基于DDS的正弦信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)

摘要：文章介紹了一種基于DDS的正弦信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)方法，對(duì)此正弦信號(hào)發(fā)生器的硬件部分進(jìn)行了詳細(xì)的論述，并給出了系統(tǒng)的軟件流程框圖。仿真及硬件驗(yàn)證的結(jié)果表明，此正弦信號(hào)發(fā)生器精度高，抗干擾性好，可作為一般的正弦信號(hào)發(fā)生器使用。此設(shè)計(jì)方案具有一定的實(shí)用性。
關(guān)鍵詞：STC89C52；AD9850；正弦信號(hào)發(fā)生器；DDS

0 引言
在電子工程、通信工程、自動(dòng)控制等領(lǐng)域經(jīng)常用到正弦信號(hào)發(fā)生器，傳統(tǒng)的正弦信號(hào)發(fā)生器通常有兩種：一是由分立元件和集成的信號(hào)發(fā)生芯片構(gòu)成；二是基于FPGA技術(shù)。前者往往存在工作頻率低、功能少、精度不高等缺點(diǎn)。后者雖然實(shí)時(shí)性好，能滿足復(fù)雜波形的大數(shù)據(jù)量的傳輸要求，但是設(shè)計(jì)復(fù)雜、成本較高。應(yīng)用DDS芯片設(shè)計(jì)的正弦信號(hào)發(fā)生器具有相對(duì)帶寬較寬、頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間短、頻率分辨率高等優(yōu)點(diǎn)。因此本文著重介紹了基于DDS技術(shù)的正弦信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩部分，均采用模塊化設(shè)計(jì)方法。其中硬件設(shè)計(jì)主要包括信號(hào)發(fā)生模塊、微控制器、顯示模塊、數(shù)據(jù)輸入模塊、外圍電路等實(shí)現(xiàn)內(nèi)容。軟件設(shè)計(jì)包括AD9850操作模塊、液晶顯示模塊、鍵盤模塊等。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架圖如圖1所示。

信號(hào)發(fā)生模塊接收微控制器發(fā)送過來的頻率控制參數(shù)和命令，產(chǎn)生不同頻率的正弦波。信號(hào)發(fā)生模塊產(chǎn)生的正弦波幅度很小，并隨所產(chǎn)生的信號(hào)頻率不同，輸出的頻率也有很大的變化，故需要一個(gè)寬頻的放大電路對(duì)其產(chǎn)生的正弦波信號(hào)進(jìn)行放大，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行低通濾波；此正弦信號(hào)發(fā)生器選用12864液晶與微控制器相連，實(shí)現(xiàn)信息的顯示。鍵盤可以實(shí)現(xiàn)輸入頻率參數(shù)和命令。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
此系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)共分為5大部分，分別是信號(hào)發(fā)生模塊、微控制器、顯示模塊、數(shù)據(jù)輸入模塊以及外圍電路。
2．1 信號(hào)發(fā)生模塊
DDS芯片選用AD9850，在精確的時(shí)鐘源作參考頻率源時(shí)，AD9850能產(chǎn)生一個(gè)頻譜很純的頻率或相位可編程的模擬正弦波輸出。AD9850具有32位頻率控制字和8位的相位控制字，具有輸出頻率相對(duì)帶寬較寬(輸出頻率帶寬為系統(tǒng)時(shí)鐘頻率的50％)，頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間短(當(dāng)系統(tǒng)時(shí)鐘頻率為125MHz時(shí)，轉(zhuǎn)換時(shí)間約為0．1μs)，頻率分辨率高(系統(tǒng)時(shí)鐘頻率為125MHz時(shí)，分辨率小于0．03Hz)等優(yōu)點(diǎn)。
2．2 微控制器
本設(shè)計(jì)的微控制器采用的是STC89C52，具有功耗低、抗干擾性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于開發(fā)等優(yōu)點(diǎn)，且支持在線系統(tǒng)編程、無需編程器、方便系統(tǒng)的開發(fā)和維護(hù)。系統(tǒng)工作時(shí)，單片機(jī)將頻率控制參數(shù)和命令發(fā)送給AD9850，AD9850接收到命令后，即可產(chǎn)生相應(yīng)頻率的正弦波信號(hào)。 AD9850與單片機(jī)之間采用并行接口方式或串行接口方式，在本系統(tǒng)中，采用了串行接口方式實(shí)現(xiàn)DDS與單片機(jī)的連接。STC89C52與AD9850的接口電路如圖2所示。