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低频信号发生器的设计摘 要：直接数字合成(DDS)是一种重要的频率合成技术，具有分辨率高、频率变换快优点，在雷达及通信等领域有着广泛的应用前景。文中介绍了一种高性能DDS芯片AD9850的基本原理和工作特点，阐述了如何利用此芯片设计一种频率在0—50kHz内变化、相位正交的信号源，给出了AD9850芯片和MCS51单片机的硬件接口和软件流程。关键词：直接数字频率合成 信号源 AD9850芯片概述：随着数字技术的飞速发展，高精度大动态范围数字／模拟(D，A)转换器的出现和广泛应用，用数字控制方法从一个标准参考频率源产生多个频率信号的技术，即直接数字合成(DDS)异军突起。其主要优点有：(1)频率转换快：DDS频率转换时间短，一般在纳秒级；(2)分辨率高：大多数DDS可提供的频率分辨率在1 Hz数量级，许多可达0．001 Hz；(3)频率合成范围宽；(4)相位噪声低，信号纯度高；(5)可控制相位：DDS可方便地控制输出信号的相位，在频率变换时也能保持相位联系；(6)生成的正弦／余弦信号正交特性好等。因此，利用DDS技术特别容易产生频率快速转换、分辨率高、相位可控的信号，这在电子测量、雷达系统、调频通信、电子对抗等领域具有十分广泛的应用前景。1. 低频信号发生器的组成 图2.7为低频信号发生器组成框图。它主要包括主振器、电压放大器、输出衰减器、功率放大器、阻抗变换器和指示电压表等。（1）主振器RC文氏桥式振荡器具有输出波形失真小、振幅稳定、频率调节方便和频率可调范围宽等特点，故被普遍应用于低频信号发生器主振器中。主振器产生与低频信号发生器频率一致的低频正弦信号。文氏桥式振荡器每个波段的频率覆盖系数（即最高频率与最低频率之比）为10，因此，要覆盖1Hz～1MHz的频率范围，至少需要五个波段。为了在不分波段的情况下得到很宽的频率覆盖范围，有时采用差频式低频振荡器，图2.8为其组成框图。假设f2=3.4MHz，f1可调范围为3.3997MHz～5.1MHz，则振荡器输出差频信号频率范围为300Hz （3.4MHz-3.3997MHz）～1.7MHz（5.1 MHz-3.4 MHz）。 差频式振荡器的缺点是对两个振荡器的频率稳定性要求很高，两个振荡器应远离整流管、功率管等发热元件，彼此分开，并良好屏蔽。（2）电压放大器电压放大器兼有缓冲与电压放大的作用。缓冲是为了使后级电路不影响主振器的工作，一般采用射极跟随器或运放组成的电压跟随器。放大是为了使信号发生器的输出电压达到预定技术指标。为了使主振输出调节电位器的阻值变化不影响电压放大倍数，要求电压放大器的输入阻抗较高。为了在调节输出衰减器时，不影响电压放大器，要求电压放大器的输出阻抗低，有一定的带负载能力。为了适应信号发生器宽频带等的要求，电压放大器应具有宽的频带、小的谐波失真和稳定的工作性能。（3）输出衰减器输出衰减器用于改变信号发生器的输出电压或功率，分为连续调节和步进调节。连续调节由电位器实现，步进调节由步进衰减器实现。图2.9为常用输出衰减器原理图，图中电位器RP为连续调节器（细调），电阻R1～R8与开关S构成步进衰减器，开关S为步进调节器（粗调）。调节RP或变换开关S的挡（4） 功率放大器及阻抗变换器功率放大器用来对衰减器输出的电压信号进行功率放大，使信号发生器达到额定功率输出。为了能实现与不同负载匹配，功率放大器之后与阻抗变换器相接，这样可以得到失真小的波形和最大的功率输出。阻抗变换器只有在要求功率输出时才使用，电压输出时只需衰减器。阻抗变换器即匹配输出变压器，输出频率为5Hz～5kHz时使用低频匹配变压器，以减少低频损耗，输出频率为5kHz～1MHz时使用高频匹配变压器。输出阻抗利用波段开关改变输出变压器次级圈数来改变。2. 工作原理及结构函数信号发生器产生信号的方法有三种：一种是由施密特电路产生方波，然后经变换得到三角波和正弦波形；第二种是先产生正弦波再得到方波和三角波；第三种是先产生三角波再变换为方波和正弦波。在此主要介绍第一种方法，即脉冲式函数信号发生器3. 低频信号发生器的主要工作特性目前，低频信号发生器的主要工作特性如下：①频率范围 一般为20Hz～1MHz，且连续可调。②频率准确度 ±（1～3）%。③频率稳定度 一般为（0.1～0.4）%/小时。④输出电压 0～10V连续可调。⑤输出功率 0.5～5W连续可调。⑥非线性失真范围 （0.1～1）%。⑦输出阻抗 50Ω、75Ω、150Ω、600Ω、5kΩ等几种。⑧输出形式 平衡输出与不平衡输出。4. 低频信号发生器的使用低频信号发生器型号很多，但它们的使用方法基本类似（1）了解面板结构使用仪器之前，应结合面板文字符号及技术说明书对各开关旋钮的功能及使用方法进行耐心细致的分析了解，切忌盲目猜测。信号发生器面板上有关部分通常按其功能分区布置，一般包括：波形选择开关、输出频率调谐部分（包括波段、粗调、微调等）、幅度调节旋钮（包括粗调、细调）、阻抗变换开关、指示电压表及其量程选择、电源开关及电源指示、输出接线柱等。5. AD9850 芯片介绍 AD9850是AD公司生产的最高时钟为125 MHz、采用先进的CMOS技术的直接频率合成器，主要由可编程DDS系统、高性能模数变换器(DAC)和高速比较器3部分构成，能实现全数字编程控制的频率合成，并具有时钟产生功能。AD9850的DDS系统包括相位累加器和正弦查找表，其中相位累加器由一个加法器和一个32位相位寄存器组成，相位寄存器的输出与外部相位控制字(5位)相加后作为正弦查找表的地址。正弦查找表实际上是一个相位／幅度转换表，它包含一个正弦波周期的数字幅度信息，每一个地址对应正弦波中0。一360。范围的一个相位点。查找表把输入地址的相位信息映射成正弦波幅度信号，然后驱动10bit的DA变换器，输出2个互补的电流，其幅度可通过外接电阻进行调节。AD9850还包括—个高速比较器，将DA变换器的输出经外部低通滤波器后接到此比较器上即可产生一个抖动很小的方波，这使得AD9850可以方便地用作时钟发生器。AD9850包含40位频率／相位控制字，可通过并行或串行方式送人器件：并行方式指连续输入5次，每次同时输入8位(1个字节)；串行方式则是在—个管脚完成40位串行数据流的输入。这40位控制字中有32位用于频率控制，5位用于相位控制，1位用于掉电(powerdown)控制，2位用于选择工作方式。在并行输入方式下，通过8位总线D0一D7将外部控制字输入到寄存器，在W—CLK(字输入时钟)的上升沿装入第一个字节，并把指针指向下一个输入寄存器，连续5个W—CLK的上升沿读入5个字节数据到输入寄存器后，W—CLK的边沿就不再起作用。然后在rQ—UD(频率更新时钟)上升沿到来时将这40位数据从输入寄存器装入到频率／相位寄存器，这时DDS输出频率和相位更新一次，同时把地址指针复位到第一个输入寄存器以等待下一次的频率／相位控制字输入。6 硬件设计要产生两路相位正交、频率可由外部控制的正弦信号，必须通过单片机编程来完成外部输入的频率数据(3个字节)与DDS38芯片(AD9850)内部频率相位控制字(5个字节)间的转换。单片机8051与AD9850芯片的接口既可采用并行方式，也可采用串行方式，本设计采用的是8位并行接口方式。由于需要产生VQ两路正弦信号，因此使用了2片AD9850芯片，这两路的频率相同，相位差90。。单片机8051的P1口(P1．0一P1．7脚)用作外部控制字输入，通过中断1和中断0读入外部频率数据，连续读3次，对应频率值的二进制数；单片机的P0口(P0．0一P0．7脚)用作频率／相位控制字输出，通过8位缓冲器74LS244作数据缓冲后加到2片AD9850芯片的8位控制字输入端(DO—D7脚)，同时产生相应的DDS时序控制信号(一路复位reset1、二路复位reset2、一路字输入时钟W1、二路字输入时钟W2、一路频率更新时钟FU1、二路频率更新时钟FU2)加到AD9850芯片的对应管脚。AD9850的外部参考时钟信号(dk4Om)频率为40 MHz，由晶体振荡器产生。单片机8051的复位信号(reset)、中断0和中断1控制信号(intO、int1)由外部控制系统给出，从而实现两路相位正交、频率可控的正弦信号。该DDS信号源的硬件接口电路如图1所 图1 DDS信号源硬件接口电路7. 软件控制此程序的功能就是要将外部输入的频率数据按照一定协议和算法变换成DDS芯片(AD9850)所能接受的格式，并送出相应的频率相位控制信号，从而使AD9850能产生两路相位正交、频率可控的正弦信号。下面给出程序设计输入、输出、变换算法。(1) 输入数据同步：上升沿时读人1个字节的频率数据，作为intl中断输入；数据写入：上升沿时频率更新1次，作为intO中断输入；8位数据：输入的频率字节。分3次输入，如图2所示。 (2)输出单片机控制程序将产生下述输出信号加到DDS芯片(AD9850)的对应脚：reset1：一路DDS复位(一路AD9850第22脚)；reset7．：二路DDS复位(-路AD9850第22脚)；w1：一路数据同步(一路AD9850第7脚)；w2：二路数据同步(二路AD9850第7脚)；ful：一路数据写入(一路AD9850第8脚)；fu2：二路数据写入(二路AD9850第8脚)；P0口(P0．0一P0．7)：8位频率／相位数据输出(AD9850的DO—D7脚)。(3)算法：程序中单片机输入频率数据F(3个字节)与输出频率数据△P(4个字节)间的变换算法见式(2) 其中CLKIN为外部参考时钟(40 M Hz)。(4)程序流程：整个程序由主程序、中断0子程序、中断1子程序三部分构成。流程图略。8 结论对设计的信号源在不同频率下的输出波形进行了测试，结果完全能达到所要求的性能指标。而且AD9850工作可靠，对参考时钟波形要求不高，输出信号稳定且信噪比高，是一种性价比很高的芯片，正广泛应用于电子测量、跳频通信、雷达系统等领域。9 致谢通过对低频信号发生器的设计，我深刻认识到了“理论联系实际”的这句话的重要性与真实性。而且通过对此课程的设计，我不但知道了以前不知道的理论知识，而且也巩固了以前知道的知识。最重要的是在实践中理解了书本上的知识，明白了学以致用的真谛。也明白老师为什么要求我们做好这个课程设计的原因。他是为了教会我们如何运用所学的知识去解决实际的问题，提高我们的动手能力。在整个设计到电路的焊接以及调试过程中，我个人感觉调试部分是最难的，因为你理论计算的值在实际当中并不一定是最佳参数，我们必须通过观察效果来改变参数的数值以期达到最好。而参数的调试是一个经验的积累过程，没有经验是不可能在短时间内将其完成的，而这个可能也是老师要求我们加以提高的一个重要方面吧参考文献：【1】高卫东．等．AD9850 DDS芯片信号源的研制【J】．实验室研究与探索，2000，(5)．【2】石雄．等．DDS芯片AD9850的工作原理及其与单片机的接口【J】．国外电子元器件，2001。(5)．(上

论极简主义景观设计中东西方文化观的融合

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论文摘要： 极简主义景观自六十年代以来在西方开始蓬勃发展。在上世纪九十年代传入我国并在城市景观建设中起到重要作用。极简主义景观的设计理念及设计方法在东西方文化上都有其共同的观点和文化特征，在中西园林景观设计中都能找到诸多相似的地方。研究二者的渊源与特点对于我国景观设计的融合创新将具有积极的意义。

论文关键字： 景观设计;极简主义;融合创新

极简主义景观将景观简洁的形式与复杂的内涵结合在一起，个性鲜明，体现出强烈的现代化、工业化特征，追求极度简化、客观、抽象，以很少的设计元素控制大尺度的空间。对极简主义景观历史的研究发现东方文化对极简主义景观的内涵塑造起到潜移默化的作用，西方文化则对极简主义景观的外显特征有着直接的影响。在不同文化体系下的古代东方和西方艺术中，极简主义景观处曾经以不同的方式体现出对极简的追求。而在当代景观设计中，穿越时空与地域的差异最终走向融合的状态。极简主义景观作为继承发扬传统的一个优秀范例，不是纯粹地对既往风格的延续、传统符号的卖弄，应该立足当代，回顾传统，放眼未来，深层挖掘，寻找当时当地最恰当的表达方式，对极简主义景观中东西方文化的关联性研究，可以给我们带来些许多的思考和启示，对当前的现代城市景观设计也具有积极的意义。

一、极简主义景观设计的东方文化意蕴

“极简”是将物体形态的通俗表象，提升凝练成为一种高度概括的抽象形式，它摈弃陈俗与浮华，直至本原。现代极简主义景观运用简洁的形式表达深远的意境，创造出一种明净平和的神秘感，这些和中国传统道家与禅宗的思想内涵显然有着相似之处。在中国园林中，往往采用抽象的手法，把自然景物中最能引导思想情感的要素提取出来，经过抽象以象征性的题材和洗炼的手法反映出来，有限中见无限的意境营造使观赏的人既感到自然气息，又发人深思、强调了感情的抽象力。

1.道家思想的影响

道家美学思想源于春秋时代一些避世舍身的隐者。道家学说创始人老子主张“因性任物”“无用贤至”“弃知舍己”“舍与是非”。庄子强调“天地与我并生，

而万物与我为一”，“游乎尘埃之外”“逍遥乎无为之业”，在《庄子·天地》中对繁复与简约有独到的论述：“且夫性有五：一日五色乱目，使目不明;二日五声乱耳，使耳不聪;三日五臭熏鼻，困慢中 颡 ;四日五味浊口，使口厉爽;五日趣舍滑心，使性飞扬。此五者，皆生之害也。”这种理论与老子追求与造化同工的大巧，追求“致虚极，守静笃”的`境界一脉相承。其中

“道”是道家哲家思想的核心，要在精神上与道为一体形成“道的人生观”。庄子所体现出来的艺术精神由人生修养而得，追求人生的天人合一为精神境界。这种清净虚明、无思无虑、“无我”的境界成为一种思维方式，

影响中国士大夫阶层的生活情趣与心理性格。这种精神也充分呈现在中国古典园林艺术之中。

中国园林之美主要是一种以自然为中介，

在自然中领悟宇宙、历史、人生，

达到与道的和谐统一的意境美。这种由实到虚，

化景物为情思的特点决定了园林的创作原则并不必然是写实地模山范水，山水只是做点缀，对意境的追求成为园林的灵魂所在，强调“境生于象外”诱发人的意境美感，山水花木主要起“比”“兴”作用，，可以满足于象征性的点缀。一拳石则苍山千仞，一勺水则碧波万顷，层峦叠嶂，长河巨泊，都在想象中形成。造园的主要目的在于强调和表现自然景观所诱发的情趣和艺术精神，重在表达象征意义。这种以少胜多的写意表现手法也是极简主义景观设计中抽象提炼的手法是一致的，是东方简约主义审美的文化渊源。

2.禅宗思想的影响

禅宗是在中国文化土壤上形成的一个中国佛教宗派。它吸收佛教诸派思想以及玄学思想之所长，还融合了中国文化中有关人生问题的思想精髓。提倡通过个体的直觉体验和沉思冥想的思维方式，在感性中通过悟境而达到精神上的一种超脱，与自山禅悟折射出十足的空寂、空灵，淡远却不乏明净、流动、静谧的气韵。

禅宗思想将园林空间的“画境”升华到“意境”。从禅宗认为时间万物都是佛法或本心的幻化，这就为园林这种形式上有限的自然山水艺术提供了审美体验的无限可能性，打破了小自然与大自然的根本界限，构筑出中国文人园林中以小见大、咫尺山林的园林空间。在禅宗看来，规定性越小，想像余地就越大，因而少能胜多，只有简到极点，才能余出最大限度的空间去供人们揣摩与思考。此外，中国园林中还注重“淡”的表现，一是景观本身具有平淡或枯淡的视觉效果，其中简、疏、古、拙等都可构成达到这一效果的手段，一是通过“平淡无奇”的暗示，触发你的直觉感受，从而在思维的超越中达到某种审美体验。公元12世纪，禅宗思想进入日本，并在与本土文化的不断碰撞、融合中，禅宗思想开始影响园林艺术的创作。禅宗所主张的纯粹依靠内心省悟，将日本园林的创作，从各种物质条件的束缚中解脱出来。僧侣们运用非常单纯的材料、极为简练的手法，营建禅寺园林表现广大无限的自然界和内心幽幻的宗教世界，让人们通过静坐、观赏和内省，达到对宗教境界的感悟，把日本的枯山水推向纯净、抽象的极致。

三、极简主义设计审美的西方文化观与实践

西方古典园林深受西方哲学、美学思想的影响。公元前6世纪古希腊的毕达哥拉斯学派认为，万物最基本的元素是数，数的原则统治宁宙的一切现象。他们的美学观念也是从数的观点出发，认为美的源泉是数的协调，因此提出“黄金分割律”。这种数学的或几何的审美思想一直深刻地影响着欧洲艺术界，西方几何规则式园林风格正是在这种唯理主义的美学观念影响下逐渐形成的。

1.人本主义的影响

与中华民族的自然审美心理不同，西方美学观念深受人本主义的影响。他们认为人与大自然是改造与被改造、征服与被征服的关系。这种关系折射到美学上形成了人本主义观念，它强调人的地位。受人本主义思想的支配，西方园林追求人工美，欣赏人工化的自然。古罗马科学家老普里尼在《自然史》中说“柏树现在经过修剪造成厚厚的墙，或者收拾的整整齐齐，精精致致”，园丁们甚至用柏树“表现狩猎的场景或者舰队，用它的常绿的细叶幕仿真实的对象。”经过中世纪到文艺复兴时期的园林，古希腊、古罗马的造园手法被继承，忽视自然美的审美情趣也一脉相承。黑格尔在阐述西方古典园林时说“最彻底地运用建筑原则干园林艺术的是法国的园林。它们照例接近高大的宫殿，树木是栽成有规律的行列，形成林荫大道，修剪得很整齐，围墙也是用修剪整齐的篱笆来造成的。这样就把大自然改造成为一座露天的广厦。”在法国古典主义园林中，人们不欣赏树木花草自然的美，而只把它们当作有各种色彩和质感的材料，用来铺砌成平台的图案，或者修剪成球形、长方、圆锥等绿色的几何体，园林的美不是自然形态之美，而是各种图案和几何体的美即人工美。

2.东方文化的影响

欧洲在13世纪，通过马可·波罗的《东方见闻录》，马黎诺里的《马黎诺里游记》开始了解中国文化，它是中世纪西方对中国认识的顶峰，摆脱了中世纪地图学的幻想，构成了欧洲思想文化史的重要里程碑，此后并一直保持着相当的好奇和热情。具体到造园艺术，“中国热”更在18世纪的英国风景式园林中达到高潮。中国园林中对意境的营造和以少胜多的抽象手法对极简主义景观产生了不可忽视的影响。

17、18世纪，西方文化受到中国文化的影响，在英国首先出现了自然风景园，辉煌百年后，19世纪上半叶，不少设计师重新提出在建筑与自然之间最好有几何式的花园作为过渡，至此，园林中的规则式和自然式就没有停止过争论，二者在交替、并驾中发展上升。19世纪末，在工艺美术运动中，艺术和建筑逐步向简洁的方向发展，园林受到新思潮的影响，也走向了净化的道路，逐步转向注重功能，以人为本的设计。建筑师舍弃繁琐，用宁静的富有哲理的建筑形象打动人，使人们用心灵来感受建筑，而不是被表浅的东西所迷惑。追求建筑的本体，将建筑简化成光线、空间、体量这样的基本元素，剔除琐碎，留下纯净，给繁乱混杂的建筑界带来了一股清新的空气。极简主义景观设计代表人物彼特·沃克将简洁潜存于复杂之内的哲学精华，在他的园林中独特的细节或宏观的整体中都有所体现，如他所设计的哈佛大学唐纳喷泉(Tanner Fountain)、日本京都高科技中心景观和日本Minato—ku的IBM大楼庭院景观都是极富禅意的作品，淋漓尽致地表现出传统日本园林静观和冥想的特点。禅宗园林对他的作品影响之深远可见一斑。

3.纯净抽象的设计理念

西方极简主义景观手法特征主要体现在对于整体性的把握;对建筑化简约、纯粹空间的追求;对材质的关注和构造的精细;对纯净、抽象形式的运用、对时间与自然造化的体现等。并运用简化和提炼、简洁抽象几何形体、景观要素的系列化等方法来实现纯净抽象的形式。设计通常从基地和功能出发，确定空间的类型，然后用轴线、绿篱、整齐的数列和树阵、方形的水池、树池和平台等景观语言来塑造空间，注重结构的清晰性和空间的连续性。材料的运用简洁而直接，没有装饰性的细节。空间的微妙变化主要体现在气候变化、材料的质感色彩、植物的季相变化和水的灵活运用。这种形式化、模型化、公式化的符号设计被用于不同时代、不同场地，直接而简单有效。极简主义景观追求的是一种“添之一分则多，减之一分则少”的有机，在极简主义作品的元素个体本身是无意义的，它们的意义体现在相互的关系中、结构里。极简主义在装饰问题上走向了一个肯定装饰的、多风格的、多角度的、包容的新阶段，大量的极简主义景观作品在有着简洁的形式、清晰的功能和逻辑关系的同时，往往通过材料的质感、肌理、色彩以及技术构造的细节来增加景观的装饰性和表现力，并且注重时间、自然因素对景观的影响。如在安藤忠雄设计的“水的教堂”中，明净的 玻 璃后面，一面平静的水面、一个沉默的十字架、一片幽远的原野，人们的灵魂就在这极端简化的景象面前净化，升腾……

自然山水式的中国传统园林在世界园林中独树一帜取得了很高成就，

但是它的布局和意境已经不能满足当代园林的使用功能和审美要求。随着我国城市化进程的快速推进，开始出现大量具有极简主义风格特征的景观作品，但是很多的设计师没有建立对西方园林文化的深入理解和系统把握，只能作一些表面形式的模仿，甚至有些连外观形式模仿也难以做到准确到位。而且也更谈不上消解外来形式，创作高质量的本土现代景观新形式。况且，景观之美在本质上并不是形式之美或形态之美，而是人文之美、人伦之美。极简主义景观的精髓也不在于形式，而在于其意境与内涵。对中国来说现代极简主义景观是一种舶来的景观形式，缺乏从根本上推动其产生、发展的原动力，如果仅仅简单地作“拿来主义”对待，便会导致其艺术生命活力的丧失。所以我们必须首先立足于本土，博采众长，最终达到建构完善本土景观之目的。

在当代城市景观设计中，我国设计师需要做的是如何在保持中西文化独立性和纯洁性的前提下寻找二者的融合点，创造具有当代中国特色的新景观。极简主义景观的设计理念及设计方法在中西园林景观设计中都能找到诸多相似的地方，如注重意境、人与自然的对话、载体与精神的完美融合。二者的融合创新实际上是一种观念与方法的整合，我们要将传统园林中最具活力的部分和西方极简主义景观最具包容性部分与我国现实生存环境及未来发展空间相结合，兼收并蓄，以此来构筑中国极简主义景观的现在与未来。

参考文献(略)