基于C8051F060和AD9834的頻率響應(yīng)測(cè)試儀設(shè)計(jì)

摘要：為了測(cè)試電路系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性，通常需要在電路系統(tǒng)輸入端加上不同頻率的激勵(lì)，然后再測(cè)量電路的輸出以得到頻率響應(yīng)函數(shù)。文中介紹了由單片機(jī)和DDS構(gòu)成的頻率響應(yīng)測(cè)試儀設(shè)計(jì)方法，同時(shí)給出了單片機(jī)中的軟件處理流程。試驗(yàn)結(jié)果表明，本測(cè)試儀測(cè)量精度高，操作方便。
關(guān)鍵詞：AD9834頻率響應(yīng)；測(cè)試儀；單片機(jī)；C8051F060

0 引言
在模擬電路設(shè)計(jì)和調(diào)試過程中，測(cè)量系統(tǒng)的頻率響應(yīng)特性是非常重要的一步。而市場(chǎng)上能購買到的具有分析系統(tǒng)頻率響應(yīng)的儀器通常都比較昂貴，而且體積較大，一般很難接受。為此，本文介紹了一種成本較低、體積小、操作簡單，能滿足大部分系統(tǒng)測(cè)量要求的頻率響應(yīng)測(cè)試儀的設(shè)計(jì)方法。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
本文介紹的是基于單片機(jī)C8051F060和頻率合成芯片AD9834開發(fā)的、可測(cè)量系統(tǒng)頻率響應(yīng)曲線的儀器系統(tǒng)。其系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如圖1所
示。

本設(shè)計(jì)中的單片機(jī)C8051F060可控制掃頻信號(hào)源，以產(chǎn)生一系列不同頻率的正弦信號(hào)，然后將這些信號(hào)進(jìn)行濾波、放大后作為被測(cè)對(duì)象的輸入送到被測(cè)網(wǎng)絡(luò)中，而被測(cè)對(duì)象的輸出信號(hào)則經(jīng)過調(diào)理電路輸入到單片機(jī)C8051F060中進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與處理，并將其幅頻特性曲線、相頻特性曲線通過LED顯示出來。鍵盤可通過控制單片機(jī)來設(shè)置頻率的步進(jìn)值。

2 各部分模塊的設(shè)計(jì)
2．1 主要芯片簡介
本系統(tǒng)中的C8051F060是美國Cygnal公司推出的完全集成混合信號(hào)片上系統(tǒng)型MCU。C8051F060采用與8051兼容的專利內(nèi)核CIP-51，速度高達(dá)25MIPS，并具有59個(gè)數(shù)字I／O引腳、5個(gè)16位通用定時(shí)器、6個(gè)帶有捕捉／比較模塊的可編程定時(shí)器／計(jì)數(shù)器陣列。同時(shí)，片內(nèi)還集成了兩個(gè)16位、1Msps的ADC和2個(gè)12位DAC、3個(gè)電壓比較器、看門狗定時(shí)器，VDD監(jiān)視器和溫度傳感器。該芯片上集成有64KB的FLASH和4352B內(nèi)部RA-M，以及硬件實(shí)現(xiàn)的SPI、SMBus／I2C和2個(gè)UART串行接口。最為便利的是，C8051F060還集成了CAN總線控制器，這使得用CAN總線開發(fā)C8051F0 60具有開發(fā)費(fèi)用低廉、抗干擾性強(qiáng)、可適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用等特點(diǎn)。
本設(shè)計(jì)選用的頻率合成芯片AD9834是AD公司生產(chǎn)的具有高集成度、低功耗的直接數(shù)字頻率合成器，它使用的DDS技術(shù)是一種利用正弦信號(hào)
相位隨時(shí)間線性增加的原理，并由數(shù)字累加和數(shù)／模轉(zhuǎn)換來合成所需頻率的技術(shù)。它主要由數(shù)控振蕩器(NCO)、相位調(diào)制器、正弦查詢表ROM
和1個(gè)10位D／A轉(zhuǎn)換器組成。數(shù)控振蕩器和相位調(diào)制器主要由2個(gè)頻率選擇寄存器、1個(gè)相位累加器、2個(gè)相位偏移寄存器和1個(gè)相位偏移加法器構(gòu)成，其最高工作頻率可達(dá)50 MHz。在參考時(shí)鐘1MHz下的頻率分辨率達(dá)0．004 Hz。同時(shí)，AD9834還具有三總線串行(SPI)接口，可以較好地與DSP或單片機(jī)兼容，并可以輸出正弦波、三角波和方波信號(hào)。