基于DDS的正弦信號發生器的設計

摘要：文章介紹了一種基于DDS的正弦信號發生器的設計方法，對此正弦信號發生器的硬件部分進行了詳細的論述，并給出了系統的軟件流程框圖。仿真及硬件驗證的結果表明，此正弦信號發生器精度高，抗干擾性好，可作為一般的正弦信號發生器使用。此設計方案具有一定的實用性。
關鍵詞：STC89C52；AD9850；正弦信號發生器；DDS

0 引言
在電子工程、通信工程、自動控制等領域經常用到正弦信號發生器，傳統的正弦信號發生器通常有兩種：一是由分立元件和集成的信號發生芯片構成；二是基于FPGA技術。前者往往存在工作頻率低、功能少、精度不高等缺點。后者雖然實時性好，能滿足復雜波形的大數據量的傳輸要求，但是設計復雜、成本較高。應用DDS芯片設計的正弦信號發生器具有相對帶寬較寬、頻率轉換時間短、頻率分辨率高等優點。因此本文著重介紹了基于DDS技術的正弦信號發生器的設計。

1 系統總體設計
本系統設計主要包括硬件設計和軟件設計兩部分，均采用模塊化設計方法。其中硬件設計主要包括信號發生模塊、微控制器、顯示模塊、數據輸入模塊、外圍電路等實現內容。軟件設計包括AD9850操作模塊、液晶顯示模塊、鍵盤模塊等。系統結構框架圖如圖1所示。

信號發生模塊接收微控制器發送過來的頻率控制參數和命令，產生不同頻率的正弦波。信號發生模塊產生的正弦波幅度很小，并隨所產生的信號頻率不同，輸出的頻率也有很大的變化，故需要一個寬頻的放大電路對其產生的正弦波信號進行放大，并對信號進行低通濾波；此正弦信號發生器選用12864液晶與微控制器相連，實現信息的顯示。鍵盤可以實現輸入頻率參數和命令。

2 系統硬件設計
此系統硬件電路設計共分為5大部分，分別是信號發生模塊、微控制器、顯示模塊、數據輸入模塊以及外圍電路。
2．1 信號發生模塊
DDS芯片選用AD9850，在精確的時鐘源作參考頻率源時，AD9850能產生一個頻譜很純的頻率或相位可編程的模擬正弦波輸出。AD9850具有32位頻率控制字和8位的相位控制字，具有輸出頻率相對帶寬較寬(輸出頻率帶寬為系統時鐘頻率的50％)，頻率轉換時間短(當系統時鐘頻率為125MHz時，轉換時間約為0．1μs)，頻率分辨率高(系統時鐘頻率為125MHz時，分辨率小于0．03Hz)等優點。
2．2 微控制器
本設計的微控制器采用的是STC89C52，具有功耗低、抗干擾性強、結構簡單、易于開發等優點，且支持在線系統編程、無需編程器、方便系統的開發和維護。系統工作時，單片機將頻率控制參數和命令發送給AD9850，AD9850接收到命令后，即可產生相應頻率的正弦波信號。 AD9850與單片機之間采用并行接口方式或串行接口方式，在本系統中，采用了串行接口方式實現DDS與單片機的連接。STC89C52與AD9850的接口電路如圖2所示。