基于SPCE061A與AD9851的低頻可控信號發生器設計

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1.1.5 幅度控制模塊

該模塊采用SPCE061A單片機控制正弦波幅度。SPCE061A自帶的ADC、DAC無需外部擴展，由AD9851輸出的正弦波信號通過信號抬高電路進入微處理器進行A/D轉換，將模擬信號轉換為數字信號送入DAC芯片AD7805，AD7805再將數字信號轉換為正弦波輸出。人機界面，單片機內部D/A將一定數字信號轉換為模擬電流輸出，輸出的電流信號再通過外部電路轉換為電壓輸出，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

鍵盤是人工干預單片機進行控制的重要手段，可以實現向單片機輸入數據、傳送命令、切換功能等。此模塊SPCE061A主要用于信號采集，并選用凌陽1×8 LED鍵盤模組，按鍵控制頻率步進及頻率選擇。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在單片機應用系統中構成良好的人機交互界面。

1.1.7 電源電路模塊

因為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，所以系統需要多個電源。采用可調三端穩壓器輸出3.3 V和15 V電壓供給DDS芯片及AD7502，用LM7905穩壓芯片提供+5 V穩定電壓，用LM7812芯片為THL4011提供12 V的穩定工作電壓。

1.2 軟件設計

系統軟件部分主要包括了具有友好界面的操作菜單、各種信號的設置和控制等。系統主要使用C語言編程，SPCE061A主程序用于控制AD9851頻率合成和人機對話控制。40位數據分五次發送，系統以按鍵形式控制信息輸入，單片機在獲取按鍵信息后，按照優先級別設計處理不同的狀態，按照如圖9所示的程序流程圖，對系統進行控制。從單片機程序主要負責波形信號的A/D轉換，然后通過7528由主程序控制輸出信號電壓峰峰值。主次分明的設計，使層次化程序的通用性與適應性進一步增強。在人機界面上，力求界面的防彈性，做到輸入錯誤的保護，使整個系統的操作十分人性化。

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2 測試數據結果與分析

當接1 kΩ負載時，輸出三類波形在不同頻率下的電壓幅值變化測試結果如表1～3所列。

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由以上測試數據看見當帶1 kΩ負載時，輸出電平幅值除方波外滿足幅度Vpp=(0～5 V)±0.1 V，而電壓均出現一定誤差。

在輸出為50 Ω負載的條件下，對輸出信號頻率做步進測試，經測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范圍內頻率步進10 Hz，測試數據結果如表4所列。

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在10 kHz～1 MHz范圍內步進1 kHz，測試數據如表5所列。

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由以上測試結果可知，系統在帶負載能力上效果良好。在輸出為50 Ω負載條件下效果明顯。且在10 kHz～1 MHz頻率范圍內系統驅動能力強，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，本設計符合性能指標要求，且輸出波形平滑，無明顯失真。在實際應用中，有一定的使用和推廣價值。