摘要：本文选用单片机操控DDS专用芯片(AD9854)规划了信号发生器。以AD9854芯片为中心，详细分析了该信号发生器的体系结构、软硬件规划和详细电路完结，并介绍了运用单片机STC12LE5A56S2对AD9854的操控办法。信号发生器运用核算机串口通讯技能，运用上位机经过串口对下位机操控，经过人机交互的操控办法发生正弦单频信号、扫频信号、FSK调制信号等波形。本信号发生器的长处是硬件电路简略，软件功用完善，人机界面友爱，操控便利，性价比较高级特色，具有必定的运用和参考价值。
恣意波形发生器是一种常用信号源，是现代电子测验范畴内运用最为广泛的常用仪器之一，广泛用于电子电路、通讯、雷达、导航、宇航等范畴。输出信号的灵敏性使之成为体系综合测验中不行短少的组成部分。
直接数字频率组成(DDS)技能选用全数字的组成办法，其主要长处是体积小、功耗小、成本低且易于程控，输出相位噪声低和可以发生恣意波形等，是恣意波形发生器研讨的一个重要方向。本项目从工程运用视点动身，深入研讨依据单片机体系、以DDS技能为中心的一种结构简略、功用优秀的多路恣意信号发生器。而且经过PC机与单片机之间的串行通讯、数据的发送和接纳，完结上位机便利快捷地操控发生需求的波形。在Windows体系下运用Visual Basic言语编写上位机操控软件，可完结PC机与单片机之间的通讯及操控电路，操作简略便利，然后让恣意波形发生器可为用户最大极限地供给最便利有用的测验环境。
1 体系原理
体系结构组成如图1所示，主要由单片机操控模块、键盘与液晶显现模块、数字组成模块、滤波模块、DDS波形发生器上位机模块组成。其间，信号发生由单片机操控模块和数字组成模块完结，键盘与液晶显现模块以及DDS波形发生器上位机模块则用来完结人机交互的功用，滤波模块用来对信号进行后期处理。关于波形的操控有两种途径，一种是用户从仪器面板上经过按键输入指令，其指令的内容将显现在液晶屏幕上，并将指令传输到单片机，再由单片机操控DDS芯片输出信号，并经往后级信号调度电路，最终输出所需的信号;另一种是运用上位机经过串口通讯对下位机的操控，下位机的单片机再操控液晶显现以及DDS芯片的作业。两种办法可以一起运用，灵敏地经过操控单片机，来操控DDS芯片发生相应波形。
2 信号发生器的硬件规划
2.1 信号发生器电源规划
如图2所示的电源规划，信号发生器的电源模块需求从外部供给5 V的电源，依据AD9854的参考资料可知AD9854电源供电是3.3 V，单片机STC12LE5A56S2所需电压也为3.3 V，两者之间就不需求进行电平转化，然后精简了一大部分电路，只需接入5 V外部电源，再经过117_3.3 V稳压芯片，将电压转化成3.3 V来为AD9854和单片机供电。因为AD98 54电源有数字电源和模仿电源部分，需求分隔进行供电，因而需求两个稳压模块来给AD9854这两部分进行供电。
2.2 信号发生的规划与完结
信号的发生与操控部分电路由单片机STC12LE5A56S2与DDS芯片AD9854组成，用户经过键盘输入的信号被STC12LE5A56S2接纳，并经其处理后将核算出的操控字传送给AD985 4，由AD9854发生频率起伏可控的信号。还可以经过PC机上的DDS波形发生器上位机发送指令来操控单片机来挑选AD9854的作业形式，在其形式下，完结相应的指令并输出波形。
AD9854的内部没有滤波器，因而需在其信号输出端接～个低通滤波器。滤波器的规划如图3所示。
体系设定最高60MHz时可以最低程度的下降AD9854内部体系时钟200MHz的搅扰，选用了具有较窄过渡带特性的椭圆滤波器。查找椭圆滤波器LC元件值表得出归一化的元件值，然后再转化为去归一化的元件值就是本文所用滤波器中的元件值。去归一化公式为：
其间，L’、C’为去归一化的元件值，fFS为频率标度系数，可以直接用2πfc表明。Z为阻抗标度系数，即Z=50。代入核算后各个元件值如表1所示。
2.3 人机交互电路规划
人机交互电路以单片机STC12LE5A56S2为中心，经过其操控液晶显现模块和键盘输入模块以及与PC机进行串口通讯。经过键盘输入指令给单片机 STC12LE5A56S2，然后来操控AD9854芯片作业，挑选相应的作业形式。也可以经过串口运用PC机上的DDS波形发生器上位机给单片机发送指令来操控AD9854芯片相关作业。如图4所示为在PC机上的DDS波形发生器上位机，单片机STC12LE5A56S2具有串口通讯的功用，运用时需连上其对应管脚，翻开串口，直接修正上位机内所想要修正的参数，即能操控单片机发送指令来操控DDS芯片作业。此上位机可修正当时形式下的频率相关参数以及扫频操控。该上位机软件还可以依据需求进行功用扩展。
3 信号发生器硬件完结
3.1 印刷电路板规划
整个体系所用的元器材都安排在一块印刷电路板(PCB)上，芯片既有直插式，也有贴片式，选用手动布局，布线选用最短途径规矩。混合信号电路PCB的规划很杂乱，元器材的布局、布线以及电源和地线的处理将直接影响到电路功用和电磁兼容功用。本板选用双面走线，所以两面的线尽量笔直，以避免总线间的电磁串扰。体系既有数字器材又有模仿器材，器材的布局上，遵从数字器材和模仿器材分隔摆放，输出模仿信号线最短输出、输入模仿信号线最短输入、模仿器材的模仿地以最短间隔到地的准则。
3.2 测验成果
下列图形是本规划发生的几种波形，丈量仪器为固纬示波器，型号为GDS-2000A-CN。
本规划所发生的正弦波的频率规模是2 Hz～60 MHz，图5所示为频率为20 MHz的正弦波。从波形可以看出频率准确度可以到达0.0005%，安稳度可以到达10—4，根本满足要求。
图6所示为扫频信号某一瞬间图形图，扫频规模为500 Hz～10 000 Hz，扫频步长为150 Hz。
图7所示为FSK调制信号，载波频率为100kHz，调制信号频率为1 kHz，从图中可以看出频率切换时波形的相位是接连的。
4 定论
本文选用DDS芯片AD9854为信号发生芯片，单片机STC12LE5A56S2为操控器，外接IO器材，合作上位机的运用，完结人机交互操控的办法，规划出一种结构简洁，功用优秀的信号发生器。可以极大便利地在上位机上输入参数以操控发生各种需求的波形。
