硬件電路設(shè)計(jì) - 基于DDS芯片的全數(shù)控函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　3硬件電路設(shè)計(jì)

　　3.1 DDS信號(hào)產(chǎn)生電路

　　考慮到DDS具有頻率分辨率較高、頻率切換速度快、切換相位連續(xù)、輸出信號(hào)相位噪聲低、可編程、全數(shù)字化、易于集成、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，該方案選用美國(guó)A／D公司的AD9850芯片，并采用單片機(jī)為核心控制器件來(lái)對(duì)DDS輸送頻率控制字，從而使DDS輸出相應(yīng)頻率和類型的信號(hào)，其DDS信號(hào)產(chǎn)生電路如圖3所示。

　　單片機(jī)與AD9850的接口既可采用并行方式，也可采用串行方式。為了充分發(fā)揮芯片的高速性能和節(jié)約單片機(jī)資源，本設(shè)計(jì)選擇并行方式將AT89S52的 P0口經(jīng)74HC373鎖存器擴(kuò)展后接至DDS的并行輸入控制端（D0～D7）。AD9850外接120 MHz的有源晶振，產(chǎn)生的正弦信號(hào)經(jīng)低通濾波器（LPF）去掉高頻諧波后即可得到波形良好的模擬信號(hào)。這樣，將D／A轉(zhuǎn)換器的輸出信號(hào)經(jīng)低通濾波后，接到 AD9850內(nèi)部的高速比較器上，即可直接輸出一個(gè)抖動(dòng)很小的方波。再將方波信號(hào)加至積分電路，即可得到三角波信號(hào)。另外，也可通過(guò)鍵盤編輯任意波形的輸出信號(hào)。

　　3.2鍵盤輸入接口及LCD接口電路

　　本系統(tǒng)中的數(shù)字輸入設(shè)置電路采用2×8矩陣鍵盤。由于LCD具有顯示內(nèi)容多，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占用單片機(jī)資源少等優(yōu)點(diǎn)，本系統(tǒng)采用RT1602C型LCD液晶顯示屏來(lái)顯示信號(hào)的類型、頻率大小和正弦波的峰一峰值，圖4所示是鍵盤輸入及LCD接口電路圖。

　　同樣，考慮到AT89S52單片機(jī)的IO引腳資源有限，本系統(tǒng)的鍵盤輸入及LCD輸出均通過(guò)74HC245連接到AT89S52單片機(jī)的P0端口，從而實(shí)現(xiàn)端口擴(kuò)展和復(fù)用。

　　3.3信號(hào)幅度數(shù)控預(yù)置電路

　　為了實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出的正弦模擬信號(hào)幅度的數(shù)字控制和預(yù)置，本系統(tǒng)采用了AD811高速運(yùn)放、數(shù)字電位器衰減、真有效值轉(zhuǎn)換、以及A／D轉(zhuǎn)換等電路，具體電路圖如圖5所示。

　　數(shù)字電位器X9C102是實(shí)現(xiàn)信號(hào)幅度數(shù)字可調(diào)的關(guān)鍵器件。真有效值轉(zhuǎn)換模塊AD637主要負(fù)責(zé)信號(hào)的TRMS／DC轉(zhuǎn)換，然后經(jīng)TLC2453模數(shù)轉(zhuǎn)換向單片機(jī)輸送正比于正弦波信號(hào)幅度的數(shù)字量，以便單片機(jī)輸出合適的幅值控制指令。

　　3.4積分電容自動(dòng)切換控制電路

　　三角波是常用信號(hào)之一，本系統(tǒng)采用RC積分電路將方波信號(hào)轉(zhuǎn)換成三角波。由于信號(hào)頻率很寬（低頻達(dá)1 Hz以下，高頻達(dá)60 MHz以上），為了完成不同頻段的線性積分，需要不同的積分電容（10pF、100pF、1 nF、10nF、100nF、1 μF、10 μF、100μF）?；跀?shù)控和自動(dòng)切換的需要，本系統(tǒng)采用如圖6所示的CD4051八選一電路。

　　CD4051的八選一控制信號(hào)來(lái)源于AT89S52的P0～P3接口，74HC373P也是考慮復(fù)用P0端口而設(shè)置的。AD9850輸出的方波經(jīng)積分電路轉(zhuǎn)換為三角波后，經(jīng)AD811高速運(yùn)放可提高其負(fù)載能力。