基于DDS的正弦信號發(fā)生器的設計

摘要：文章介紹了一種基于DDS的正弦信號發(fā)生器的設計方法，對此正弦信號發(fā)生器的硬件部分進(jìn)行了詳細的論述，并給出了系統的軟件流程框圖。仿真及硬件驗證的結果表明，此正弦信號發(fā)生器精度高，抗干擾性好，可作為一般的正弦信號發(fā)生器使用。此設計方案具有一定的實(shí)用性。
關(guān)鍵詞：STC89C52；AD9850；正弦信號發(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)常用到正弦信號發(fā)生器，傳統的正弦信號發(fā)生器通常有兩種：一是由分立元件和集成的信號發(fā)生芯片構成；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(mǎn)足復雜波形的大數據量的傳輸要求，但是設計復雜、成本較高。應用DDS芯片設計的正弦信號發(fā)生器具有相對帶寬較寬、頻率轉換時(shí)間短、頻率分辨率高等優(yōu)點(diǎn)。因此本文著(zhù)重介紹了基于DDS技術(shù)的正弦信號發(fā)生器的設計。

1 系統總體設計
本系統設計主要包括硬件設計和軟件設計兩部分，均采用模塊化設計方法。其中硬件設計主要包括信號發(fā)生模塊、微控制器、顯示模塊、數據輸入模塊、外圍電路等實(shí)現內容。軟件設計包括AD9850操作模塊、液晶顯示模塊、鍵盤(pán)模塊等。系統結構框架圖如圖1所示。

信號發(fā)生模塊接收微控制器發(fā)送過(guò)來(lái)的頻率控制參數和命令，產(chǎn)生不同頻率的正弦波。信號發(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)寬頻的放大電路對其產(chǎn)生的正弦波信號進(jìn)行放大，并對信號進(jìn)行低通濾波；此正弦信號發(fā)生器選用12864液晶與微控制器相連，實(shí)現信息的顯示。鍵盤(pán)可以實(shí)現輸入頻率參數和命令。

2 系統硬件設計
此系統硬件電路設計共分為5大部分，分別是信號發(fā)生模塊、微控制器、顯示模塊、數據輸入模塊以及外圍電路。
2．1 信號發(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，具有輸出頻率相對帶寬較寬(輸出頻率帶寬為系統時(shí)鐘頻率的50％)，頻率轉換時(shí)間短(當系統時(shí)鐘頻率為125MHz時(shí)，轉換時(shí)間約為0．1μs)，頻率分辨率高(系統時(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
本設計的微控制器采用的是STC89C52，具有功耗低、抗干擾性強、結構簡(jiǎn)單、易于開(kāi)發(fā)等優(yōu)點(diǎn)，且支持在線(xiàn)系統編程、無(wú)需編程器、方便系統的開(kāi)發(fā)和維護。系統工作時(shí)，單片機將頻率控制參數和命令發(fā)送給AD9850，AD9850接收到命令后，即可產(chǎn)生相應頻率的正弦波信號。 AD9850與單片機之間采用并行接口方式或串行接口方式，在本系統中，采用了串行接口方式實(shí)現DDS與單片機的連接。STC89C52與AD9850的接口電路如圖2所示。