[01186158]基于DDS技术的经济型信号发生器

本成果来源于山东省大型科学仪器设备升级改造技术研究专项,属于测试技术及仪器,应用于自动化测量、教学实验等领域。 本成果是一种基于直接数字频率合成（DDS）技术,将先进的数字处理技术与方法引入信号合成领域,采用高速数字电路和高速D/A转换技术而研制的信号发生器。系统采用AD公司的优质DDS芯片AD9834,通过主流51机型AT89S52单片机控制器进行控制,软件设计遵循“规范化、模块化、层次化”的思想,采用规范化、通用型的软件接口。系统主要由电源模块、键盘输入模块、液晶显示模块、外部通信模块、单片机控制模块、DDS模块、低通滤波模块、DAC模块、功率放大模块、TTL电平输出模块等部分组成。信号发生器能产生幅度和频率分别可调的方波、正弦波、三角波三种波形,并能产生占空比可调的TTL信号,是一种的经济型、体积小、结构简单、精度较高、易于操作的波形发生器。 本成果的创新性体现在以下六个方面： ⑴ 采用DDS技术设计了一种经济型、精度较高、体积小,适合教学实验用的信号发生器。基于主流51机型的AT89S52单片机,硬件设计采用模块化思想,统一硬件接口和通信方式,可扩展性强。 ⑵ TTL电平输出技术。TTL电平输出模块是借助已经产生的三角波信号,通过高速比较器,将三角波信号转变为脉冲信号。用三角波来产生TTL信号可以得到一个占空比与比较电平的很简单的线性关系,大大简化了控制算法。 ⑶ 输出信号幅度调节技术。DAC模块通过AT89S52的33引脚驱动AD9834的FS ADJUST引脚实现输出信号幅度可调,利用DAC设置满量程电流以调制输出信号的幅度。 ⑷ 软件、硬件可靠性设计技术。从硬件和软件两个方面进行信号发生器的可靠性设计。包括滤波、短路、接地技术、PCB板设计等可靠性措施。设计了30MHz的5阶巴特沃斯低通滤波器,使信号波形失真度大大减少。 ⑸ 软件设计遵循“规范化、模块化、层次化”的思想,采用规范化、通用型的软件接口,统一功能模块接口,使系统具有良好的可扩展性。基于组件技术设计相关软构件,提高软件资源的可重用性。采用软件分层管理的设计理念,保证软件模块之间的相对独立性。 信号发生器在自动化测量、教学实验等领域发挥着越来越重要的作用,但目前实验室的波形发生器主要是购买的精密仪器或超精密仪器,不但任意函数波形发生、编程等功能不能完全发挥出来,而且价格昂贵,体积大,造成不必要的资源浪费。因此在教学实验中急需一种经济型、体积小、能满足常用信号输出、适合教学实验用的信号发生器。本成果基于DDS技术研制的一种经济型、体积小、精度较高,能满足实验常用波形的信号发生器,对于降低信号发生器的购置成本、提高仪器使用效率和学生实验人均台（套）数,具有较大的现实意义。