一种简易DDS波形发生器及DDS波形发生方法

摘要

本发明提供一种DDS波形发生器及DDS波形发生方法，包括单片机，其特征是：所述单片机连接D/A转换模块和DDS波形发生模块，所述D/A转换模块和DDS波形发生模块均连接幅度调节模块，所述幅度调节模块连接比较整形模块，所述幅度调节模块和比较整形模块均连接继电器输出模块，所述单片机还连接LCD显示器和键盘，所述键盘上设置有方波/正弦波选择按键、增加按键、减少按键、左移按键、右移按键和模式切换按键。

说明书

技术领域

本发明涉及波形发生器领域，具体地讲，涉及一种简易DDS波形发生器及DDS波形发生方法。

背景技术

信号发生器在教学实验中应用广泛，方波和正弦波信号是一种应用极为广泛的信号，通常作为标准信号，用于电子电路的性能试验、参数测量或教学实验演示。目前，常用的信号发生器普遍存在价格昂贵、功能模式固定、可扩展性差等缺点，在教学实验中，任意函数波形发生编程等功能并不能完全发挥出来，造成极大的资源浪费，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。

国外大部分著名的仪器公司采用DDS技术研制信号发生器，而国内在这一技术方面的研究较少。尽管部分参考文献讨论了DDS技术，但在产品制造方面，用DDS技术实现的成型信号发生器却非常少。由于DDS技术在波形合成方面的种种优点，以及随着国内电子、电信事业的发展，对信号发生器的要求的不断提高，发明一种基于DDS技术经济型、体积小、精度较高的信号发生器，具有重大的现实意义。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是提供一种简易DDS波形发生器及DDS波形发生方法，精密灵活、成本低、具有频率调节、幅度调节的功能。

 本发明采用如下技术方案实现发明目的：

一种简易DDS波形发生器，包括单片机，其特征是：所述单片机连接D/A转换模块和DDS波形发生模块，所述D/A转换模块和DDS波形发生模块均连接幅度调节模块，所述幅度调节模块连接比较整形模块，所述幅度调节模块和比较整形模块均连接继电器输出模块，所述单片机还连接LCD显示器和键盘，所述键盘上设置有方波/正弦波选择按键、增加按键、减少按键、左移按键、右移按键和模式切换按键。

作为对本技术方案的进一步限定，所述DDS波形发生模块采用AD9833芯片，所述AD9833芯片的引脚1通过电容C4连接5V电源，所述AD9833芯片的引脚6、引脚7和引脚8连接芯片MC74HC244AN，所述芯片MC74HC244AN连接所述单片机的引脚46、引脚57和引脚58。

作为对本技术方案的进一步限定，所述幅度调节模块采用乘法器芯片MPY634，所述乘法器芯片MPY634的引脚1连接所述单片机的引脚64，所述乘法器芯片MPY634的引脚6连接所述AD9833芯片的引脚10，所述乘法器芯片MPY634的引脚7连接稳压器R8，所述稳压器R8一端通过电阻R28连接所述D/A转换模块，所述稳压器R8的另一端通过时电阻R29接地，所述乘法器芯片MPY634的引脚12电阻R27和电阻R32,所述电阻R27另一端连接所述乘法器芯片MPY634的引脚11，所述电阻R32的另一端连接芯片AD8061的引脚3，所述芯片AD8061的引脚6连接所述继电器输出模块。

作为对本技术方案的进一步限定，所述单片机采用C8051F系列单片机。

作为对本技术方案的进一步限定，所述比较整形模块包括比较器MAX9686，所述比较器MAX9686的引脚2通过电阻R9连接调节电位器R13，所述调节电位器一端通过电阻R11连接稳压端，所述调节电位器另一端通过电阻R10接地，所述比较器MAX9686的引脚3通过电阻R34连接RELAY-OUT端，所述比较器MAX9686的引脚2通过电阻R33连接所述比较器MAX9686引脚7。

一种简易DDS波形发生器产生DDS波形的方法，其特征是：

（1）单片机首先在液晶屏上显示一些开机信息，然后读出键盘输入的频率、幅度和波形；

（2）若有按键输入，则根据输入频率计算出频率控制字，并对DDS芯片进行编程，使DDS芯片产生出相应频率的正弦波形，根据输入幅度调整单片机D/A输出电压，从而控制正弦波的幅度，并将频率、幅度保存在单片机内部FLASH空间中，防止数据丢失；

（3）若没有键盘输入时，则系统默认输出1V、1HZ正弦波或1HZ方波；

（4）若工作过程中发生看门狗复位或时钟丢失检测器复位，则读出上次工作时保存的频率、幅度值，恢复复位前的工作状态；

（5）继电器输出模块根据单片机的输出指令输出正弦波或者方波。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明的单片机用于键盘读入、LCD显示、控制正弦波幅度、对DDS波形发生模块进行编程和控制继电器输出模块动作，进行正弦波和方波输出的切换。幅度调节模块采用乘法器芯片MPY634对AD9833输出的正弦波形和单片机的D/A转换模块输出进行乘法运算，达到对波形进行调幅的目的。将固定幅度的正弦波形经过比较整形模块，可以得到同频率的方波，由继电器输出模块根据单片机的选择将相应波形切换输出。本发明简易方便，成本低，利用效率高；输出信号频率误差小、分辨率高，具有体积小、重量轻、使用方便、工作稳定等优点。

附图说明

图1为本发明的原理方框图。

图2为本发明的键盘电路的电路图。

图3为本发明的DDS波形发生模块的电路图。

图4为本发明的幅度调节模块的电路图。

图5为本发明的比较整形模块的电路图。

图6为本发明的继电器输出模块的电路图。

图7为本发明的单片机的电路图。

具体实施方式:

下面结合实施例，进一步说明本发明。

参见图1-图7，本发明包括单片机，所述单片机连接D/A转换模块和DDS波形发生模块，所述D/A转换模块和DDS波形发生模块均连接幅度调节模块，所述幅度调节模块连接比较整形模块，所述幅度调节模块和比较整形模块均连接继电器输出模块，所述单片机还连接LCD显示器和键盘，所述键盘上设置有方波/正弦波选择按键、增加按键、减少按键、左移按键、右移按键和模式切换按键。

所述DDS波形发生模块采用AD9833芯片，所述AD9833芯片的引脚1通过电容C4连接5V电源，所述AD9833芯片的引脚6、引脚7和引脚8连接芯片MC74HC244AN，所述芯片MC74HC244AN连接所述单片机的引脚46、引脚57和引脚58。

所述幅度调节模块采用乘法器芯片MPY634，所述乘法器芯片MPY634的引脚1连接所述单片机的引脚64，所述乘法器芯片MPY634的引脚6连接所述AD9833芯片的引脚10，所述乘法器芯片MPY634的引脚7连接稳压器R8，所述稳压器R8一端通过电阻R28连接所述D/A转换模块，所述稳压器R8的另一端通过时电阻R29接地，所述乘法器芯片MPY634的引脚12电阻R27和电阻R32,所述电阻R27另一端连接所述乘法器芯片MPY634的引脚11，所述电阻R32的另一端连接芯片AD8061的引脚3，所述芯片AD8061的引脚6连接所述继电器输出模块。

所述单片机采用C8051F系列单片机。

所述比较整形模块包括比较器MAX9686，所述比较器MAX9686的引脚2通过电阻R9连接调节电位器R13，所述调节电位器一端通过电阻R11连接稳压端，所述调节电位器另一端通过电阻R10接地，所述比较器MAX9686的引脚3通过电阻R34连接RELAY-OUT端，所述比较器MAX9686的引脚2通过电阻R33连接所述比较器MAX9686引脚7。

单片机的主要工作是键盘输入、液晶显示、调节正弦波幅度和控制DDS芯片工作状态。单片机首先在液晶屏上显示一些开机信息，然后读出键盘输入的频率、幅度和波形。若有按键输入，则根据输入频率计算出频率控制字，并对AD9833芯片进行编程，使AD9833芯片产生出相应频率的正弦波形；根据输入幅度调整单片机的D/A输出电压，从而控制正弦波的幅度，并将频率、幅度保存在单片机内部FLASH空间中，防止数据丢失。若没有键盘输入时，则系统默认输出1V、1HZ正弦波或1HZ方波。若工作过程中发生看门狗复位或时钟丢失检测器复位，则读出上次工作时保存的频率、幅度值，恢复复位前的工作状态。使使用者感觉到系统已经复位。

AD9833芯片是可编程DDS信号发生器，内部两个28位频率寄存器，两个12位相位寄存器，工作时需先写入16bits工作模式命令字，确定工作状态并选中频率寄存器和相位寄存器，然后写入一个或两个字频率控制字，控制输出频率，写入相位控制字，DDS信号发生器就可以根据模式控制字输出相应的波形，频率由频率寄存器的值确定，相位由相位寄存器的值确定。

键盘扫描使用定时器T0的10ms中断实现，并根据重复进入中断的次数来实现键盘消抖，在定时器里实现模式切换、数据增、数据减、待调数据左移和右移等操作。在不同的模式下，能够限定输入数据的范围，防止输入超出范围。若连续超出7秒无键盘动作，则自动退出调频或调幅模式，返回正常波形发生状态。

在不同模式下，LCD显示器必须显示不同的界面，以方便用户使用。正弦波发生状态下，若为正常波形发生模式，则关闭液晶的光标和字符闪烁，并在第一行显示当前幅度，第二行显示当前频率，高位为0不显示。若为正弦波调频模式，开启光标和字符闪烁，默认调节最低一位数据，通过左移右移键调整，最低位右移则将光标移至最高位，最高位左移将光标移至最低位。通过加减键调节数据大小，若调节最高位，大小有所限定，只能再0和1取值，幅度到不了10V，频率不能设定大于20MHZ的值。正弦波调幅模式，情况与调频模式相同。