基于单片机与DDS的多功能正弦信号发生器设计.doc

### 基于单片机与DDS的多功能正弦信号发生器设计 #### 知识点解析 **一、引言** 在实验室内，信号源是不可或缺的工具，特别是正弦信号源，广泛应用于多种实验场景，如核磁共振感应法磁场测量、调制信号的教学演示等。然而，市场上的专业信号源往往价格昂贵，且自动化调节功能有限。为此，本文介绍了一种基于单片机和DDS（Direct Digital Synthesis，直接数字合成）技术的低成本、多功能正弦信号发生器的设计。 **二、系统结构与工作原理** 该信号发生器的核心在于正弦信号的产生电路，它由PHILIPS的OM4368BN单片机和AD公司的DDS芯片AD9850共同构成。OM4368BN单片机具备32K flash程序存储器，用于存储字库数据和频率偏移样点信息；AD9850则负责数字取样及数模恢复，输出模拟正弦波信号。两者的协同工作使得系统能够根据频率控制字和输出频率的关系，精确地生成所需频率的正弦信号。 **三、硬件设计详解** 1. **正弦信号产生电路**：采用AD9850的32位相位累加器，配合100MHz有源晶体振荡器，实现高分辨率的频率控制。单片机通过计算频率控制字，分四次以字节为单位送入DDS，从而输出纯净的正弦信号。输出信号需经过低通滤波器去除杂散噪声。 2. **幅度调节**：DDS输出的峰-峰值通常为1V-2V，为了满足不同应用场景的需求，设计采用了高速运算放大器THS4001进行信号放大。此外，还提出了一种模拟乘法器解决方案，通过调节可变电阻控制信号的放大倍数，适用于高频高幅需求。 3. **调制信号产生电路**：调制信号的产生涉及幅度调节和稳压二极管限幅，其幅度可以通过电位器调节，确保在负载变化时正弦调制信号的幅度保持稳定。 4. **模拟幅度调制（AM）与频率调制（FM）**：通过模拟乘法器AD835实现AM调制，单片机控制D/A转换器DAC0832对调制信号进行程控衰减，以调节调制度。FM调制则利用高速A/D转换器ADS774对正弦调制信号采样，并根据采样值和预设频偏，由单片机控制DDS生成相应的频率信号。 5. **幅度键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）**：ASK、FSK、PSK信号的产生借助了ALTERA的CPLD器件EPM7064，通过设计特定的m序列作为调制信号，单片机根据调制信号控制DDS生成相应的ASK、FSK、PSK信号。 6. **键盘与显示界面**：使用HD7279芯片实现键盘与显示控制，提供友好的人机交互界面，用于显示信号发生器的工作状态和信号频率，以及通过按键控制各项功能。 **四、软件设计** 系统的软件设计主要包括初始化流程，初始化后，系统默认输出1MHz的正弦信号。用户可以通过键盘输入来控制信号的频率、调制类型、调制度等参数，实现信号的灵活调整。 基于单片机与DDS的多功能正弦信号发生器设计，不仅提供了高精度、高灵活性的信号源，而且成本低廉，操作简便，适用于教育、科研和工业等多种领域。通过合理的硬件选型和精心的电路设计，辅以完善的软件控制，该信号发生器成为了一个实用且高效的实验工具。