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1、基于DDS的信号发生器设计摘要信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的信号发生器又称信号源或振荡器。信号发生器是一种在科研和生产中经常用到的基本波形产生器，用来产生正弦波，方波，三角波，锯齿波等信号。信号发生器是除具有电压输出外，有的还有功率输出，所以用途十分广泛，可用于测试或检修各种电子仪器设备中的低频放大器的频率特性、增益、通频带，也可用作高频信号发生器的外调制信号源。另外，在校准电子电压表时，它可提供交流信号电压。在科学研究和生产实践中，如工业过程控制，生物医学，地震模拟机械振动等领域也常常要用到信号源。它作为一种测量用的信号源在电子、通信领域有着广泛的应用。而我们
2、通常在实验室里接触到的试验仪器都是基于硬件设计的，因为受到带宽的限制，实验室要用很多种信号发生器，例如：高频信号发生器、低频信号发生器。现今信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波，把音频（低频）、视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器。在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器。 本文主要内容是基于直接数字频率合成(DDS)原理,利用AT89C52单片机作为控制器件,采用AD9850型DDS器件设计一个信号发
3、生器。给出了信号发生器的硬件设计和软件设计参数,该系统可输出正弦波、方波,且频带较宽、频率稳定度高,波形良好。关键词：信号发生器，直接数字频率合成，AT89C52单片机Design of a numerical control current powerAbstractSignal generator, also known as source or oscillator, in the areas of production practices and technology has a wide range of signal generator, also known as source
4、or oscillator. Signal generator is a kind often used in scientific research and production of the basic waveform generator, used to generate sine, square, triangle wave, sawtooth and other signals. In addition to the signal generator is a voltage output, the others have power output, so a wide range
5、 of uses, can be used for testing or repair of electronic equipment in the frequency characteristics of low-frequency amplifier, gain, pass-band, also be used as high external modulation frequency signal generator source. In addition, the calibration of electronic voltmeter, it can provide the ac si
6、gnal voltage. In scientific research and production practice, such as industrial process control, biomedical, mechanical vibration and seismic modeling areas often use to signal source. It is used as a measurement of the signal source in the electronics, communications has been widely used. We often
7、 come into contact with in the laboratory test apparatus are based on hardware design, because by the bandwidth limitations, it takes a variety of laboratory signal generator, for example: high-frequency signal generator, low frequency signal generator. Current signal generator experiments and equip
8、ment testing at the circuit has a very wide range of uses. For example, in telecommunications, broadcasting, television systems, require radio frequency (RF) transmitter, where the RF wave is the carrier, the audio (low frequency), the video signal or pulse signal carried out, we need to generate hi
9、gh-frequency oscillator. In industry, agriculture, biomedical and other fields, such as the high-frequency induction heating, melting, quenching, ultrasound, magnetic resonance imaging, need power or large or small, high or low frequency oscillator. In this paper, the content is based on the direct
10、digital synthesizer (DDS) theory, using AT89C52 microcontroller as a control device, the AD9850 DDS device type to design a signal generator. Gives the signal generator hardware design and software design parameters, the system can output sine wave, square wave, and wide bandwidth, high frequency st
11、ability, wave good. Key words：Signal generator, direct digital synthesis, AT89C52 Microcontroller目 录第1章 绪论111 引言112 研究背景113 信号发生器的现状及发展趋势1131信号发生器的现状1132信号发生器的发展趋势2133信号发生器发展存在问题214 本文主要研究内容3第2章 系统的设计方案421 系统总体设计方案422信号生成方案的选择423幅度调节电路方案的选择524输入方式方案的选择525 显示部分方案的选择5第3章 系统核心器件的选择及其开发环境的使用631系统核心器件的选择
12、632系统开发平台的介绍7第4章 系统设计的实现841信号发生模块的设计实现8411信号发生模块硬件方案8412信号发生模块软件设计1142输入显示模块的设计实现13421输入显示模块硬件方案13422输入显示模块软件设计1443信号幅度数控预置电路的设计实现1544波形选择功能部分的设计实现1544自制稳压电源的设计实现16第五章 系统测试1751系统各模块的连接1752系统测试19结论22参考文献23谢辞24附录1 信号发生器设计实物图25附录2 源程序26第1章 绪论11 引言直接数字频率合成（DDS）是近年来发展迅猛的一种新的频率合成技术。由于DDS具有超高速的频率转换时间，极高的频率
13、分辨率和较低的相位噪声，在频率改变与调频时，DDS器件能够保持相位的连续，因此很容易实现频率、相位和幅度调制，此外还具有可编程控制的突出优点。因此，直接数字频率合成器成为当今电子系统及设备中频率源的首选器件。本文在介绍DDS原理的基础上，重点介绍利用DDS技术采用单片机AT89C51控制AD9850芯片实现多功能函数发生器的设计方案。12 研究背景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）技术异军突起。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
14、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。美国AD公司推出的高集成度频率合成芯片就是采用DDS技术的典型产品之一。13 信号发生器的现状及发展趋势131信号发生器的现状现今信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频（高频）发射，这里的射频波就是载波，把音频（低频）、视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频的振荡器1。在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声诊断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器。函数信号发生器的实现方法通常有以下几种：1）用分立元件组成的函数发生器：
15、通常是单函数发生器且频率不高，其工作不很稳定，不易调试。2）可以由晶体管、运放IC等通用器件制作，更多的则是用专门的函数信号发生器IC产生。早期的函数信号发生器IC，如L8038、BA205、XR2207/2209等，它们的功能较少，精度不高，频率上限只有300kHz，无法产生更高频率的信号，调节方式也不够灵活，频率和占空比不能独立调节，二者互相影响。3）利用单片集成芯片的函数发生器：能产生多种波形，达到较高的频率，且易于调试。鉴于此，美国美信公司开发了新一代函数信号发生器ICMAX038，它克服了芯片的缺点，可以达到更高的技术指标，是上述芯片望尘莫及的。MAX038频率高、精度好，因此它被称
16、为高频精密函数信号发生器IC。在锁相环、压控振荡器、频率合成器、脉宽调制器等电路的设计上，MAX038都是优选的器件。4）利用专用直接数字合成芯片的函数发生器：能产生任意波形并达到很高的频率。但成本较高。随着科学的进步，通信、电子、测量等技术的飞速发展，传统的硬件仪器接受着越来越多的挑战，首先传统的仪器只能对数据进行输出、测量，不能与计算机进行相互通信，对数据进行采集、分析以及对数据的准确判断。其次传统仪器是以硬件的搭接线路为主，线路复杂，容易出现故障。而最重要的是硬件系统的成本高，并且目前我国很多台式仪器还主要依靠进口。在这样的形式下，虚拟仪器应运而生。132信号发生器的发展趋势经过20年的
17、演变和改进，在基于PC的测量自动化领域，Labview确立了其主导地位，并成为了业界的事实标准。同时也给传统的教学研究带来了巨大的变化。一个基于计算机的自动化实验室能大大提高研究人员的工作效率并改进学习方式。不用花大量的时间和精力在试验系统设备的搭建中5。在国外，虚拟仪器技术已经是很多大学独立开设的一门课程，在国际测试、测控行业比较流行；相信在未来的几年中，它也同样会流行在我国的各个大学理工科院系以及各种测控行业中。随着大规模集成电路的迅速发展，多功能信号发生器已被制作成专用集成电路，如国内生产的5G8038单片函数波形发生器，可以产生精度较高的正弦波、方波、矩形波，锯齿波等多种信号。该产品与
18、国外的ICL8038功能相同。产品的各种信号频率可以通过调节外接电阻和电容的参数值进行调节，为快速而准确地实现函数信号发生器提供了极大的方便。133信号发生器发展存在问题凡是产生测试信号的仪器，统称为信号源，也称为信号发生器，它用于产生被测电路所需特定参数的电测试信号。（1）在测试、研究或调整电子电路及设备时，为测定电路的一些电参量，如测量频率响应、噪声系数，为电压表定度等，都要求提供符合所定技术条件的电信号，以模拟在实际工作中使用的待测设备的激励信号。当要求进行系统的稳态特性测量时，需使用振幅、频率已知的正弦信号源。当测试系统的瞬态特性时，又需使用前沿时间、脉冲宽度和重复周期已知的矩形脉冲源
19、。并且要求信号源输出信号的参数，如频率、波形、输出电压或功率等，能在一定范围内进行精确调整，有很好的稳定性，有输出指示。（2）传统信号发生器是由大量的模拟电路单元构成，而且基本都高频范围在工作。如果采用这种方法设计在低频工作范围的信号发生器，其需构建更多的模拟电路单元，而且输出频率大多为机械调整，参数也无法保证，其体积也相应加大，同时开发和使用成本也加大。当前虽然数字式系统已经渗透到低频信号发生器的设计当中，其性能方面也得到了保障，但是数字式系统EDA的开发平台价格极为昂贵，而且体积方面问题也没有得到解决。14 本文主要研究内容信号发生器广泛应用于电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪
20、器、仪表和计算机等技术领域。采用集成运放和分立元件相结合的方式，利用迟滞比较器电路产生方波信号，以及充分利用差分电路进行电路转换，从而设计出一个能变换出三角波、正弦波、方波的简易信号发生器。通过对电路分析，确定了元器件的参数，并利用Muhisim软件仿真电路的理想输出结果，克服了设计低频信号发生器电路方面存在的技术难题，使得设计的低频信号发生器结构简单，实现方便。通过本次毕业设计，完成电路板的制作，并通过调试，使电路工作正常。本次设计的内容是一款基于直接数字频率合成(DDS)原理,利用AT89C51单片机作为控制器件,采用AD9850型DDS器件设计一个信号发生器3。给出了信号发生器的硬件设计
21、和软件设计参数,该系统可输出正弦波、方波,且频带较宽、频率稳定度高,波形良好。该信号发生器具有更强的市场竞争力,在跳频技术、无线电通信技术方面具有比较广阔的发展前景。第2章 系统的设计方案21 系统总体设计方案本次毕业设计的内容是一款基于直接数字频率合成(DDS)原理,利用AT89C52单片机作为控制器件,采用AD9850型DDS器件设计一个信号发生器。给出了信号发生器的硬件设计和软件设计参数,该系统可输出正弦波、方波,且频带较宽、频率稳定度高,波形良好。系统总体设计框图如图2-1所示。信号产生参数调整稳压电源信号放大信号输出图2-1 信号发生器系统框图利用单片机89C51控制AD9850，设
22、计Dc1MHz的多功能信号源。它包括电源部分、DDS处理、调制部分和程控衰减器等。通过DSP器件对AD9850进行相应的编程设置，可实现频率为040MHz，高精度，控制灵活的信号源。用液晶显示LCD1602显示频率值和调制度，频率预置可用键盘上的加减键选择输入，其步进值可调。22信号生成方案的选择方案一：采用模拟分立元件或单片压控函数发生器MAX038，可产生正弦波、方波、三角波，通过调整外部元件可改变输出频率，但采用模拟器件由于元件分散性太大，即使使用单片函数发生器，参数也与外部元件有关，外接的电阻电容对参数影响很大，因而产生的频率稳定度较差、精度低、抗干扰能力低、成本也高。方案二：采用锁相
23、式频率合成方案。锁相式频率合成是将一个高稳定度和高精确度的标准频率经过加减乘除的运算产生同样稳定度和精确度的大量离散频率的技术，它在一定程度上解决了既要频率稳定精确、又要频率在教大范围可变的矛盾。方案三：采用DDS，即直接数字频率合成方案。这是目前实际应用的任意波形发生器常采用的方案。直接数字频率合成技术(DDS)是20世纪末迅速发展起来的一种新的频率合成技术，它将先进的数字处理技术与方法引入信号合成领域，表现出优越的性能和突出的特点。由于DDS器件采用高速数字电路和高速DA转换技术，具有频率转换速度快、频率分辨率高、相位噪声低、频率稳定度高等优点。通过比较，我们发现，DDS可以快速转换频率，
24、频率、相位、幅度都可以实现程控，通过更换波形数据可以轻易实现任意波形功能，并且便于使用单片机控制。综合考虑各种因素，选择方案三，使用DDS方案。23幅度调节电路方案的选择 在幅值调节方面，一方面可考虑运放加可调电阻实现模拟调节。本系统综合考虑精度、使用方面等方面的因素，采用数字调节电路，在最初考虑采用单片机与8位数模配合完成幅度调节，但是当输出波形的频率到30K以上，输出的波形出现明显的失真现象，考虑DAc0832转换速度不能达到系统性能要求，本系统根据数模转换的原理，专门设计了一种T型电阻网络，以提高转换速度，根据实际测试，T型电阻网络完全可以满足速度要求效果非常好。24输入方式方案的选择方
25、案一：采用键盘输入。这是最基本的方法。优点是输入值精确，实现方便。但用户自定义输入时无法自由输入想要的特殊波形。方案二：采用手写板输入。这对于用户输入想要的特殊波形非常方便，但要输入确定值则比较困难。 由于本课题需确定确定值且无需输入特殊波形，故只需简单的键盘输入，选择方案一。25 显示部分方案的选择方案一：使用1602液晶显示模块作为显示部件。1602液晶显示模块以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点，在袖珍式仪表和低功耗应用系统中得到越来越广泛的应用4。 1602根据显示的容量可以分为1行16个字、2行16个字、2行20个字等等。但是因为它的屏幕较小，所以不能显示某些图案，1
26、602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)只存储了包括阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等160个不同的点阵字符图形。方案二：使用12864液晶显示模块作为显示部件。12864液晶显示模块同样具有微功耗、显示内容丰富等特点，它的体积比1602稍大一些，但也算是超薄轻巧。同时它可以通过在程序行中直接插入汉字来实现调用汉字，并且可以显示图象。在对这两款液晶显示模块的性能进行比较，同时考虑到整体系统需要显示的信息量比较小，再综合成本考虑，我选择使用1602液晶显示模块作为显示部件。第3章 系统核心器件的选择及其开发环境的使用31系统核心器件的选择作为一个自动化系统，其最主要的
27、器件非MCU微控制器单元莫属。MCU在整个系统中充当“大脑”的角色，不但要负责对数据的接收和输出，还要负责对数据进行处理、记忆和对外围设备的控制。对MCU选择是否恰当在一个系统的设计中起到举足轻重的作用。本次设计我选用Atmel公司的STC89C51RC型单片机（如图3-1）作为系统的MCU。，51系列的I/O脚的设置和使用非常简单，当该脚作输入脚使用时，只须将该脚设置为高电平(复位时，各I/O口均置高电平) 5。当该脚作输出脚使用时，则为高电平或低电平均可。而其他系列的单片机(如PIC系列、AVR系列等)对I/O口进行了改进，增加了方向寄存器以确定输入或输出，但使用也变得复杂。图3-1 ST
28、C89C51RC芯片管脚图STC89C51RC的主要特点如下：（1）80C51 核心处理单元4k字节FLASH 89C51X2；布尔处理器；全静态操作(2)12时钟操作可选6个时钟通过软件或并行编程器(3)存储器寻址范围：64K字节ROM 和64K字节RAM(4)电源控制模式时钟可停止和恢复；空闲模式；掉电模式（5）两个工作频率范围6 时钟模式时为0到20MHz；12时钟模式时为0到33MHz（6） LQFP, PLCC 或DIP 封装（7）扩展温度范围（8）双数据指针（9）3 个加密位（10）4 个中断优先级（11）6 个中断源（12）4 个8 位I/O 口（13）全双工增强型UART；帧数
29、据错误检测；自动地址识别（14）3 个16 位定时/计数器T0 T1 标准80C51 和增加的T2 捕获和比较（15）可编程时钟输出（16）异步端口复位（17）低EMI(禁止ALE以及6时钟模式)（18）掉电模式可通过外部中断唤醒32系统开发平台的介绍本次设计采用“51”板进行开发（如图3-2），51系列优点之一是它从内部的硬件到软件有一套完整的按位操作系统，称作位处理器，或布尔处理器。它的处理对象不是字或字节而是位。它不光能对片内某些特殊功能寄存器的某位进行处理，如传送、置位、清零、测试等，还能进行位的逻辑运算，其功能十分完备，使用起来得心应手。虽然其他种类的单片机也具有位处理功能，但能进行
30、位逻辑运算的实属少见6。51系列的另一个优点是乘法和除法指令，这给编程也带来了便利。在开发环境下进行工程开发的步骤如图3-2所示创建工程生成文件加载程序向工程添加文件和资源工程编制（包括编译和链接）运行程序设置工程（一般使用系统默认设置）图3-2 进行工程开发的步骤第4章 系统设计的实现41信号发生模块的设计实现411信号发生模块硬件方案（1）AD9850模块是采用ADI 应用最广泛的DDS（AD9850）制作的模块。AD9850是一个运用先进的DDS技术，并结合集成在一片芯片内的高速、高性能的DA转换电路和比较器构成一个完全数控的可编程频率合成器，且具有时钟产生功能的高度集成芯片。当有一个精
31、确的时钟源作为参考频率源时，AD9850能产生一个频谱很纯的频率或相位可编程的模拟正弦波输出。对于125MHz参考时钟，AD9850能产生一个32位频率调整控制字，它导致一个00291Hz的输出调谐频率分辨率7。AD9850的电路结构允许产生频率值是参考时钟的一半或者说是生成频率为625MHz的输出，并且输出的频率能用数控的方式以每秒产生23 000 000个新频率的速度变化。它具有频率分辨率高、输出频谱纯度高和快速频率转换等性能，同时，该器件还具有体积小、使用简便、性能价格比高的优点。在便携式通信、雷达系统、跳频通信等领域具有广泛的应用前景。AD9850的功能结构原理框图如图4-1所示。图4
32、-1 AD9850的功能结构原理框图它内部有40位寄存器，其中32位用于频率控制，5位用于相位控制，1位用于电源暂停功能，2 位厂家保留为测试控制。频率控制字在高位，相位控制字在低位。这40位控制字可通过并行方式或串行方式写入到AD9850的数据输入寄存器。在并行写入方式中，通过8位总线将数据写入寄存器，40位需要重复5次。在8脚FQUD上升沿把40位数据从输入寄存器输入到频率相位控制数据寄存器，从而更新DDS的输出频率和相位。同时把地址指针复位到第一个寄存器。在串行输入方式中WCLK上升沿把25脚(功)的一位数据串行移人，移动40位后，用一个FRUP脉冲就可以更新输出频率和相位。主复位RES
33、ET控制DDS的复位，高电平有效，复位后DDS的累加器从零开始累加，DDS的最高参考输入时钟为125MHz。10位DAC输出两个互补的模拟电流，调节ADC满量程输出电流，需外接一个电阻RSET，其调节关系为IsET=32(1248VRSET)，满量程电流为(1020)mA。AD9850内部有高速比较器，可将DAC输出的正弦信号转换成同频率的方波而用作时钟脉冲8。AD9850用5位数据控制相位，允许相位按增量180。、90。、45。、225。、1125。移动或这些值进行组合。信号发生模块主要参考AD9850的资料做的，如图4-2所示。信号发生模块的主要功能特点：（1）模块能够输出070MHz 正
34、弦波（2）采用70MHz 的低通滤波器，使波形的SN 比更好（3）并口和串口数据输入可以通过一个电平选择（4）产生DA 基准的（外接电阻）管脚引出，方便做输出波形的幅度调节应用（5）比较器的基准输入端电压由可变电阻产生，调节该电阻可以得到不同的占空比方波（6）AD9850 模块采用125MHz的有源晶振图4-2 AD9850模块的功能引脚连接图频率控制字相位累加器正弦幅度表D/A低通滤波器比较器方波输出正弦波输出参考时钟DDS回路 图4-3波形产生原理框图单片机与AD9850的接口既可采用并行方式，也可采用串行方式。为了充分发挥芯片的高速性能和节约单片机资源，本设计选择并行方式将AT89S52
35、的P0口接至DDS的并行输入控制端(D0D7)。AD9850外接120 MHz的有源晶振，产生的正弦信号经低通滤波器(LPF)去掉高频谐波后即可得到波形良好的模拟信号。这样，将DA转换器的输出信号经低通滤波后，接到AD9850内部的高速比较器上，即可直接输出一个抖动很小的方波。再将方波信号加至积分电路，即可得到三角波信号9。图4-4 AD9850构成的信号发生器（2）三角波信号产生电路积分电路可将矩形脉冲波转换为锯齿波或三角波，还可将锯齿波转换为抛物波。电路原理很简单，都是基于电容的冲放电原理，这里就不详细说了，这里要提的是电路的时间常数R*C，构成积分电路的条件是电路的时间常数必须要大于或等
36、于10倍于输入波形的宽度10。输出信号与输入信号的积分成正比的电路，称为积分电路。原理：从图得，Uo=Uc=(1/C)icdt,因Ui=UR+Uo,当t=to时，Uc=Oo.随后C充电，由于RCTk,充电很慢，所以认为Ui=UR=Ric,即ic=Ui/R,故Uo=(1/c)icdt=(1/RC)Uidt这就是输出Uo正比于输入Ui的积分（Uidt）RC电路的积分条件：RCTk图4-5三角波信号产生电路412信号发生模块软件设计（1）信号发生模块并行加载时序图：图4-7信号发生模块并行加载时序图（2）主程序流程图：开 始AD9850系统初始化LED初始化输入所要频率值是否超出范围？输入信号的初始
37、相位是否超出范围？根据键值计算控制字将控制字写入AD9850送完5次了吗？送出FU-UD信号结束程序的功能就是要将外部输入的数据按照一定算法变换AD9850芯片所能接收的格式，并送出相应的频率、相位控制字，从而使AD9850能产生相位、频率可程控的正弦信号。主程序的流程图如图所示。程序设计中要特别注重AD9850的时序要求，正确送出逻辑控制字，并注意其刷新时钟。通过写端口写入AD9850的控制字暂时寄存在I/O缓冲寄存器中，需要一个从低到高的时钟信号从外部输入，或者由内部32B的刷新时钟把I/O缓冲寄存器中的控制字传送到AD9850的DDS内核。子程序说明 ： 函数1: ad9850_rese
38、t()复位ad9850，之后为并口写入模式 函数2: ad9850_reset_serial()复位ad9850，之后为串口写入模式函数3: ad9850_wr_parrel(unsigned char w0,double frequence)并口写ad9850数据，w0为ad9850中w0的数据，frequence为写入的频率42输入显示模块的设计实现421输入显示模块硬件方案由于LCD具有显示内容多，电路结构简单，占用单片机资源少等优点，本系统采用SMC1602A型LCD液晶显示屏来显示信号的类型、频率大小。图4-8是LCD接口信号说明。图4-8所示是LCD接口电路图。图4-8是LCD接口
39、信号说明液晶显示器以其微功耗、小体积、使用灵活等诸多优点在袖珍式仪表和低功耗应用系统中得到越来越广泛的应用。液晶显示器通常可分为两大类，一类是点阵型，另一类是字符型。点阵型液晶通常面积较大，可以显示图形；而一般的字符型液晶只有两行，面积小，只能显示字符和一些很简单的图形，简单易控制且成本低。图4-8液晶显示模块接口图422输入显示模块软件设计(1) 键盘扫描子程序键盘扫描子程序如图4-9所示。用程序把5根线全部拉低，再判断5根线是否有低电平，如果没有，说明没有按键被按下，系统则退出键盘扫描程序。键盘主要方便用户设置频率、幅度、选择工作方式等功能11。(2) 液晶显示程序流程开始有键闭合？判断健
40、号键释放否？执行键号对应程序结束图4-9 键盘扫描子程序流程图43信号幅度数控预置电路的设计实现为了实现对输出的正弦模拟信号幅度的数字控制和预置，本系统采用了AD811高速运放、数字电位器衰减、真有效值转换、以及AD转换等电路，具体电路图如图4-11所示。数字电位器X9C102是实现信号幅度数字可调的关键器件12。有效值转换模块AD637主要负责信号的TRMSDC转换，然后经TLC2453模数转换向单片机输送正比于正弦波信号幅度的数字量，以便单片机输出合适的幅值控制指令。 图4-11信号幅度数控预置电路图44波形选择功能部分的设计实现CD4051是单8通道数字控制模拟电子开关，有三个二进控制输
41、入端A、B、C和INH输入，具有低导通阻抗和很低的截止漏电流。幅值为4.520V的数字信号可控制峰值至20V的模拟信号。例如，若VDD+5V，VSS0，VEE-13.5V，则05V的数字信号可控制-13.54.5V的模拟信号13。这些开关电路在整个VDD-VSS和VDD-VEE电源范围内具有极低的静态功耗，与控制信号的逻辑状态无关。当INH输入端“1”时，所有的通道截止。三位二进制信号选通8通道中的一通道，可连接该输入端至输出14。图4-12波形类型选择模块接口图44自制稳压电源的设计实现7805是我们最常用到的稳压芯片了，他的使用方便，用很简单的电路即可以输入一个直流稳压电源,他的输出电压恰
42、好为5v，刚好是51系列单片机运行所需的电压，他有很多的系列如ka7805，ads7805，cw7805等，性能有微小的差别,用的最多的还是lm7805,下面我简单的介绍一下他的3个引脚以及用它来构成的稳压电路的资料15。图4-13 7805引脚图其中1接整流器输出的+电压，2为公共地，3就是我们需要的正5V输出电压了，下面介绍一个简单的7805电路16。78XX系列集成稳压器的典型应用电路如图4-14所示，这是一个输出正5V直流电压的稳压电源电路17。IC采用集成稳压器7805，C1、C2分别为输入端和输出端滤波电容，RL为负载电阻。当输出电较大时，7805应配上散热板。图4-14 稳压直流
43、电压源电路图第五章 系统测试51系统各模块的连接（1）信号发生模块与51单片机的线路连接信号发生模块与51单片机的线路连接如表5-1所示1）51单片机的P0口与信号发生模块的DB0DB7数据口相连。2）51单片机的P2.2与信号发生模块的W_CLK端口相连。3）51单片机的P2.1与信号发生模块的FQ_UP端口相连。4）51单片机的P2.0与信号发生模块的RESET端口相连。5）51单片机的排针的正负电源分别与信号发生模块的正负电源接口相连。表5-1 信号发生模块与51单片机的线路连接51单片机信号发生模块P0.0DB0P0.1DB1P0.2DB2P0.3DB3P0.4DB4P0.5DB5P0
44、.6DB6P0.7DB7P2.2W_CLK P2.1FQ_UPP2.0RESET（2）液晶显示模块与51单片机的线路连接液晶显示模块与51单片机的线路连接如表5-2所示1）将51单片机的P1口八位与液晶显示模块1602电路版的DB0DB7数据口相连接18。2）将51单片机的P3.1、P3.0口与液晶显示模块1602电路版的RS、E口相连接。3）将51单片机的排针的正负电源分别与液晶显示模块1602电路版的正负电源接口相连。表5-2 液晶显示模块与51单片机线路连接51单片机液晶显示模块1602IOA8DB0IOA9DB1IOA10DB2IOA11DB3IOA12DB4IOA13DB5IOA14
45、DB6IOA15DB7P3.0EP3.1RS3.1、P3.0口与液晶显示模块1602电路版的RS、E口相连接。系统各模块的连接图如图5-1所示图5-1 系统各模块的连接图52系统测试（1）测试仪器频率计：SAMPO CN3165交流有效值测试表：HP34401存储示波器：Agilent 54622D示波器：Hitachi-1060（2）上电后情况LCD显示见图5-2所示输出波形为1KHZ正弦波，波形如图5-3所示：图5-2图5-3按按键二可选择不同类型的波形若选择输出为方波，LCD显示见图5-4所示输出波形为1KHZ正弦波，波形如图5-5所示图5-4图5-5（3）指标测试输出波形频率范围测试通过按键选择不同类型的波形，同时通过按键预置固定的频率，记录输出波形频率。测试结果如表5-3所示预置频率/KHz输出频率/Hz负载电阻/正弦波方波三角波11.00021.00021.0002100500500.
