，也可以用来去时钟抖动修正占空比和移相等处理。中的具有以下主要功能实现频率综合，如分频和倍频等功能用建立在专用模块资源上的来实现分频倍频等操作，比设计者用代码自行设计的分频倍频模块性能要优化得多，可以显著提升分频倍频时钟的指标如偏移，抖动等可编程的环路带宽，根据需要滤除输入参考时钟的时钟抖动，显著提升输出时钟的抖动指标。大带宽的锁定速度快，小带宽的锁定速度慢可编程占空比，可精确调整输出时钟的占空比。可编程相移。精确调整输出时钟与参考时钟的相位偏移，从而满足后续逻辑在建立时间和保持时间上的要求具有时钟使能引脚，可以根据需要控制输入时钟的通断。可输出锁定检测信号，当锁定信号变成高电平时，就表示此时已经锁定并且具有稳定输出。本设计完成的锁相环电路符号如图图锁相环电路符号是通过工具进行调用和设置的，图图示了在中设置的倍频因子为，分频因子为。图在中设置的倍频因子和分频因