CN106681426A - 一种基于dds技术的简易经济型波形发生器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于DDS技术的简易经济型波形发生器，属于波形发生器领域。该基于DDS技术的简易经济型波形发生器包括单片机控制模块以及分别与所述单片机控制模块连接的稳压电源模块、外部通信模块、键盘输入模块、液晶显示模块、波形信号产生模块、DAC模块、TTL电平输出模块；所述波形信号产生模块连接低通滤波器，所述低通滤波器连接功率放大器；所述波形信号产生模块接受所述单片机控制模块的指令，产生正弦波和三角波或者方波；所述低通滤波器对波形信号产生模块产生的信号进行低通滤波；所述键盘输入模块用于输入待产生信号的频率、幅度以及波形；所述液晶显示模块显示波形发生器产生的波形、频率、幅度。
Description
技术领域
本发明属于波形发生器领域，具体涉及一种基于DDS技术的简易经济型波形发生器，适用于电子电路的性能试验、参数测量或教学实验演示，中学、大中专院校的教学实验，能产生幅度和频率分别可调的方波、正弦波、三角波三种基本波形，并能产生占空比可调的TTL信号。
背景技术
信号发生器在自动化测量等领域发挥着越来越重要的作用。方波和正弦波信号通常作为标准信号，用于电子电路的性能试验或参数测量。信号发生器在教学实验中应用尤其广泛，但目前实验室的波形发生器主要是购买的精密仪器或超精密仪器，不但任意函数波形发生、编程等功能不能完全发挥出来，而且价格昂贵，体积大，造成不必要的资源浪费。因此在教学实验中急需一种经济型、体积小、能满足常用信号输出、适合教学实验用的信号发生器。
国内信号发生器通常使用多个分立的锁相环元件，电路复杂、精度低、易受外界环境影响，而且信号的建立时间长而动态范围较小。直接数字频率合成(DDS)技术将先进的数字处理技术与方法引入信号合成领域，采用高速数字电路和高速D/A转换技术，具有频率转换时间短、频率分辨率高、频率稳定度高、输出信号频率和相位可快速程控切换等优点。国外大部分著名的仪器公司采用DDS技术研制信号发生器，而国内在这一技术方面的研究较少。尽管部分参考文献讨论了DDS技术，但在产品制造方面，用DDS技术实现的成型信号发生器却非常少。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种基于DDS技术的简易经济型波形发生器，在满足高校实验室的要求同时，降低成本。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种基于DDS技术的简易经济型波形发生器，包括单片机控制模块以及分别与所述单片机控制模块连接的稳压电源模块、外部通信模块、键盘输入模块、液晶显示模块、波形信号产生模块、DAC模块、TTL电平输出模块；所述波形信号产生模块连接低通滤波器，所述低通滤波器连接功率放大器；
所述波形信号产生模块接受所述单片机控制模块的指令，产生正弦波和三角波或者方波；
所述低通滤波器对波形信号产生模块产生的信号进行低通滤波；
所述键盘输入模块用于输入待产生信号的频率、幅度以及波形；
所述液晶显示模块显示波形发生器产生的波形、频率、幅度；
所述外部通信模块与PC机连接，使得单片机控制模块能够接受PC机的控制。
所述单片机控制模块采用单片机AT89S52；
所述单片机AT89S52的引脚40引脚20分别连接所述稳压电源模块的正负输出极；
所述单片机AT89S52的引脚P0.7连接所述键盘输入模块；
所述单片机AT89S52的引脚P2、引脚P3.5、引脚P3.6、引脚P3.7连接所述液晶显示模块；
所述单片机AT89S52的引脚P3.0、引脚P3.1连接所述外部通信模块；
所述单片机AT89S52的引脚P0、引脚P1连接所述波形信号产生模块；
所述单片机AT89S52的引脚7、引脚8、引脚9连接14ISP下载接口电路；
在所述单片机AT89S52的引脚P0和引脚P1连接有上拉电阻。
所述的波形信号产生模块采用DDS芯片AD9834，通过三根数据线FSYNC、SCLK、SDATA分别与单片机的引脚34、引脚35、引脚36连接；
所述DDS芯片AD9834的参考时钟为75MHz；
所述DDS芯片AD9834的引脚19产生正弦波和三角波；
所述DDS芯片AD9834的引脚16产生方波，所述引脚16连接反相器；
所述反相器采用LN74SZ04反相器芯片。
所述的稳压电源模块包括三端稳压器78L05和三端稳压器7905；
所述三端稳压器78L05和三端稳压器7905的输出端分别连接一个10uF的电容C2、C6和一个0.1uF电容C1、C5；
在所述三端稳压器78L05和三端稳压器7905的输入端分别连接一个二极管；
采用小电感L1、L2隔离模拟电源AVDD、模拟地AGND与数字电源DVDD、数字地DGND。
所述DAC模块通过单片机AT89S52的引脚33驱动DDS芯片AD9834的FS ADJUST引脚实现输出信号幅度的调整；
所述DAC模块采用12位AD5620，通过一个串联电阻驱动AD9834的FS ADJUST引脚，从而决定满量程DAC电流的幅度。
所述TTL电平输出模块包括依次连接的DAC模块、高速比较器和信号调理模块；该DAC模块采用12位AD5620，其连接单片机AT89S52的引脚P1.0、引脚P1.1、引脚P1.2，单片机AT89S52的输出经过该DAC模块获得直流电平；
所述高速比较器采用AD790，通过AD790产生一个占空比可调的TTL信号；
将AD790芯片的引脚7产生的TTL信号经过信号调理模块进行采集后连接到单片机AT89S52的引脚10。
所述低通滤波器采用30MHz的5阶巴特沃斯低通滤波器。
所述功率放大器采用电压反馈运算放大器OPA690。
所述键盘输入模块采用带按键的数字旋钮编码开关EC11；
所述EC11的引脚A、引脚B分别连接单片机AT89S52的引脚13、引脚12，所述EC11的引脚KEY0连接AT89S52的引脚32。
所述液晶显示模块采用LCD1602。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明系统采用了AD公司的优质DDS芯片AD9834，通过单片机控制器AT89S52的控制，设计了一种能产生幅度和频率分别可调的方波、正弦波、三角波三种波形的高精度、小体积、结构简单、易于操作的波形发生器，并能产生占空比可调的TTL信号。波形发生器硬件电路结构简单，程序稳定可靠。整个系统具有频率精度高，频率范围宽，操作快捷方便等优点。系统设计的波形输出最高频率为20MHz，满足了高校实验室对输出波形频率的要求。
附图说明
图1为波形发生器系统设计框图。
图2为稳压电源电路图。
图3为AT89S52单片机核心电路图。
图4为AD9834模块电路图。
图5为AD5620电路图。
图6为三角波信号产生TTL信号原理图。
图7为TTL信号产生电路图。
图8为DDS信号放大电路图。
图9为LCD与单片机的接口电路图。
图10为EC11与单片机的接口电路图。
图11为5阶巴特沃斯低通滤波电路图。
图12为主程序流程图。
图13为输出频率1KHz滤波前后波形对比图。
图14为输出频率20MHz滤波前后波形对比图。
图15为输出频率误差改进前后对比图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
本发明设计对于降低信号发生器的购置成本、提高仪器使用效率和学生实验人均台/套数，具有较大的现实意义。
本发明主要解决的技术问题是基于DDS技术设计一种经济型、体积小、能满足常用信号输出、适合教学实验用的信号发生器。该产品在满足高校实验室的要求同时，去掉了其他不常用功能，降低了成本。
本发明一种基于DDS技术的简易经济型波形发生器，如图1所示，所述波形发生器主要由稳压电源模块、单片机控制模块、波形信号产生模块、低通滤波模块、DAC模块、功率放大模块、TTL电平输出模块、键盘输入模块、液晶显示模块、外部通信模块、信号调理模块等模块组成。所述波形发生器软件设计采用模块化设计思想，用汇编语言和C语言混合编程实现波形信号发生控制。其中所述稳压电源模块，正负输出极分别连接单片机AT89S52的40、20引脚，以及为AD5620、AD790、OPA690等整个电路元件提供稳定电压；所述单片机控制模块是整个波形发生器的控制中心，控制所述键盘输人模块(采用带按键的数字旋钮编码开关EC11(与单片机AT89S52的P0.7引脚相连)、所述液晶显示模块(分别与单片机AT89S52的P2口、P3.5、P3.6、P3.7引脚相连)、所述外部通信模块(分别与单片机AT89S52的P3.0、P3.1引脚相连)以及所述波形信号产生模块(分别与单片机AT89S52的P0口、P1口引脚相连)；所述波形信号产生模块接受所述单片机控制模块的指令，改变输出信号的波形、频率、输出幅度等；所述低通滤波模块对波形信号产生模块产生的信号进行低通滤波，减小波形失真；所述键盘输人模块可以手动输入待产生信号的频率、幅度以及波形等控制指令；所述液晶显示模块显示波形发生器产生的波形、频率、幅度等参数；所述外部通信模块与PC机连接，使得单片机可以接受PC机的控制，实时改变控制参数；所述信号调理模块对通过高速比较器产生的TTL信号做进一步的整形调理，如滤波、放大等处理，完成信号的输出。所述波形发生器软件设计采用模块化设计思想，用汇编语言和C语言混合编程实现波形信号发生控制。所述波形发生器控制算法上采用频率控制字的四舍五入算法，可以减小由于舍去小数部分而导致的频率误差。
所述的稳压电源模块为整个电路提供稳定电压，通过三端稳压器78L05和7905获得±5V电压源，该电路增加了滤波、反接保护及隔离元件。芯片输入和输出连接滤波电容(C1、C2、C5、C6)、过保护二极管(D1、D2)后与三端稳压器芯片输入端连接。作为对本技术方案的进一步优化，如图2所示，所述稳压电源模块中，三端稳压器78L05和7905输出端分别接一个10uF的电容C2、C6和一个0.1uF电容C1、C5，起到滤波和阻尼的作用。在输入端连接一个二极管，保证不会因稳压芯片接反而造成烧毁稳压芯片。由于波形发生器系统是模数混合系统，因此应将模拟电源AVDD、模拟地AGND与数字电源DVDD、数字地DGND分开，本发明中用小电感L1、L2进行隔离。
所述的单片机控制模块选用8位微控制器AT89S52，主要实现的功能是控制字的计算、数据传输以及定时功能，不需要复杂的操作功能，从性价比考虑，选择AT89S52单片机即可实现上述功能，降低了成本。作为对本技术方案的进一步优化，如图3所示，所述单片机控制模块，其P0口和P1口作为通用输入和输出接口分别跟芯片AD9834、AD5620、EC11相关引脚相连，P2口作为数据线与液晶模块LCD1602相关引脚连接，P3口的部分引脚作为控制引脚。除了时钟电路(连接AT89S52的18、19引脚)、复位电路(连接AT89S52的9引脚)外，系统设计了ISP下载接口电路(连接AT89S52的7、8、9、14引脚)，方便后续程序的升级。为了增强接口的驱动能力，P0口和P1口加上了上拉电阻。
所述的波形信号产生模块采用AD公司的优质DDS芯片AD9834，通过三根数据线FSYNC、SCLK、SDATA分别与单片机的34、35、36引脚连接，按照一定的时序，实现单片机与AD9834的控制。作为对本技术方案的进一步优化，如图4所示，所述波形信号产生模块中DDS芯片AD9834参考时钟为75MHz。计算可得频率分辨率为0.28Hz＜0.3Hz，满足设计技术指标要求。正弦波和三角波由AD9834的19引脚产生。AD9834片内还集成一个比较器，可以将本身产生的正弦波输入该比较器以产生方波输出，所述信号发生器的方波依此原理由16引脚产生。由于AD9834片上比较器性能不是很好，因此在比较器输出端接一个反相器(因为方波的产生是由正弦波经过片内集成的比较器产生的，但输出方波不理想，因此外加了一个反相器来进一步整形。)，在提高信号质量的同时增大驱动能力。本发明选用LN74SZ04反相器芯片。对AD9834控制寄存器的写入是通过三线串行SPI接口，串行接口工作最高时钟速率可达40MHz。因此，本发明AD9834与单片机的连接方式只需要三根数据线FSYNC、SCLK、SDATA分别与单片机的34、35、36引脚连接，按照一定的时序，实现单片机与AD9834的控制。信号的产生由AT89S52单片机和AD9834模块共同来完成，用户通过键盘将频率输送到单片机，单片机内部经过运算，将频率值经过处理后转化为控制字，将控制命令发送给AD9834，由AD9834产生频率可控的波形信号。
作为对本技术方案的进一步优化，所述低通滤波模块采用30MHz的5阶巴特沃斯低通滤波器，如图11所示，使信号波形失真度大大减少。本发明将信号发生器的输出频率限制为小于参考时钟频率的33％，从而避免产生位于或接近目标输出频段的混叠信号。此做法可以简化时钟发生器应用所需外部滤波器的复杂度，并降低相关成本。由于本系统参考时钟为75MHz，因此输出频率限制为20MHz，小于参考时钟频率的33％。另外，DDS采用全数字技术，因而不可避免会存在杂散干扰，直接影响输出信号的质量。为了滤除AD9834每次转换出现的所有杂波，在后级加上低通滤波模块，大大减少信号波形失真度。
所述的DAC模块通过AT89S52的33引脚驱动AD9834的FS ADJUST引脚实现输出信号幅度可调，是利用低功耗DAC来设置满量程电流以调制输出信号的幅度。作为对本技术方案的进一步优化，所述DAC模块采用12位AD5620，如图5所示，通过一个串联电阻(见图4，为计算出的固定电阻，值为6.8K)驱动AD9834的FS ADJUST引脚，从而决定满量程DAC电流的幅度。改变DAC输出电压VDAC将改变满量程电流，从而改变AD9834的电压输出，使得输出波形幅度大小改变。当VDAC＝0V时，满量程输出电流达到最大，AD9834的电流约在0.16mA-3.12mA之间变化。负载电阻为200Ω时，AD9834的输出电压约在0.032V～0.624V之间变化。提高VDAC将降低AD9834的满量程输出电流。当VDAC等于1.20V时，达到最小满量程电流。
如图8所示，所述的功率放大模块(即图1中的放大器)是为了得到一个占空比精度较高的TTL信号，对产生的正弦波信号和三角波信号进行放大处理，再进行比较。作为对本技术方案的进一步优化，所述功率放大模块选用OPA690放大AD9834产生的正弦波信号和三角波信号，再进行比较。OPA690为电压反馈运算放大器，±5V供电情况下，其单位增益带宽达500MHz，适合本系统的宽带放大要求，且输出电流可达190mA，还能满足一定的带负载能力要求。
如图6所示，所述的TTL电平输出模块是借助已经产生的三角波信号，通过高速比较器，将三角波信号转变为脉冲信号。用三角波来产生TTL信号可以得到一个占空比与比较电平的很简单的线性关系，大大简化了控制算法。作为对本技术方案的进一步优化，所述TTL电平输出模块采用三角波与比较直流电平，如图7所示，该直流电平是通过单片机输出经过DAC芯片AD5620模块获得，AD5620模块连接单片机AT89S52的P1.0、P1.1、P1.2引脚。通过一个高速比较器AD790来产生一个占空比可调的TTL信号。AD790高速比较器，单电源+5V供电，其响应速度最大为45ns，因此，输出TTL信号频率可达到最大为20MHz，满足常用实验要求。比较直流电平由DAC产生，选用12位AD5620芯片。产生的方波还需进一步整形调理，满足TTL信号要求。采用闭环方式，对产生的TTL信号的占空比进行检测，如图7所示，对AD790芯片的7引脚产生的TTL信号进行采集后连接单片机AT89S52的10引脚，反馈后与设定值进行比较，再对比较电平做出相应的变化，以提高占空比的精度。
作为对本技术方案的进一步优化，所述键盘输入模块系统采用1个带按键的数字旋钮编码开关EC11，如图10所示，EC11的A、B引脚连接单片机AT89S52的13、12引脚，EC11的KEY0引脚连接AT89S52的32引脚。EC11的A、B两端，也就是1脚和2脚的输出脉冲存在相位差，通过相位差可以判断左右旋转方向，左右旋转分别表示调整频率的增减和幅度的增减。当B端为高电平时，如果A端为高电平，表示左旋转，则为频率或幅度减小；如果A端为低电平，表示右旋转，则为频率或幅度增加(B端一直为高电平)。当编码开关按下时，则4、5引脚连通，EC11的5引脚KEY0为低电平。本发明按下功能设置为光标的移动及波形选择。
作为对本技术方案的进一步优化，所述液晶显示模块选用LCD1602，为2×16字符型液晶，内部带有字库，字符亮度可调节，供电电压为5V。液晶屏的8路数据线与单片机的P2口相连，如图9所示，RS、R/W、E分别与单片机的P3.5、P3.6、P3.7相连，V接一个10kΩ滑动变阻器然后接地，用于调节显示器的亮度。
作为对本技术方案的进一步优化，所述的基于DDS技术的简易经济型波形发生器，按系统功能将整个程序分成若干个模块，每个程序模块完成特定的计算、处理或控制功能。本发明软件由系统初始化程序、按键选择程序、频率加减程序、AD9834控制程序、信号幅度调解程序、TTL占空比控制程序、显示子程序等模块组成。通过按键选择波形频率及幅度，生成频率控制字，经串行方式送入DDS，合成用户所需的频率，并通过程序实现频率的显示。软件设计中用C语言编写嵌入式控制算法应用，而用汇编语言编写与时间有关的部分。按系统功能将整个程序分成若干个模块，每个程序模块完成特定的计算、处理或控制功能。
作为对本技术方案的进一步优化，所述的基于DDS技术的简易经济型波形发生器，如图12所示，主程序流程如下：
先进行系统初始化，包括LCD显示初始化、AD9834初始值的设定。在上电后，要对AD9834进行复位，使相应的内部寄存器清零，为避免误输出，在AD9834初始化过程中，复位控制位必须一直保持为高。通过LCD的菜单与按键的配合，对输出的信号参数进行选择，在单片机内部对输入的信号进行预处理。①若为正弦波和三角波信号，则向AD9834写入信号类型、频率和相位数据，通过改变AD5620输出电压VDAC来改变满量程电流，从而改变AD9834的电压输出，使得输出波形幅度大小改变；②若为TTL信号，则先向AD9834写入三角波的频率数据，再通过改变DAC芯片AD5620的输出电压，来改变与占空比对应的比较电平值，再通过检测占空比对产生的TTL信号的占空比进行检测，反馈后与设定值进行比较，实现闭环控制。
作为对本技术方案的进一步优化，所述的基于DDS技术的简易经济型波形发生器，由于控制器采用浮点运算出控制字后取整数，因此须转换成整形数据，略掉小数部分，如果小数部分大于0.5，则会产生较大误差，控制字最大误差可以接近1，导致输出频率误差达到一个频率分辨率0.28Hz。本发明控制算法上采用频率控制字的四舍五入算法，可以减小由于舍去小数部分而导致的频率误差。
根据本发明实施例，进行了信号失真度实验和频率误差实验，并进行了分析。
⑴信号失真度实验及分析
本系统的频率合成基于ROM查表法，由原理可知，频率控制字决定输出频率。同时也决定合成信号的采样点数，频率控制字改变，则输出信号的波形失真度也会变化。此外杂散噪声也影响波形失真度，本发明通过低通滤波器对杂散噪声进行处理，图13、14分别为输出频率为1KHz和20MHz滤波前后的正弦波形试验对比图，图中上、下波形分别是滤波后和滤波前的波形。从图中可以看出，采用低通滤波的效果可以满足要求。而且通过试验会发现，随着输出频率的提高，滤波前的波形质量会逐渐下降，到达限定的最大输出频率20MHz时，质量最差。由于本发明将所选输出频率限制为小于参考时钟频率的33％，因此即便是输出频率达到最大输出频率20MHz时，采用简单、低成本的5阶巴特沃斯低通滤波器就可以达到很好的效果。
⑵频率误差实验及分析
在实际控制中，由于控制器采用浮点运算出控制字后取整数，因此须转换成整形数据，略掉小数部分，如果小数部分大于0.5，则会产生较大误差。采用四舍五入算法，可以减小由于舍去小数部分而导致的误差。控制字最大误差可以接近1，导致输出频率误差达到一个频率分辨率0.28Hz。图15为改进前后输出频率误差对比图，可以看出效果显著。
综上所述，本发明设计基于DDS技术研制的经济型波形发生器，精度高、体积小、结构简单、易于操作。能产生幅度和频率分别可调的正弦波、方波与三角波，并能产生占空比可调的TTL信号。实验结果表明，波形发生器硬件电路结构简单，程序稳定可靠，满足技术要求指标。
上述技术方案只是本发明的一种实施方式，对于本领域内的技术人员而言，在本发明公开了应用方法和原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施方式所描述的方法，因此前面描述的方式只是优选的，而并不具有限制性的意义。
Claims (10)
1.一种基于DDS技术的简易经济型波形发生器，其特征在于：所述基于DDS技术的简易经济型波形发生器包括单片机控制模块以及分别与所述单片机控制模块连接的稳压电源模块、外部通信模块、键盘输入模块、液晶显示模块、波形信号产生模块、DAC模块、TTL电平输出模块；所述波形信号产生模块连接低通滤波器，所述低通滤波器连接功率放大器；
所述波形信号产生模块接受所述单片机控制模块的指令，产生正弦波和三角波或者方波；
所述低通滤波器对波形信号产生模块产生的信号进行低通滤波；
所述键盘输入模块用于输入待产生信号的频率、幅度以及波形；
所述液晶显示模块显示波形发生器产生的波形、频率、幅度；
所述外部通信模块与PC机连接，使得单片机控制模块能够接受PC机的控制。
2.根据权利要求1所述的基于DDS技术的简易经济型波形发生器，其特征在于：所述单片机控制模块采用单片机AT89S52；
所述单片机AT89S52的引脚40引脚20分别连接所述稳压电源模块的正负输出极；
所述单片机AT89S52的引脚P0.7连接所述键盘输入模块；
所述单片机AT89S52的引脚P2、引脚P3.5、引脚P3.6、引脚P3.7连接所述液晶显示模块；
所述单片机AT89S52的引脚P3.0、引脚P3.1连接所述外部通信模块；
所述单片机AT89S52的引脚P0、引脚P1连接所述波形信号产生模块；
所述单片机AT89S52的引脚7、引脚8、引脚9连接14ISP下载接口电路；
在所述单片机AT89S52的引脚P0和引脚P1连接有上拉电阻。
3.根据权利要求2所述的基于DDS技术的简易经济型波形发生器，其特征在于：所述的波形信号产生模块采用DDS芯片AD9834，通过三根数据线FSYNC、SCLK、SDATA分别与单片机的引脚34、引脚35、引脚36连接；
所述DDS芯片AD9834的参考时钟为75MHz；
所述DDS芯片AD9834的引脚19产生正弦波和三角波；
所述DDS芯片AD9834的引脚16产生方波，所述引脚16连接反相器；
所述反相器采用LN74SZ04反相器芯片。
4.根据权利要求3所述的基于DDS技术的简易经济型波形发生器，其特征在于：所述的稳压电源模块包括三端稳压器78L05和三端稳压器7905；
所述三端稳压器78L05和三端稳压器7905的输出端分别连接一个10uF的电容C2、C6和一个0.1uF电容C1、C5；
在所述三端稳压器78L05和三端稳压器7905的输入端分别连接一个二极管；
采用小电感L1、L2隔离模拟电源AVDD、模拟地AGND与数字电源DVDD、数字地DGND。
5.根据权利要求4所述的基于DDS技术的简易经济型波形发生器，其特征在于：所述DAC模块通过单片机AT89S52的引脚33驱动DDS芯片AD9834的FS ADJUST引脚实现输出信号幅度的调整；
所述DAC模块采用12位AD5620，通过一个串联电阻驱动AD9834的FS ADJUST引脚，从而决定满量程DAC电流的幅度。
6.根据权利要求5所述的基于DDS技术的简易经济型波形发生器，其特征在于：所述TTL电平输出模块包括依次连接的DAC模块、高速比较器和信号调理模块；该DAC模块采用12位AD5620，其连接单片机AT89S52的引脚P1.0、引脚P1.1、引脚P1.2，单片机AT89S52的输出经过该DAC模块获得直流电平；
所述高速比较器采用AD790，通过AD790产生一个占空比可调的TTL信号；
将AD790芯片的引脚7产生的TTL信号经过信号调理模块进行采集后连接到单片机AT89S52的引脚10。
7.根据权利要求6所述的基于DDS技术的简易经济型波形发生器，其特征在于：所述低通滤波器采用30MHz的5阶巴特沃斯低通滤波器。
8.根据权利要求7所述的基于DDS技术的简易经济型波形发生器，其特征在于：所述功率放大器采用电压反馈运算放大器OPA690。
9.根据权利要求8所述的基于DDS技术的简易经济型波形发生器，其特征在于：所述键盘输入模块采用带按键的数字旋钮编码开关EC11；
所述EC11的引脚A、引脚B分别连接单片机AT89S52的引脚13、引脚12，所述EC11的引脚KEY0连接AT89S52的引脚32。
10.根据权利要求1至9任一所述的基于DDS技术的简易经济型波形发生器，其特征在于：所述液晶显示模块采用LCD1602。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN111130509A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-05-08 | 浙江机电职业技术学院 | 一种基于dds技术的音频扫频信号发生器 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000183654A (ja) * | 1998-12-17 | 2000-06-30 | Hioki Ee Corp | 波形生成装置 |
| CN202150069U (zh) * | 2011-07-29 | 2012-02-22 | 南京信息工程大学 | 一种dds信号发生器 |
| CN203720587U (zh) * | 2014-01-21 | 2014-07-16 | 南京信息工程大学 | 一种基于dds技术的波形发生装置 |
| CN204408295U (zh) * | 2015-04-01 | 2015-06-17 | 聊城大学 | 一种dds波形发生器 |
| CN104821803A (zh) * | 2015-04-01 | 2015-08-05 | 聊城大学 | 一种简易dds波形发生器及dds波形发生方法 |
-
2017
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000183654A (ja) * | 1998-12-17 | 2000-06-30 | Hioki Ee Corp | 波形生成装置 |
| CN202150069U (zh) * | 2011-07-29 | 2012-02-22 | 南京信息工程大学 | 一种dds信号发生器 |
| CN203720587U (zh) * | 2014-01-21 | 2014-07-16 | 南京信息工程大学 | 一种基于dds技术的波形发生装置 |
| CN204408295U (zh) * | 2015-04-01 | 2015-06-17 | 聊城大学 | 一种dds波形发生器 |
| CN104821803A (zh) * | 2015-04-01 | 2015-08-05 | 聊城大学 | 一种简易dds波形发生器及dds波形发生方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111130509A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-05-08 | 浙江机电职业技术学院 | 一种基于dds技术的音频扫频信号发生器 |
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