隨著數(shù)字技術(shù)的飛速發(fā)展， 用數(shù)字控制方法從一個(gè)參考頻率源產(chǎn)生多種頻率的技術(shù)， 即直 接數(shù)字頻率合成（DDS） 技術(shù)異軍突起。美國(guó)AD 公司推出的高集成度頻率合成器AD9850便 是采用DDS 技術(shù)的典型產(chǎn)品之一。

　　AD9850采用先進(jìn)的CMOS工藝， 其功耗在3.3V 供電時(shí)僅為155mW，擴(kuò)展工業(yè)級(jí)溫度范圍 為- 40～ 80 ℃， 采用28腳SSOP表面封裝形式。AD9850的引腳排列及組成框圖如圖1所示。圖1 中層虛線內(nèi)是一個(gè)完整的可編程DDS 系統(tǒng)，外層虛線內(nèi)包含了AD9850 的主要組成部分。

　　圖1 AD9850引腳圖

　　AD9850 內(nèi)含可編程DDS 系統(tǒng)和高速比較器，能實(shí)現(xiàn)全數(shù)字編程控制的頻率合成?？删幊?DDS 系統(tǒng)的核心是相位累加器， 它由一個(gè)加法器和一個(gè)N位相位寄存器組成， N 一般為24 ～32。每來(lái)一個(gè)外部參考時(shí)鐘，相位寄存器便以步長(zhǎng)M 遞加。相位寄存器的輸出與相位控 制字相加后可輸入到正弦查詢表地址上。正弦查詢表包含一個(gè)正弦波周期的數(shù)字幅度信息 ， 每一個(gè)地址對(duì)應(yīng)正弦波中0°～360°范圍的一個(gè)相位點(diǎn)。查詢表把輸入地址的相位信息 映射成正弦波幅度信號(hào)， 然后驅(qū)動(dòng)DAC 以輸出模擬量。

　　相位寄存器每過(guò)2N/ M 個(gè)外部參考時(shí)鐘后返回到初始狀態(tài)一次， 相應(yīng)地正弦查詢表每經(jīng)過(guò) 一個(gè)循環(huán)也回到初始位置， 從而使整個(gè)DDS 系統(tǒng)輸出一個(gè)正弦波。輸出的正弦波周期TO = Tc2N/ M ， 頻率fout = Mfc/ 2N ，Tc 、fc 分別為外部參考時(shí)鐘的周期和頻率。

　　AD9850 采用32 位的相位累加器將信號(hào)截?cái)喑?4 位輸入到正弦查詢表，查詢表的輸出再被 截?cái)喑?0 位后輸入到DAC ， DAC 再輸出兩個(gè)互補(bǔ)的電流。DAC 滿量程輸出電流通過(guò)一個(gè) 外接電阻RSET調(diào)節(jié)， 調(diào)節(jié)關(guān)系為ISET = 32 （1. 248V/ RSET） ， RSET的典型值是3. 9kΩ 。將DAC 的輸出經(jīng)低通濾波后接到AD9850 內(nèi)部的高速比較器上即可直接輸出一個(gè)抖動(dòng)很 小的方波。其系統(tǒng)功能如圖2所示。

　　圖2 AD9850 的系統(tǒng)功能框圖

　　AD9850 在接上精密時(shí)鐘源和寫入頻率相位控制字之后就可產(chǎn)生一個(gè)頻率和相位都可編程 控制的模擬正弦波輸出， 此正弦波可直接用作頻率信號(hào)源或經(jīng)內(nèi)部的高速比較器轉(zhuǎn)換為方 波輸出。在125MHz 的時(shí)鐘下， 32 位的頻率控制字可使AD9850 的輸出頻率分辨率達(dá)0. 0291Hz ; 并具有5位相位控制位，而且允許相位按增量180°、90°、45°、22. 5°、11. 25°或這些值的組合進(jìn)行調(diào)整。

　　2、AD9850 的控制字與控制時(shí)序

　　AD9850 有40 位控制字， 32 位用于頻率控制，5 位用于相位控制， 1 位用于電源休眠（ Power down） 控制， 2 位用于選擇工作方式。這40 位控制字可通過(guò)并行方式或串行方式 輸入到AD9850 ，圖3是控制字并行輸入的控制時(shí)序圖， 在并行裝入方式中，通過(guò)8 位總線D0 ……D7 將可數(shù)據(jù)輸入到寄存器，在重復(fù)5 次之后再在FQ – UD 上升沿把40 位數(shù)據(jù)從輸入 寄存器裝入到頻率/ 相位數(shù)據(jù)寄存器（更新DDS 輸出頻率和相位） ， 同時(shí)把地址指針復(fù)位 到第一個(gè)輸入寄存器。接著在W – CL K 的上升沿裝入8位數(shù)據(jù)，并把指針指向下一個(gè)輸入 寄存器，連續(xù)5 個(gè)W – CL K 上升沿后， W – CL K 的邊沿就不再起作用，直到復(fù)位信號(hào)或FQ - UD 上升沿把地址指針復(fù)位到第一個(gè)寄存器。在串行輸入方式， W – CL K 上升沿把25 引腳的一位數(shù)據(jù)串行移入， 當(dāng)移動(dòng)40 位后， 用一個(gè)FQ-UD 脈沖即可更新輸出頻率和相位 。圖4 是相應(yīng)的控制字串行輸入的控制時(shí)序圖。

　　圖3 AD9850控制字并行輸入的時(shí)序圖

　　圖4 AD9850控制字串行輸入的時(shí)序圖

　　AD9850 的復(fù)位（RESET） 信號(hào)為高電平有效，且脈沖寬度不小于5 個(gè)參考時(shí)鐘周期。AD9850 的參考時(shí)鐘頻率一般遠(yuǎn)高于單片機(jī)的時(shí)鐘頻率， 因此AD9850 的復(fù)位（RESET） 端可與單片 機(jī)的復(fù)位端直接相連。

　　值得一提的是： 用于選擇工作方式的兩個(gè)控制位，無(wú)論并行還是串行最好都寫成00 ，并行 時(shí)的10、01 和串行時(shí)的10、01、11 都是工廠測(cè)試用的保留控制字，不慎使用可能導(dǎo)致難 以預(yù)料的后果。

　　3、單片機(jī)與AD9850 的接口

　　AD9850 有兩種與微機(jī)并行打印口相連的評(píng)估版， 并配有Windows 下運(yùn)行的軟件， 可以作 為應(yīng)用參考，但運(yùn)用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)DDS 的控制與微機(jī)實(shí)現(xiàn)的控制相比，具有編程控制簡(jiǎn)便、 接口簡(jiǎn)單、成本低，容易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的小型化等優(yōu)點(diǎn)， 因此普遍采用MCS51 單片機(jī)作為控制 核心來(lái)向AD9850 發(fā)送控制字。

　　單片機(jī)與AD9850 的接口既可采用并行方式，也可采用串行方式， 但為了充分發(fā)揮芯片的高 速性能， 應(yīng)在單片機(jī)資源允許的情況下盡可能選擇并行方式，本文重點(diǎn)介紹其并行方式的 接口。

　　3. 1 I/ O 方式并行接口

　　I/ O 方式的并行接口電路比較簡(jiǎn)單， 但占用單片機(jī)資源相對(duì)較多， 圖5 是I/ O 方式并行 接口的電路圖，AD9850 的數(shù)據(jù)線D0～D7 與P1 口相連， FQ-UD和W-CL K 分別與P3. 0 （10 引腳） 和P3. 1 （11 引腳） 相連， 所有的時(shí)序關(guān)系均可通過(guò)軟件控制實(shí)現(xiàn)。

　　圖5 AD9850與單片機(jī)并行I/ O 方式接口電路圖

　　將DDS 控制字從高至低存放于30H 至34H 中，發(fā)送控制字的程序清單如下：

　　MOV R0 ， # 05H

　　MOV R1 ， # 30H

　　DD ： MOV P1 ， @R1

　　SETB P3. 1

　　CLR P3. 1

　　INC R1

　　DJNZ R0 ，DD

　　SETB P3. 0

　　CLR P3. 0

　　END

　　在程序中， 每將一字節(jié)的數(shù)據(jù)送到P1 口后， 必須將P3. 1 （W-CL K） 置高。在其上升 沿，AD9850 接收與P1 口相連的數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)， 然后將P3. 1 置低， 并準(zhǔn)備下一字節(jié)的 發(fā)送， 連續(xù)發(fā)送5 個(gè)字節(jié)后，須將P3. 0 （ FQ-UD） 再次置高， 以使AD9850 根據(jù)剛輸入的 控制字更改頻率和相位輸出， 隨后再置P3. 0 為低，準(zhǔn)備下一組發(fā)送。單片機(jī)的P3. 0、 P3. 1引腳為串行口， 當(dāng)被占用時(shí)， W-CL K 和FQ-UD 引腳也可與其它I/ O 腳相連， 這時(shí)需要修改相應(yīng)的發(fā)送程序。

　　3. 2 總線方式并行接口

　　總線方式并行接口占用的單片機(jī)資源較少， 在這種方式下， AD9850 僅作為一擴(kuò)展芯片而 占用外部RAM 的一段地址， 必要時(shí)也可以只占用一個(gè)地址。圖6 是總線方式并行接口的電 路原理圖。同樣將DDS 控制字從高至低存放于30H 至34H 中， 發(fā)送控制字的程序清單如下：

　　圖6 AD9850總線方式并行方式接口的電路原理圖

　　MOV R0 ， # 05H

　　MOV R1 ， # 30H

　　MOV DPTR ， #0700H

　　DD ： MOV A ， @R1

　　MOVX @DPTR ，A

　　INC R1

　　DJNZ R0 ，DD

　　MOVX A ， @DPTR

　　END

　　AD9850 的W-CL K 和FQ-UD 信號(hào)都是上升沿有效， 用MOVX @DPTR ， A 指令向AD9850 傳送控制字時(shí)， 由74F138 將高八位地址的低三位譯碼， 其輸出經(jīng)反相并與反相后的信號(hào)相 與得到一上升沿送至AD9850 的W-CL K 腳， 此時(shí)已送到總線上的數(shù)據(jù)將被AD9850 接收，連 續(xù)五次將40 位的控制字全部發(fā)送以后，用MOVX A ， @DPTR 指令產(chǎn)生FQ-UD 信號(hào)， 使 AD9850 更改輸出頻率和相位，此時(shí)讀入到單片機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)實(shí)際上無(wú)任何意義。圖6中 AD9850 的地址為0700H。

　　上述兩種接口方式經(jīng)實(shí)際應(yīng)用證明：工作可靠，效果良好。單片機(jī)與AD9850 的串行接口可 參照有關(guān)資料進(jìn)行設(shè)計(jì)。上述接口電路和程序也適用于與AD9850 腳對(duì)腳兼容的AD9851 ， 值得注意的是：AD9851 的控制字與AD9850 控制字中個(gè)別位的定義稍有區(qū)別，編程時(shí)應(yīng)予以 注意。