CN205029636U - 一种信号波形发生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种信号波形发生器，包括DDS芯片、单片机，DDS芯片为AD9850，所述的单片机为STC12C5A60S2，STC12C5A60S2管脚P1.1～P1.7分别连接AD9850模块的DIN、SCLK、CS、REST、FQUP、WCLK和串行数据线Data；STC12C5A60S2与键盘检测模块、液晶显示模块电连接，AD9850输出端OUT连接运算放大器放大后输出。其中，DDS芯片产生的信号波形，经过高速运算放大器可以放大其幅值，输出接口由继电器选择正弦或者方波中的其中一路；信号输出之前由电位器调节幅度，使其能够在0V～5V之间任意调节，由单片机内部的数模转换功能来测量电压计算出信号的峰峰值，并将波形、频率、峰峰值等信息显示在液晶显示模块液晶屏幕上。本装置结构简单，成体低，易调试。

Description

一种信号波形发生器

技术领域

本实用新型涉及发生器，确切地说是一种信号波形发生器。

背景技术

目前市场上的的波形发生器多为纯硬件的搭接而成，通常是单函数发生器而且频率不高，其工作不很稳定，不易调试。用集成电路芯片的函数发生器，可以达到很高的频率和产生多种波形的信号，但是电路复杂不易调试。利用单片机集成芯片的函数发生器，能产生多种波形，达到较高的频率，而且易于调试；利用专用直接数字合成DDS芯片的函数发生器，能产生任意波形并且达到很高的频率，但是成本高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种波形信号发生器，结构简单，成体低，易调试。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术手段：

一种信号波形发生器，包括DDS芯片，与DDS芯片电连接单片机，所述的DDS芯片为AD9850，所述的单片机为STC12C5A60S2，STC12C5A60S2管脚P1.1～P1.7分别连接AD9850模块的DIN、SCLK、CS、REST、FQUP、WCLK和串行数据线Data；STC12C5A60S2与键盘检测模块、液晶显示模块电连接，AD9850输出端OUT连接运算放大器放大后输出。

本信号发生器包括以下几个部分：DDS芯片、单片机、键盘检测模块、液晶显示模块以及运算放大模块。其中，DDS芯片产生的信号波形，经过高速运算放大器可以放大其幅值，输出接口由继电器选择正弦或者方波中的其中一路；信号输出之前由电位器调节幅度，使其能够在0V～5V之间任意调节，由单片机内部的数模转换功能来测量电压计算出信号的峰峰值，并将波形、频率、峰峰值等信息显示在液晶显示模块液晶屏幕上。本装置结构简单，成体低，易调试。

作为优选，本实用新型更进一步的技术方案是：

所述的键盘检测模块设有4个独立按键，4个独立按键分别与单片机的P2.1～P2.4引脚分别连接。改变频率必须有按键输入，4个独立按键用作输入；用于调节频率或波形。

所述的液晶显示模块为LCD12864，STC12C5A60S2与LCD12864通过8根并行数据线和3根控制线RS、RW、EN连接。

运算放大器为OPA695，OPA695应用到正向比例运放电路即可实现将1V峰峰值放大到5V峰峰值。

附图说明

图1为本实用新型的框架图。

图2是本实用新型一种具体实施方式的电路图。

附图标记说明：1－键盘检测模块；2－STC12C5A60S2；3－LCD12864；4－AD9850；5－运算放大器

具体实施方式

下面结合实施例，进一步说明本实用新型。

参见图1、图2可知，本实用新型的一种信号波形发生器，由DDS芯片，单片机、键盘检测模块1、液晶显示模块组成，DDS芯片为AD98504，单片机为STC12C5A60S22，STC12C5A60S22管脚P1.1～P1.7分别连接AD98504模块的DIN、SCLK、CS、REST、FQUP、WCLK和串行数据线Data；STC12C5A60S22与键盘检测模块1、液晶显示模块电连接，AD98504输出端OUT连接运算放大器5放大后输出。

键盘检测模块1设有4个独立按键，4个独立按键分别与单片机的P2.1～P2.4引脚分别连接。改变频率必须有按键输入，4个独立按键用作输入；用于调节频率或波形。

液晶显示模块为LCD128643，STC12C5A60S22与LCD128643通过8根并行数据线和3根控制线RS、RW、EN连接。

运算放大器5为OPA695，OPA695应用到正向比例运放电路即可实现将1V峰峰值放大到5V峰峰值。

本装置的组成部分及功能如下：

(1)DDS芯片AD98504，内含可编程DDS系统和高速比较器，可实现全数字编程控制的频率合成。可编程DDS系统的核心是相位累加器，由一个加法器和一个N位相位寄存器组成，N一般为24～32。每来一个外部参考时钟，相位寄存器便以步长M递加。相位寄存器的输出与相位控制字相加后可输入到正弦查询表地址上。正弦查询表包含一个正弦波周期的数字幅度信息，每一个地址对应正弦波中0°～360°范围的一个相位点。查询表把输入地址的相位信息映射成正弦波幅度信号，然后驱动DAC输出模拟量。

相位寄存器每过个外部参考时钟后返回到初始状态一次，相应地正弦查询表

每经过一个循环也回到初始位置，从而使整个DDS系统输出一个正弦波。输出的正弦波频率，其中fc为外部参考时钟频率。

AD98504采用32位的相位累加器将信号截断成14位输入到正弦查询表，查询表的输出再被截断成10位后输入到DAC，DAC再输出两个互补的电流。DAC满量程输出电流通过一个外接电阻RSET调节，典型值3.9千欧。将DAC的输出经低通滤波后接到AD98504内部的高速比较器上即可直接输出方波。在125MHz的时钟下,32位频率控制字可使AD98504输出频率分辨率达0.0291Hz。

(2)单片机STC12C5A60S22，宏晶科技生产的STC12C5A60S22/AD/PWM系列单片机是单时钟/机器周期(1T)的单片机，是低功耗/超强抗干扰/高速的最新的8051系列单片机，它的指令代码能够完全兼容传统8051，速度应经能够快8到12倍。它的内部集成专用复位电路MAX810，8路高速10位A/D，2路PWM，能够适应较强干扰的场所，采用STC12C5A系列单片机。

(3)键盘检测模块1为了尽可能简化外围电路，本设计按键功能仅用于调节频率或波形，因此系统采用4个独立按键。再在系统按键检测程序中延时消抖即可达到系统运行要求。

(4)液晶显示模块LCD128643点阵液晶显示模块就是由128*64个液晶显示点组成的一个128列*64行的阵列，所以也就叫成了12864。每个显示点都对应着有一位二进制数，0表示灭，1表示亮。存储这些点阵信息的RAM被称为显示数据存储器。如果要显示某个图形或汉字就是将相应的点阵信息写入到对应的存储单元中。这是为了为了使液晶点位置信息与存储地址的对应关系更直观关，将64*64液晶屏从上至下8等分为8个显示块，每块包括8行*64列个点阵。每列中的8行点阵信息构成一个8bits二进制数，存储在一个存储单元中。存放一个显示块的RAM区称为存储页。即64*64液晶屏的点阵信息存储在8个存储页中，每页64个字节，每个字节存储一列8行点阵信息。因此存储单元地址包括列地址(Yaddress,0～63)和页地址(Xpage,0～7)。

(5)运算放大器5模块由于AD98504输出波形幅度有限，仅靠调节Rset端的对地电阻，受到电流较小的限制，所以需要增加高速运算放大器5电路。市面上增益带宽积能够达到参数要求的并不多，经过实验验证多种型号之后选择OPA695这一型号，将其应用到正向比例运放电路即可实现将1V峰峰值放大到5V峰峰值。

本信号发生器包括以下几个部分：DDS芯片、单片机、键盘检测模块1、液晶显示模块以及运算放大模块。其中，DDS芯片产生的信号波形，经过高速运算放大器5可以放大其幅值，输出接口由继电器选择正弦或者方波中的其中一路；信号输出之前由电位器调节幅度，使其能够在0V～5V之间任意调节，由单片机内部的数模转换功能来测量电压计算出信号的峰峰值，并将波形、频率、峰峰值等信息显示在液晶显示模块液晶屏幕上。本装置结构简单，成体低，易调试。

由于以上所述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护不限于此，任何本技术领域的技术人员所能想到本技术方案技术特征的等同的变化或替代，都涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种信号波形发生器，包括DDS芯片，与DDS芯片电连接单片机，其特征在于:所述的DDS芯片为AD9850，所述的单片机为STC12C5A60S2，STC12C5A60S2管脚P1.1～P1.7分别连接AD9850的DIN、SCLK、CS、REST、FQUP、WCLK和串行数据线Data；STC12C5A60S2与键盘检测模块、液晶显示模块电连接，AD9850输出端OUT连接运算放大器放大后输出。

2.根据权利要求1所述的信号波形发生器，其特征在于：所述的键盘检测模块设有4个独立按键，4个独立按键分别与单片机的P2.1～P2.4引脚分别连接。

3.根据权利要求1所述的信号波形发生器，其特征在于：所述的液晶显示模块为LCD12864，STC12C5A60S2与LCD12864通过8根并行数据线和3根控制线RS、RW、EN连接。

4.根据权利要求1所述的信号波形发生器，其特征在于：运算放大器为OPA695。