本站原创
摘要：频闪仪利用直接数字频率合成技术(DDS)技术，采用了MCU+DDS软件算法的思想，具有高精度、高分辨率、低失真度、频率分辨率受时钟分辨率的影响小等特点。
关键词：单片机频闪仪直接数字频率合成技术(DDS)
The stroboscope bases on the DDS
Abstract:The stroboscope using technology of Direct Digital Synthesis and adopts to the idea of MCU+DDS.It is characterized with high-precision, high-discriminability, low-distortion, frequency resolution by the all influence of the clock resolution.
Keywords: singlechip; stroboscope; Direct Digital Synthesis
图1 DDS技术的工作原理框图
在采样频率—定的条件下，可以通过控制两次采样之间的相位增量来改变所得离散波形序列的频率，经保持和滤波之后，可唯一的恢复出此频率的模拟信号。
该频闪仪利用DDS技术的思想，硬件上使用8051F单片机及内部的10位D/A，采用软件编程的方法实现专用DDS芯片的功能，实现了DDS高精度低失真的波形输出。其系统框图如图2示。
电路原理如图3，硬件电路中D/A转换器利用8051F单片机的内部资源，C8051F330内部有一个电流模式数/模转换器（IDAC）。当IDAC被使能时，内部的带隙偏置发生器为其提供基准电流。IDAC的最大输出电流可以有三种不同的设置：0.5mA、1mA和2mA。用对应的IDAC控制寄存器中的使能位来分别使能或禁止IDAC。IDAC有三种更新模式：软件命令、定时器溢出或与一个外部引脚边沿同步。D/A转换器输出的电流信号，通过I/V变换电路，将电流信号转换为电压信号。电压信号经差动放大，来驱动开关电路。从而实现对Led灯闪光频率的控制。
该闪频仪还具有MAX232芯片及按键，可以实现与计算机通信，通过计算机可以对下位机进行远程控制。也可以通过闪频仪上的键盘来设置参数。
图3 频闪仪电路原理图
程序根据设定的输出频率计算出频率控制字，每次循环对相位累加器累加一个频率控制字，得到相位值；由于波形数据量为256=28，故取相位值序列的高8位数据查ROM表进行相幅转换，得到波形幅值；所得幅值通过D/A输出，即可得到所需的波形。改变相位累加的增量(频率控制字)，可以改变相位累加的速度，从而对信号频率进行调节。
同时；可通过上位机或者按键来设置信号输出频率，单片机根据输入的频率值计算得到频率控制字，用于控制D/A输出波形的频率。
3、结语
该频闪仪采用高速度高性能的单片机作为处理单元，采用了MCU+DDS软件算法的思想，大大简化了电路。具有闪屏频率精度高、分辨率小、频率调节范围广，使用灵活方便，体积小，成本低，频率分辨率受时钟分辨率的影响小等特点。
参考文献
郭金淮等.DDS技术浅析.北京:数据通信.2002,3:50～52.
陈钧等.单片机低频信号发生器.华东地质学院学报.1999,22(4):314～317.
[3]王永等.DDS在任意波形发生器中的应用.上海:仪表技术.2001,4:22～24.
[4]刘铁新等.一种单片DDS
[5]李华.MCS-51系列单片机实用接口技术.北京:北京航空航天大学出版社,199
[7]王亚彬.频闪仪工作原理.包装技术,2004-8.
[8]余冰衷.用频闪法测量转速的方法探讨.计量与测试技术2001.No.6.
关键词：单片机频闪仪直接数字频率合成技术(DDS)
The stroboscope bases on the DDS
Abstract:The stroboscope using technology of Direct Digital Synthesis and adopts to the idea of MCU+DDS.It is characterized with high-precision, high-discriminability, low-distortion, frequency resolution by the all influence of the clock resolution.
Keywords: singlechip; stroboscope; Direct Digital Synthesis
1、频闪仪原理
总所周知，物体在人的视野中消失后能保留一定时间的视觉印象，即视后效。视后效的持续时间，在物体一般光度的条件下约在1/5～1/20s的范围内。频闪仪是利用同步闪光技术与人眼视觉暂留功能，使人眼能看得清运动的具有一定周期的图像，当我们调节频闪仪的闪动频率，当闪动频率与被测物的运动速度接近或同步时，被测物虽然在高速运动着，但看上去却是缓慢运动或相对静止的，这种人眼的视觉暂留现象使人目测就能轻易观测到高速运动物体的表面质量与运行状况。2、DDS技术在频闪仪中的应用
2.1直接数字式频率合成(DDS)的原理
DDS的工作原理是基于相位与幅度的对应关系，通过改变频率控制字(K)来改变相位累加器(位数为N)的相位累加速度，然后在固定时钟的控制下取样，取样得到的相位值(取相位累加器的高M位)通过相位幅度转换得到相位值对应的幅度序列，幅度序列通过数模转换得到所需的波形输出。其基本环节由计数器、存储器、D/A转换器等组成，其工作原理框图如图1所示。图1 DDS技术的工作原理框图
在采样频率—定的条件下，可以通过控制两次采样之间的相位增量来改变所得离散波形序列的频率，经保持和滤波之后，可唯一的恢复出此频率的模拟信号。
2.2频闪仪硬件电路的设计
图2 频闪仪系统框图该频闪仪利用DDS技术的思想，硬件上使用8051F单片机及内部的10位D/A，采用软件编程的方法实现专用DDS芯片的功能，实现了DDS高精度低失真的波形输出。其系统框图如图2示。
电路原理如图3，硬件电路中D/A转换器利用8051F单片机的内部资源，C8051F330内部有一个电流模式数/模转换器（IDAC）。当IDAC被使能时，内部的带隙偏置发生器为其提供基准电流。IDAC的最大输出电流可以有三种不同的设置：0.5mA、1mA和2mA。用对应的IDAC控制寄存器中的使能位来分别使能或禁止IDAC。IDAC有三种更新模式：软件命令、定时器溢出或与一个外部引脚边沿同步。D/A转换器输出的电流信号，通过I/V变换电路，将电流信号转换为电压信号。电压信号经差动放大，来驱动开关电路。从而实现对Led灯闪光频率的控制。
该闪频仪还具有MAX232芯片及按键，可以实现与计算机通信，通过计算机可以对下位机进行远程控制。也可以通过闪频仪上的键盘来设置参数。
图3 频闪仪电路原理图
2.3 频闪仪的软件设计
首先进行相位累加器字长的选取及相幅转换，根据所需频率分辨率的范围，计算出相位累加器字长，此频闪仪在单片机内部RAM中取三个字节（24位）作为相位累加器，当精度取二进制24位，即累加器的最大值为16,777,216，可以达到较高的频率精度。将波形幅值在相位上等分，计算出的离散幅值数据组成波形数据表存在单片机内部ROM中；周期波形的幅值在相位上按256份等分。程序根据设定的输出频率计算出频率控制字，每次循环对相位累加器累加一个频率控制字，得到相位值；由于波形数据量为256=28，故取相位值序列的高8位数据查ROM表进行相幅转换，得到波形幅值；所得幅值通过D/A输出，即可得到所需的波形。改变相位累加的增量(频率控制字)，可以改变相位累加的速度，从而对信号频率进行调节。
同时；可通过上位机或者按键来设置信号输出频率，单片机根据输入的频率值计算得到频率控制字，用于控制D/A输出波形的频率。
3、结语
该频闪仪采用高速度高性能的单片机作为处理单元，采用了MCU+DDS软件算法的思想，大大简化了电路。具有闪屏频率精度高、分辨率小、频率调节范围广，使用灵活方便，体积小，成本低，频率分辨率受时钟分辨率的影响小等特点。
参考文献
郭金淮等.DDS技术浅析.北京:数据通信.2002,3:50～52.
陈钧等.单片机低频信号发生器.华东地质学院学报.1999,22(4):314～317.
[3]王永等.DDS在任意波形发生器中的应用.上海:仪表技术.2001,4:22～24.
[4]刘铁新等.一种单片DDS
摘自：毕业论文摘要www.udooo.com
构成的新型频率合成器.北京:宇航计测技术.1999,19(4):6～10.[5]李华.MCS-51系列单片机实用接口技术.北京:北京航空航天大学出版社,199
3.332～398(4051,A/D).
[6]梁志荣.单片机应用系统的抗干扰技术.现代电子技术,2003,24:32～34.[7]王亚彬.频闪仪工作原理.包装技术,2004-8.
[8]余冰衷.用频闪法测量转速的方法探讨.计量与测试技术2001.No.6.