【基于DDS的信号源设计11000字（论文）】

山西大学商务学院本科设计.引言1.1研究背景与意义信号源是一种应用广泛的电子仪器，可以根据系统的要求产生不同的波形信号，并实时改变频率、幅度和相位。信号源也称为信号发生器。根据产生的信号类型，信号发生器可分为函数信号发生器、脉冲信号发生器等。如今，信号发生器广泛应用于多个领域，最常见的本地时间是测量无线电台和对讲机的灵敏度。脉冲信号发生器可用于医疗领域；噪声信号发生器可以产生随机信号，测量网络中输出信号和输入信号之间的互相关函数，实现网络冲激响应函数；方波信号发生器可形成一次信号，正弦信号发生器可用于实验室学生的实验。在科学技术飞速发展的时代，数字信号发生器已逐渐取代传统的模拟信号发生器。近年来，随着对数电学研究的深入，DDS产生的最高频率几乎达到了锁相频率合成器的水平，该技术主要应用于雷达、导航、遥控遥测、通信、电子对抗等工业领域。集成电路中经常使用信号源产生的模拟信号来代替前端集成电路中的实际工作信号，为后端集成电路设计提供理想的信号。可根据不同的应用目的设置不同的信号源特征参数类型。在不同的应用场合，它可以方便地模拟不同信号类型的模拟信号，特别适用于电子产品开发和集成电路设计实验。在集成电路的设计和测试中，我们不仅可以准确地评估这些信号如何处理集成电路的基本功能和电路特性，还可以通过电路测量、电路输入比较和输出电路信号分析来评估它们是否能满足电路设计的要求。数字信号源的用途主要包括产生各种数字和模拟调制信号等数字通信领域。在生活中，我发现大多数信号发生器都是按钮式的。虽然增加了步进功能，但这种切换频率的方法仍然很麻烦，浪费时间。因此，希望在此基础上增加语音识别功能，可以输入所需信号的频率，并直接广播所需频率。至于语音识别模块，市场上的厂商都是为智能家居设计的，这与我目前需要的语音识别模块并不完全一致，所以我们需要研究和改进现有的语音识别模块。随着微电子技术的飞速发展，DDS的性能不断提高。1.2数字信号源的发展历史20世纪90年代以来，直接数字频率合成（DDS）技术逐渐发展成为一种专用的DDS芯片。由专用DDS芯片和微处理器构成的信号源，不仅可以产生正弦波、三角波、方波等常规波形，还可以产生带宽大、频率精度高的任意波形。21世纪。21世纪，随着电子技术的飞速发展，集成电路的研究也不再过时。嵌入式处理器正变得越来越成熟。大多数大型可编程数字逻辑器件和嵌入式处理器都可以集成到可编程逻辑器件（PLD）中，实现一个完整的数字处理系统和信号源。当技术成熟时，程序的信号源产生的信号的幅度、频率等参数都受到控制，无需增加产生矢量信号的硬件成本，因此，可以通过修改软件程序实现矢量信号的合成，而不增加硬件成本。国外现有的激光时钟信号发生器是一种用于控制脉冲激光束产生的激光时钟发生器。这种控制信号源通常用于一些大型数字手表产品中。所有控制都与控制器生成的数字时钟控制信号同步，以方便各种算术运算。家庭中的许多数字通信产品必须具有时钟的自动控制，否则会导致数字设备故障。自动时钟控制可以精确地处理每个数字信号，以确保数字信号的传输没有错误。用于声音应用的双通道DDS信号发生器采用直接数字合成原理，由单片机软件实现。双通道sigma-delta-DA转换器用于广播模拟信号。该信号源可以产生两个不同频率、可调倒数切换的谐波信号，提供自动频率调谐和信号突发模式，并通过音频分析仪测量样本的参数。该发生器可以在实验室中使用，所设计的硬件可以作为开发信号合成算法的平台。通用低频发生器可以解决电疗中径向力的形成问题。该发生器的理论基础是电流是一个具有正弦波波前和指数下降的脉冲序列。这种电流的形成是通过调节通用发电机的谐波信号来调节的，每一步都有一个特殊的转换功能，通过对流变载流器和调制信号的形式和数学模型的分析，可以确定用于调制器的控制信号的参数，以及过渡部分上变换函数的表达式，假设具有相似频谱的动态电流具有生物医学等效性，并通过给定的动态电流的影响来增加必要的治疗效果。近年来，我国科学技术发展相对较快，电子测量仪器的性能有了很大提高，体积缩小，可以在多个场景中使用，因此这类设备可以在我国得到广泛应用。目前，许多工业应用都需要低频数字信号源，从工业基站或现场卡车设计到相关部件的开发和设计、测试和量产、EMC或现场测试，以准确测试整个系统的频率特性，重点必须放在确保系统输出的振幅和频率特性应平坦，输出波形小，失真低。此外，高频信号源和功能波形信号源也是常见的信号源。高频信号源通常需要一个称为LC型的调谐频率振荡器，频率信号可以从调谐振荡电容器的刻度中准确读取。其主要研究目的之一是作为测量不同信号接收机的主要技术指标。函数波形信号源的频率范围非常大，可以从几毫微微赫兹甚至十几微赫的一阶极低滤波频率扩展到数万兆赫。它们不仅用于工业测试、电子通信、仪表和自动控制测量系统，还广泛应用于其他非工业电工测量技术。扫频发生器的工作频率可分为无线扫频器、电子扫频器和电子频率控制。除了连续的频率波动外，仪器还可以通过键盘遥控、门控制或无线触发进行操作。对电子电路中的某些参数进行测量，如扫描电压表、测量电路中的噪声等。，必须提供满足规定技术条件的电信号，以模拟实际工作中被测设备的励磁信号。可编程电视测试信号发生器：用于电视信号测试，视频信号输出0～1V，精度±1%。1.3DDS技术的发展现状随着超大规模集成电路合成技术的飞速发展，数字频率合成技术也取得了飞跃性的发展。它在相对带宽、变频时间、相位连续性、正交输出、高分辨率和集成度等性能指标上远远超过了传统技术。自20世纪80年代末以来，DDS的结构发生了变化，并对其输出频率、假相位噪声和功耗进行了分析。值得注意的是，与以前的产品相比，集成等性能指标有了显著提高，并出现了一批优秀的产品。国外著名的DDS芯片主要有AD9850、AD9851、Q2220等，AD9850采用CMOS工艺，工作电压约3.3V。这是典型的低功率机组，功率约为155mw，工作温度为0-50℃。它此外，该系统以累加器为主要单元，其主要功能是对输入信号进行累加。由于AD9851芯片的串行接口控制功能操作简单，因此可以使用8位并行或多个串行控制端口，通过输入数据频率和信号相位直接控制数据。近年来，直接数字频率合成技术已应用于电子产品的各个领域。随着无线接入技术的发展以及现代军事、国防和航天技术的不断创新和进步，频率合成器的发展受到世界各国的高度重视。所有这些社会需求以及微电子技术、计算机技术和信号处理技术的不断发展，极大地推动了频率合成器技术的发展。2.方案论证本设计使用的模块主要包括主控制器模块、系统稳压器模块、DDS稳压器模块、语音识别模块、DDS模块、串口模块、显示模块和频率控制模块。如图1所示：系统稳压模块系统稳压模块DDS稳压模块显示模块主控制器模块频率控制模块DDS模块串口模块图1系统原理图2.1主控制器方案一：本设计采用SPCE061A单片机作为主控制器。凌阳公司生产的16位MCU有其优缺点。与其他MCU相比，它具有许多优点，功耗低，因此也提高了该MCU的抗干扰能力，使其信号不易受到自身和外界的干扰；与其他类型单片机的下限电压3~6V相比，该单片机作为芯片使用的电源下限为1~2V，下限电压很低。可以看出，它对张力的需求较低，而市场需求较高。低噪声、高可靠性意味着它能适应恶劣的工作环境，目的是提高单片机的抗电磁干扰能力。当然，大容量的量化也是优势之一。除了上述优点外，它还有很多缺点：体积小、引脚大，决定了串行端口的数量少，而且其相对老式的处理速度太慢，无法满足本设计的速度要求。方案二：本设计以AT89S52单片机为主控制器，完成本设计的数据处理、DDS频率输出控制、键盘扫描和LCD显示控制。AT89S52单片机具有许多优点。它具有低功耗和高性能的使用。它可以快速完成大多数指令。它包含8K闪存，可直接在系统上编程。它使用起来非常简单。然而，这种设计需要大量的数据处理，而且在设计之初使用了液晶显示器，需要记录大量的ROM资源。这样一来，芯片的内部资源就不够了，所以需要扩展RAM和ROM。电路复杂，不易实现。本设计还使用A/D转换器来采集FM信号，因此更难连接外部A/D转换芯片。因此，该芯片不满足串口和速度的要求。方案三：本设计采用STM32F103RCT6微处理器作为主控制器。该芯片不仅综合了上述两种芯片的优点，而且解决了引脚不足、运行速度慢的缺点。此外，它还有两个时钟电路,高频和低频可以应用于大多数电路。它包括温度传感器、A/D模数转换器等。它的温度传感器可以测量处理器工作时的温度。A/D模数转换器可以直接进行频率采样，无需外部扩展。A/D转换器减少了串行端口的使用，提高了管脚的利用率，从而最大限度地利用资源。最后，丰富的通信接口为实现数据通信提供了前提，保证了数据通信的可靠性。综上所述，本设计采用方案三，以STM32F103RCT6为主控芯片实现。2.2信号发生源方案一：本设计可采用反馈LC振荡原理，已知振荡器数量较多。可产生正弦信号的有电容式、电感式、混合式等，该方案简单，但频率精度调节不好且不稳定。为了产生三角波和方波，需要过滤。该电路将在原有的基础上增加难度，电路将变得越来越复杂，并将继续影响输出信号的稳定性。频率精度仍然不容易调整，因此不适合这种设计。方案二：本次设计可采用DDS技术的基本原理，采用采样方式。此图表应测试所需信号，并在量化后将其存储在内存中。该内存可用作后续使用的数据表。可以直接在数据表中找到所需频率的信号，然后通过D/A转换器转换为模拟量，合成存储在数据表中的数据。该方案产生的信号相对稳定，但在发射高频信号时，信号容易失真，电路复杂，不适合本设计。方案三：广告主生产的AD9851集成芯片可用于本设计。它集成了高速高性能的双正交DAC、反辛格滤波器、双48位频率寄存器、超高速比较等功能，能产生频率和相位非常稳定的正弦或余弦信号，并能实现全数字控制的频率合成。由于DDS集成芯片能够满足要求，易于实现程控调节，节省了硬件电路，因此本设计采用了第三种方案。2.3系统稳压模块在本次设计中，MIC5219可以作为本文设计的系统稳压器模块，稳压器模块具有自身的特点：高峰值电流输出性能和高效率的加速稳压器。它也有自己的工作要求：当最大标称值表明超过阈值可能损坏设备时，必须在恒温和低工作周期脉冲下测试其优雅的调整。电压稳定模块可以通过CMOS或TTL兼容信号操作或关闭。在关闭模式下，功耗几乎为零，泄漏接地电流最小化，电池寿命相应提高。不仅如此，它还具有反向电流保护、电流限制、过热停机和低噪声性能。如有必要，它可以提供固定的输出电压，并具有节省空间的MSOP封装。它们大多用于笔记本电脑、掌上电脑、手机、电池供电设备和高效线性电源。2.4DDS稳压模块DDS模块中的芯片主要由三部分组成：频率控制寄存器、相位累加器和正弦波计算器。频率控制寄存器可以根据需要加载和保存用户输入的频率控制代码。相位累加器根据每个时钟周期的DDS频率控制代码对相位进行累加，以获得相位值。正弦波计算相位值的数字正弦波的振幅。DDS芯片通常发出数字正弦波，因此需要高速D/A转换器和低通滤波器才能获得可用的模拟频率信号。一些DDS芯片还具有内置的振幅、频率和均衡调制功能以及D/A转换器。本设计采用ams117线性稳压芯片，稳压模块的输入电压限值为15V。将22uF电容器连接到输出端可以确保ams117线性调节器模块的稳定性。一般来说，线性调节器的稳定性会随着输出电流的增加而降低。该稳压器是一个低泄漏和电压损失的调节周期，可以将5V电压降低到稳定的3.3V。其调压管由PNP驱动的NPN管组成。绝对最大额定值为20V，储存温度为-65~150℃，静态电流为10mA。其固定电压为1.2V，输出电压精度为2%。具有片上过热切断电路过载、过热保护和功率限制功能,可以减少根信号对信号的干扰。2.5频率控制模块方案一：锁相环和振荡器的方案有很多，包括三个锁相环和锁相环。它们的三个部分有各自的功能：相位检测器类似于相位比较器。鉴相器输出电压与两个信号的相位有关，其输出为两个信号的相位差；此外，环路滤波器与高频滤波器相对应，可以滤除信号中的高频成分和噪声，以确保环路的性能要求；最后，压控振荡器的输出电压由环路滤波器控制，使其输出信号与输入信号的相位保持一定的比例，达到锁相的目的。为了实现锁相频率调制，除了低通滤波器通带中调制信号的频谱外，压控振荡器的中心频率位移还应锁定在具有高稳定性的晶体频率，以便振荡器能够随着调制信号的变化产生大位移。不难发现，该方案的中心频率和频率位移相对准确直观，但电路复杂，不使用。方案二：本设计可以使用stm32f103rct6芯片来调整DDS集成芯片的频率。该芯片包含一个12位A/D模数转换器，可以测试信号，然后对其进行离散。从电路中采集数据后，通过计算得到相邻两个采样点的位移，然后在单片微机内根据计算出的位移控制DDS的输出频率，实现频率调节功能，其硬件只能借助弹性键来实现。如上所述，本设计将采用方案二中STM32的内置调整。2.6串口模块方案一：本设计可以使用CH340串口芯片。串口芯片可以在5V或3.3V电压下工作。当工作电压为5V时，该芯片的VCC引脚除输入5V电压外，V3引脚还应外接0.1UF功率去耦电容；当工作电压为3.3V时，芯片的V3引脚必须与VCC引脚连接，同时向它们输入3.3V电压。此时，连接到芯片的所有电路的电压不得超过3.3V。CH340芯片的第一个引脚用于输入异步复位信号。只有在高电平时才能复位，否则芯片将延迟20毫秒后才能进入工作模式。CH340芯片可以实现USB到串口的功能。在串口模式下，可以实现计算机扩展异步串口。该芯片还可用于与主控制器通信。虽然这种串行端口模式有很多功能，但此处使用的电路相对复杂，因此不使用。方案二：本设计采用CP2102串口芯片。它集成ROM，可用于存储有关产品的许多信息，如USB供应商ID、产品ID、电源参数、设备版本号、产品说明和设备制造商定义的周期序列号。CP2102高度集成，带有USB发射器、异步串行数据总线和内置USB20全速功能控制器、振动放大器等。其一些工作原理类似于USBUART。USB端口可以通过使用虚拟COM端口驱动程序进行扩展。该芯片性能特别好，在本实验中电路非常简单，易于使用。根据以上描述，方案二中的CP2102将用作本设计中的串行端口模块芯片。2.7显示模块方案一：本设计采用LCD1602显示屏。LCD1602显示器是一种工业字符液晶，可同时显示32个字符。它利用液晶的物理特性和电压来控制要显示的区域，然后打开电源来显示我们想要显示的一些图形。它由几个点阵字符位组成，每行有一个特定的范围，可以起到行距和字符间距的作用。显示模块是一个全屏设备。为了执行每条指令，需要检查模块的记录标志是否处于低电平。如果它处于低电平，则表示它不忙，那么指令不会失败，可以继续下一步。LCD1602存储了多种点阵字符图形，基本上包含了计算机键盘上的所有字符。每个字符都有相应的固定代码。但是屏幕不能显示中文，所以它不能直观地显示我想要显示的数据。方案二：本设计采用LCD12864显示屏。LCD1284屏幕是带有中文字体的屏幕。它还可以通过LCD1602等点阵显示各种图形。LCD12864可以通过LCD1602显示，也可以显示汉字、图形等。至于软件，屏幕在打字前必须掌握汉字造型的方法。显示器包含许多功能，如指令寄存器、数据寄存器、忙标志、显示控制触发器、XY地址计数器、显示数据存储器等。此外，它还有一个显著的特点，即使用的电压低，驱动程序代码也非常简单，易于操作，非常适合这种设计。方案三：本设计可采用LED数码管显示。LED数码管有两种驱动方式，即静态显示驱动和动态显示驱动。对于静态驱动，也可以称为直流驱动。可以理解，每段数码管都可以由单片机的I/O端口供电。静态驱动编程特别简单，屏幕亮度高，但它特别占用I/O端口。当使用多组数码管时，I/O端口会有一些空位；至于动态显示驱动程序，它将连接数码管八个屏幕层的同名端。每根数码管都增加了一个位选通控制电路，由其独立的I/O线控制。在重新编程期间，将根据单个芯片微型计算机的位选通控制显示不同的符号，但前提是我们需要打开数码管的选通控制。这种显示方式笨重，不能显示汉字，观测数据不直观，不适合本设计。综上所述，采用方案二LCD12864作为显示模块。3.硬件模块详解3.1STM32F103RCT6简介3.1.1综述STM32F103RCT6是基于Cortex-M3架构核心的32位处理器产品。它内置128KB闪存、12位AD转换、、20Kram、三个UART通信端口和其他可用资源。时钟频率最高可达72mhz。3.1.2结构概览STM32F103RCT6内部结构如图2所示：图3内部结构3.1.3芯片引脚排列说明STM32F103RCT6采用LQFP64封装，共64个引脚。布置如下图3和图4所示：图3芯片原理图1图4芯片原理图2STM32F103RCT6芯片封装图如图5所示：图5芯片封装图3.2信号发生模块3.2.1综述AD9851是一种新型的全数字可编程频率合成器，它最终可以将高速D/A转换器和DDS技术结合起来。它需要精确而适度的控制来产生频率、相位和幅度可编程的纯正弦信号，以便用作信号源。当系统时钟达到300MHz时，其输出信号的频率分辨率基本不变或为0.001Hz。由于其特殊的电路结构，其最大输出频率可达150MHz，输出频率调整速度可达每秒100m新频率。AD9851芯片在信号幅度管理中具有12位数字乘法器，并提供12位输出幅度调整速度，因此其幅度可以有效调整。AD9851还包括一个时钟倍频电路，它可以使用一个相对较低的外部时钟频率来实现一个相对较高的系统时钟电路，降低了芯片对外部时钟信号频率的要求。3.2.2特点和优势AD9851的电路结构可产生同步方形输出信号，其最大频率可达150MHz，并可进行数字设置。在设计之初，该芯片集成了两个高速、高性能的正交D/A转换器，通过数字编程可以发出两个合成信号。该芯片的DDS核心具有48位的频率分辨率，可以发出17位的相位截断，以确保良好的无伪动态范围指数。在配置高速比较器时，时钟发生器可以用12位D/A输出的方波代替。它还具有开关形成键控功能，两个12位数字方形可编程幅度控制器和可控方波输出。AD9851芯片有两个14相寄存器和一个用于BPSK操作的引脚。它有一个正弦波，最大输出振幅约为500mv，方波约为4.5V；方波不能调节振幅，三角波不仅可以调节振幅，而且随着频率的升高，最大输出电压也会降低。该模块的驱动电流约为600mA，最小阶跃频率为1Hz。低频外部时钟也可以用来产生300MHz系统时钟。3.2.3芯片引脚排列及功能AD9851工作在串行I/O方式时，芯片使用的控制管脚的描述如下表所示表1芯片管脚及功能管脚编号管脚名称功能描述17A2IORESET：控制口复位18A1SDO：串行输出19A0SDIO：串口输入/输出20I/OUDCLOCKUpdateClock：控制信息刷新信号21WRBSCLK：串行时钟22RDBCS：片选信号71MRESETAD9851复位3.3正弦调制信号产生1K正弦调制信号的产生采用DDS技术。DDS技术采用全数字技术实现频率合成与其他通用频率合成技术相比，DDS技术具有一些突出的优势和独特的性能：DDS在相对带宽、频率转换时间、频率分辨率等多项性能指标上远远超过传统频率合成技术的水平，相位连续性、正交输出和积分。DDS工作原理框图如下图6所示：频率预置电路加法器频率预置电路加法器波形存储器D/A转低通滤波器KN位S（n）S（t）合成信号输出如果想控制输出信号的频率，预先设定频率并调整电路。此处所需的预设值可以称为步长，可以用作数据累加器。使用电池，在256/K时钟周期后返回原始状态。一个周期后，相应的波形查找表将在一个周期后返回其原始位置，因此DDS将发出一个周期的波形数据，周期为T=（256/k）Tc，频率为F=（k/256）FC。相应的数据S（n）（振幅代码）通过D/A转换器转换成阶梯波S（T），信号通过低通滤波器，但信号变得平滑，然后发出所需的波形。合成信号波形的形状取决于波形中存储的振幅代码。因此，DDS可以生成任何波形。该设计要求正弦失真更小，1KHz调制的稳定性更好。DDS的失真与系统中存储的深度密切相关，同时也受到D/A转换器本身噪声的影响。如果q作为统一量化范围，近似数学比率为： 由DDS设计的电路产生的波形中含有大量高次谐波，因此必须通过低通滤波器才能使波形更平滑，从而降低失真。因此，使用巴特沃斯的二阶低通滤波器可以使信号在所需通带内的波动最小化。巴特沃斯电路如图7所示。图7二阶巴特沃斯滤波器3.4三角波调制信号的产生DDS技术的核心类似于计数器，即相位累加器。当时钟信号到来时，相位累加器将增加字长的相位增量，并且气味增量可由频率控制字确定。信号波形的数据表包含在中间周期内生成的信号的振幅和相位信息。读取相位累加器输出的相位信号值的振幅数据，并使用DAC将读取的数据转换为模拟信号输出。相位累加器循环叠加，这将保持输出信号相位的连续性。相位累加器执行线性相位累加器。每次填充时，它都会溢出数据。这个溢出是输出信号的频率。频率越高，相位累加器的溢出率越高，频率控制字的香味增加越大。如果频率控制字的相位增量为K，参考时钟频率为，且相位累加器中的位数为N，则DDS系统输出信号的频率为：输出信号的频率分辨率为：3.5LCD显示器3.5.1综述LCD12864是一款具有国家标准一级和二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块，因为它是多通道并行和多通道串行的，具有多种接口模式；Lcd1128是一种点阵液晶显示器，也是一种中文显示×64全点阵液晶显示器，行/列驱动。LCD12864可以通过LCD1602显示，也可以显示汉字、图形等。至于软件，屏幕在打字前必须掌握汉字造型的方法。该模块具有不同的界面模式，操作说明简单方便，可以形成中文人机交互界面。与同类液晶显示模块相比，由该模块构成的液晶显示方案在硬件和软件上都要简单得多，因此非常适合本设计。3.5.2控制器接口信号说明RS，R/W的配合选择决定控制界面的4种模式如表2所示：表2功能管脚表RSR/W功能说明LLMPU写指令到指令暂存器LH读出忙标志（BF）及地址计数器（AC）的状态HLMPU写入数据到数据暂存器（DR）HHMPU从数据暂存器（DR）中读出数据表3E信号E状态执行动作结果高低I/O缓冲DR配合/W进行写数据或指令高DRI/O缓冲配合R进行读数据或指令低/低高无动作表2和表3显示，BF提供内部工作条件；当BF=1时，模块不接受外部数据和指令，现有指令将被直接删除。但是，当BF=0时，模块可以随时接受并执行外部数据和指令。地址计数器因指令记录而改变。读取或写入数据时，地址计数器的值将自动增加1。当RS为“0”且R/W为“1”时，累积值将加载到串行端口。此外，模块中指针的闪烁位置也可以由地址计数器的值确定。4.硬件电路设计硬件电路可以使用Ad软件或Protel99SE软件，但ad软件不仅包含了ProtelDXP和Protel99SE的优点和功能，还对其进行了改进，增加了许多高端功能。广告软件扩展了传统的板级设计接口，集成了SOCC设计功能和FPGA设计功能，使工程师总裁能够将PCB、FPGA设计和嵌入式设计集成到系统设计中。这可以减少使用多个软件的麻烦，并在AD软件上执行要执行的步骤。因此，AD软件占用的内存空间较大，对计算机配置和系统要求较高。在设计该硬件电路时，主要包括串口电路、显示电路、稳压电路、STM32主控电路、按键电路和AD9851电路。4.1STM32主控电路及液晶显示电路复位电路及晶振电路，如图8图8复位及晶振电路PD2作为液晶背光控制端口。具体电路如下图9所示：图9主控LCD12864电路如图10所示：图10液晶4.2系统电源模块及DDS电源本系统需要采用MIC5219作为稳压芯片如图11：图11系统稳压源DDS模块需要采用AM1117线性稳压芯片如图12：图12DDS稳压电源4.3AD9851信号源模块有三种信号输出，即方波、正弦波和三角波。SMA连接器用于输出接口，最终通过N个连接器传输屏蔽线连接到示波器，如图13所示：图13AD9851信号源4.4控制模块本设计采用5个独立的按键作为选择控制模块，用于调节信号的频率，如图14：图14按键4.5串口模块本设计采用CP2102作为TTL电平转换芯片用于串口测试，如图15：图15串口电路系统供电采用USB供电方式，如图16：图16USB接口5.系统软件设计及调试5.1Keil软件的介绍Keil5是美国公司生产的ARM系列嵌入式芯片，是一个友好、功能强大的C语言软件开发系统。C语言易学易用，体现在它在维护性、结构、功能和可读性方面的明显优势。Keil软件通过一个集成开发环境，将C编译器、库管理、插件、宏组装等功能结合起来，完整地开发了其方案。Keil的优势在于，它不仅非常适合用C语言编程，而且当你对C不太了解时，也可以用汇编语言进行编辑。只因为它强大的软件模拟和故障排除工具以及方便易用的集成环境，它提高了你的工作质量和效率。Keil5软件提供强大的集成开发和故障排除工具以及库功能。keil5生成的目标代码的效率非常高。大多数语句生成的代码非常紧凑，易于理解。在开发大型软件时，它可以更好地反映其高级语言的质量。5.2系统软件设计系统软件主要包括各种信号的设置和控制，具有友好的界面和操作菜单。5.2.1软件流程图软件流程如下图17所示：开始开始初始化频率设计DDS转换波形输出图17系统软件流程图5.2.2系统软件设计原理如果我们想要设计软件，我们需要将其与硬件电路结合起来进行分析。根据设计的硬件电路，我们可以估计剩下的部分需要软件设计。通过这种方式，我们可以使用简单的代码使电路更加完整，因为使用代码生成数字信号可以有效地降低电路的复杂性。在软件设计中，我们需要对要设计的软件进行总体规划和布局。软件可分为执行软件和监控软件。监控软件主要协调各执行模块与操作员之间的关系。执行软件可以完成一些基本功能，如计算、测量、打印、输出控制和通信。这两种软件执行软件与硬件电路密切相关，它们的设计侧重于算法和效率。在整个软件规划过程中，需要进行软件分析。目前，每个模块都必须逐个构建，每个模块都必须定义。目前，每个模块使用的数据结构和数据类型也必须一起规划。系统软件也可分为前台程序和后台程序。前台程序是任何具有高实时性的内容，如中断和定时系统。后台应用程序是一些不需要高实时性能的内容，例如要调用的主应用程序和子例程。因此，显示程序、打印程序和监控程序通常放在后台程序中。您还可以将所有程序放在前台程序上，以节省系统电源和抗干扰。5.3信号产生的程序AD9851通过不同的定时控制产生不同频率的信号，通过程序控制产生不同波形的数字信号，然后产生所需频率的方波和正弦波。正弦波经过电路滤波，形成三角波。产生正弦波的程序如下：ucharcount;ucharAdress;Adress=0x04;Freq_convert(Freq); for(count=6;count>0;) { AD9851_WR_Byte(Adress++,FreqWord[--count]);} AD9851_WR_Byte(0x21,Shape>>8); AD9851_WR_Byte(0x22,(uchar)(Shape&0xff)); AD9851_WR_Byte(0x23,Shape>>8); AD9851_WR_Byte(0x24,(uchar)(Shape&0xff)); AD9851_UDCLK=1;AD9851_UDCLK=0;5.4测试仪器CA1022示波器为用户提供了单一清晰的前面板，具有优异的技术指标和多功能特性。CA1022示波器的通道刻度和位置旋钮与传统仪器一致。示波器还具有自动扫描功能。当您按下自动键时，可以立即获得适合波形显示的档位。CA1022示波器正面有按钮和功能键，屏幕右侧有5个菜单键。这些案例可以设置当前菜单的选项；右边的键是功能键。这些键可以下载特定的功能程序或其他功能菜单。CA1022双通道数字示波器的前面板结构如图18所示：图18前面板控制及功能5.5指标测试5.5.1正弦波指标测试以1Hz为测试点测试结果如图19：图191Hz正弦波以1KHz为测试点测试结果如图20：图201KHz正弦波以1MHz为测试点测试结果如图21：图211MHz正弦波以10MHz为测试点测试结果如图22：图2210MHz正弦波5.5.2方波指标测试以1KHz为测试点测试结果如图23：图231KHz方波以10MHz为测试点测试结果如图24：图2410MHz方波5.6测试结果经过测量、观察和比较，电路板温度的升高会导致输出