基于SPCE061A與AD9851的低頻可控信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)

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1.1.5 幅度控制模塊

該模塊采用SPCE061A單片機(jī)控制正弦波幅度。SPCE061A自帶的ADC、DAC無需外部擴(kuò)展，由AD9851輸出的正弦波信號(hào)通過信號(hào)抬高電路進(jìn)入微處理器進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)送入DAC芯片AD7805，AD7805再將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為正弦波輸出。人機(jī)界面，單片機(jī)內(nèi)部D/A將一定數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬電流輸出，輸出的電流信號(hào)再通過外部電路轉(zhuǎn)換為電壓輸出，通過控制AD7805的參考電壓Vref控制正弦波輸出幅度。幅度控制電路如圖8所示。

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1.1.6 鍵盤與顯示模塊

鍵盤是人工干預(yù)單片機(jī)進(jìn)行控制的重要手段，可以實(shí)現(xiàn)向單片機(jī)輸入數(shù)據(jù)、傳送命令、切換功能等。此模塊SPCE061A主要用于信號(hào)采集，并選用凌陽1×8 LED鍵盤模組，按鍵控制頻率步進(jìn)及頻率選擇。在顯示模塊上采用128×64 LCD的液晶屏作為波形類別、頻率大小和電壓幅度的顯示終端，鍵盤與LCD在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中構(gòu)成良好的人機(jī)交互界面。

1.1.7 電源電路模塊

因?yàn)?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/AD9851">AD9851的工作電壓為3.3 V，AD7502的工作電壓為15 V，THL4011的工作電壓為12 V，所以系統(tǒng)需要多個(gè)電源。采用可調(diào)三端穩(wěn)壓器輸出3.3 V和15 V電壓供給DDS芯片及AD7502，用LM7905穩(wěn)壓芯片提供+5 V穩(wěn)定電壓，用LM7812芯片為THL4011提供12 V的穩(wěn)定工作電壓。

1.2 軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件部分主要包括了具有友好界面的操作菜單、各種信號(hào)的設(shè)置和控制等。系統(tǒng)主要使用C語言編程，SPCE061A主程序用于控制AD9851頻率合成和人機(jī)對(duì)話控制。40位數(shù)據(jù)分五次發(fā)送，系統(tǒng)以按鍵形式控制信息輸入，單片機(jī)在獲取按鍵信息后，按照優(yōu)先級(jí)別設(shè)計(jì)處理不同的狀態(tài)，按照如圖9所示的程序流程圖，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制。從單片機(jī)程序主要負(fù)責(zé)波形信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換，然后通過7528由主程序控制輸出信號(hào)電壓峰峰值。主次分明的設(shè)計(jì)，使層次化程序的通用性與適應(yīng)性進(jìn)一步增強(qiáng)。在人機(jī)界面上，力求界面的防彈性，做到輸入錯(cuò)誤的保護(hù)，使整個(gè)系統(tǒng)的操作十分人性化。

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2 測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果與分析

當(dāng)接1 kΩ負(fù)載時(shí)，輸出三類波形在不同頻率下的電壓幅值變化測(cè)試結(jié)果如表1～3所列。

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由以上測(cè)試數(shù)據(jù)看見當(dāng)帶1 kΩ負(fù)載時(shí)，輸出電平幅值除方波外滿足幅度Vpp=(0～5 V)±0.1 V，而電壓均出現(xiàn)一定誤差。

在輸出為50 Ω負(fù)載的條件下，對(duì)輸出信號(hào)頻率做步進(jìn)測(cè)試，經(jīng)測(cè)試輸出電壓幅度范圍：0.01～6.34 V。完全滿足輸出電壓峰峰值Vpp=(0～5 V)±0.1 V要求。10 Hz～1 kHz范圍內(nèi)頻率步進(jìn)10 Hz，測(cè)試數(shù)據(jù)結(jié)果如表4所列。

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在10 kHz～1 MHz范圍內(nèi)步進(jìn)1 kHz，測(cè)試數(shù)據(jù)如表5所列。

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由以上測(cè)試結(jié)果可知，系統(tǒng)在帶負(fù)載能力上效果良好。在輸出為50 Ω負(fù)載條件下效果明顯。且在10 kHz～1 MHz頻率范圍內(nèi)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，且能滿足輸出電壓峰峰值Vpp=(0～5 V)±0.1 V。

由示波器輸出波形可以看出，波形干凈、清晰、無任何干擾。由波形看出，本設(shè)計(jì)符合性能指標(biāo)要求，且輸出波形平滑，無明顯失真。在實(shí)際應(yīng)用中，有一定的使用和推廣價(jià)值。