信号发生器的设计与制作
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2015年14期 261
信号发生器的设计与制作
黄小倩 黄德学
西南石油大学机电工程学院，四川 成都 610500
摘要：波形发生器是电子设计以及教学、科研中应用最广泛的仪器之一。基于此，介绍了一种基于单片机控制的多功能信号发生器，它采用AD9833与单片机结合的方法，通过Protel99软件进行硬件设计及仿真，采用C 语言编程，结合软件控制信号产生、变化及显示的流程，整个信号发生器以单片机A T89S52为控制中心，主要由稳压电源模块、按键电路模块、LCD1602显示模块、波形生成模块、功率放大模块等组成。 关键词：信号发生器；Protel99；AD9833；A T89S52 中图分类号：TM935 文献标识码：A 文章编号：1671-5780(2015)14-0261-02
导言
该信号发生器由A T89S52单片机，AD9833芯片，LCD1602液晶显示模块，独立按键，放大整形电路等构成。由A T89S52单片机通过3个SPI 接口控制DDS 芯片AD9833产生各种频率的正弦波、三角波、方波，经放大整形电路后输出。通过LCD1602液晶模块和独立按键进行人机交互。系统上电后检查启动按键是否按下，当启动按下被按下时，启动各个模块，与此同时检查被按下的按键值。当检查到不同的按键被按下时，由A T89S52通过SPI 控制AD9833进行相应的改变。系统总体框架图如图1所示。
图1 系统总体框图
1 硬件设计
1.1 信号产生及其控制电路
信号的产生与控制部分由DDS 芯片AD9833和单片机AT89S52组成，用户通过键盘输入的信号要求被A T89S52接收，处理后将计算出的控制字传送给AD9833，由AD9833产生频率幅度可控的信号。
AD9833系统模块是整个系统的功能核心部分，由此模块可产生所需要的信号。为了产生所需信号，必须对其进行适当的设置。具体外围设备如图2.1所示。
图2.1 AD9833的外围设备
AD9833有3根串行接口线，分别是FSYNC 、SCLK 和SDATA ，与SPI 、QSPI 、MI －CROWIRE 和DSP 接口标准兼容，在串口时钟SCLK 的作用下，数据是以16位的方式
加载到设备上，FSYNC 引脚是使能引脚，电平触发方式，低电平有效。进行串行数据传输时，FSYNC 引脚置低，在16个SCLK 的下降沿数据通过SDATA 引脚被送到AD9833的输入移位寄存器。因此，此处我们将这3个引脚接到单片机A T89S52的P2.0、P2.1
和P2.2脚，通过单片机来控制AD9833。具体传输过程的时序如图2.2所示。
图2.2 数据的传输时序
1.2 电源电路
如图2.3是本设计中的电源电路。稳压电源是单片机控制系统的重要组成部分，它不仅为测控系统提供直流电源电压，还直接影响到系统的技术指标和抗干扰性能。 本机使用一种共地电源：+5V ，－5V 硬件设计中采用自带稳压电源方式，整流滤波后的电压是不稳定的电压，在电网电压或负载变化时，该电压都会产生变化，而且纹波电压又大。所以，整流滤波后，还须经过稳压电路，才能使输出电压在一定的范围内稳定不变．在这里我们就用串联型稳压电路对其进行稳压，此电源稳压主要采用三端集成稳压器7805，7905，这种三端固定电压输出式集成稳压器，使用简单，价格较低，且由于内部具有过压过流保护，使整机的电源电路稳定，性能可靠。
图2.3电源电路
2 软件设计
本系统的软件设件包括了LCD1602液晶显示、AD9833模块、AT89S52模块、按键模块、初始化函数和主函数。设计时首先对系统进行初始化，其次显示LCD ，并使系统运作起来，由AT89S52控制AD9833输出波形，最后，可以通过按键模块对整个系统的输出波形和频率进行变化。AD9833模块和A T89S52模块是本次软件设计的重点。另外MCU 和AD9833的SPI 接口速率较高，可达到1Mbps ，所以在软件