基于Delphi的DDS可視化新型任意信號(hào)發(fā)生器

任意波形產(chǎn)生時(shí)，先將從計(jì)算機(jī)采集到的波形數(shù)據(jù)量化編碼后通過USB下載到Flash存儲(chǔ)器，從Flash中讀取數(shù)據(jù)到雙口RAM中。這樣既能快速地產(chǎn)生任意波形．又能使任意波形在脫離計(jì)算機(jī)后還能繼續(xù)使用。系統(tǒng)Flash容量為2 MB，分為32頁，除了存儲(chǔ)常規(guī)的6種波形外，還能儲(chǔ)存26個(gè)任意波形。

DC可產(chǎn)生方波、數(shù)據(jù)流等其他波形，he．chen主要完成信號(hào)的合成功能，包括模擬調(diào)幅、隨機(jī)信號(hào)、ASK、FSK等。Clcok時(shí)鐘控制單元在CLK_DIV[63．．0]和REGC[63．．0]的控制下對(duì)外部40 MHz時(shí)鐘進(jìn)行倍頻和分頻，輸出系統(tǒng)所需時(shí)鐘。tft是TFT顯示控制單元，采用查找表結(jié)構(gòu)進(jìn)行單色顯示。輸出直接接到TFT屏的三原色數(shù)據(jù)DR[5．．0]、DG[5．．0]、DB[5..0]，和時(shí)序控制信號(hào)VS、HS、TFTCLK、REN等，實(shí)現(xiàn)波形菜單與圖形界面顯示。Keysan是鍵盤掃描單元，自建鍵盤掃描時(shí)序，輸出行列矩陣式鍵盤行列掃描信號(hào)，能自動(dòng)進(jìn)行鍵值識(shí)別、鍵碼鎖存keyvalue[7．．0]，并產(chǎn)生中斷信號(hào)int0。Flash控制模塊采用NOR Flash方式，讀操作與普通RAM一樣，但寫操作時(shí)要先擦除并輸入命令后才能讀寫。為此設(shè)計(jì)給MCU提供與RAM一樣的操作接口，同時(shí)在系統(tǒng)進(jìn)行波形切換時(shí)．能自動(dòng)地從外部Flash波形存儲(chǔ)器中讀取4 096個(gè)波形數(shù)據(jù)到DDS單元中．進(jìn)行波形數(shù)據(jù)的改寫。

根據(jù)DDS原理。在較低的頻率段，由式(2)可知頻率控制字k減小，在對(duì)其進(jìn)行量化時(shí)，勢必加大了量化誤差，故降低了信號(hào)的時(shí)域精度，

為此，在低頻段可由式(1)通過減小fr來降低f0min，提高k以提高信號(hào)的時(shí)域精度，可以采用分頻的方法，即在不同的頻率段采用不同的時(shí)標(biāo)時(shí)鐘fr來解決這個(gè)問題，分段時(shí)標(biāo)見表1。

4上位機(jī)界面、信號(hào)參數(shù)定義與接口

本設(shè)計(jì)采用USB1．1作為通信接口，針對(duì)由PDIUSBD12實(shí)現(xiàn)的USB接口，可以利用Philips公司提供的EasyD12庫來編寫PC機(jī)應(yīng)用程序。EasyD12庫包含3個(gè)文件，分別是EasyD12．lib、EasyD12．dll和EasyD12．h。庫文件提供了4個(gè)可以調(diào)用的函數(shù)，用于完成對(duì)PDIUSBD12端點(diǎn)1、端點(diǎn)2的讀寫操作。這4個(gè)函數(shù)分別為：

采用上述4個(gè)函數(shù)可以簡單地完成對(duì)PDIUS-BD12的讀寫操作。由于本設(shè)計(jì)中通用USB數(shù)據(jù)傳輸模塊的主要作用是由控制界面向接口模塊發(fā)送各種命令及波形數(shù)據(jù)，PC機(jī)對(duì)發(fā)送的時(shí)機(jī)是十分清楚的(通常在按鍵或菜單選項(xiàng)的響應(yīng)函數(shù)中出現(xiàn))，所以命令及數(shù)據(jù)的可靠性及實(shí)時(shí)性能得到充分的保障。

主控制界面由波形設(shè)置、任意波形、模擬調(diào)制、數(shù)字調(diào)制、掃描信號(hào)、端口設(shè)置等部分組成，利用Delphi7．0提供的強(qiáng)大控件對(duì)信號(hào)幅度、頻率、占空比等參數(shù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制，還有任意信號(hào)的手動(dòng)制作和特殊波形(如抽樣波形、正弦的諧波合成、可控?cái)?shù)碼流等)的采樣。圖4為數(shù)碼流PC控制界面。

5 研制結(jié)果與展望

研制的雙通道"便攜式DDS高精度信號(hào)發(fā)生器"樣機(jī)采用40 MHz外部晶振，TFT選用彩色PT035TNO1，F(xiàn)PGA選用Altera-Cyclone系列EP1C6 T114-8。DAC選用10位ADI-AD9763，運(yùn)算放大器選用ADI-AD8014，MCU 選用Philips-P89LV51RD2，F(xiàn)lash選用AM19LV160D[5]。主要性能如下：

(1)主波形有正弦波、方波等，100μHz～10MHz，儲(chǔ)存波形為100 Hz～100 kHz。分辨率為100μHz。幅度分辨率10 bit，(≤10 MHz)10 mV～18Vp-p(高阻)，1 mV～10 Vp-p(50 Ω)。

(2)任意波形由計(jì)算機(jī)界面輸入，具有時(shí)域與頻域三種輸入方式。

(3)調(diào)制特性：內(nèi)調(diào)制，調(diào)制信號(hào)頻率范圍為100μHz～1 MHz，調(diào)制深度范圍為1％～100％，數(shù)碼流、碼元速率可編程，調(diào)頻時(shí)最大頻偏為載波頻率的50％。

(4)掃描特性：頻率掃描掃描起終點(diǎn)及步進(jìn)100μHz≤f≤10 MHz，幅度掃描掃描起終點(diǎn)及步進(jìn)10mV≤V≤10 V，步進(jìn)時(shí)間均為1 ms～20 s，線性掃描。向上或向下或來回掃描，自動(dòng)控制方式。

(5)偽隨機(jī)噪聲：隨機(jī)碼元移位速率可調(diào)，可編程數(shù)碼流：碼元32位可編程輸入，波特率1 kb／s～1000 kb／s，電平10mV～10 V。

實(shí)驗(yàn)表明：研制的樣機(jī)功能多、操作方便、TFT與PC屏幕顯示直觀、具有獨(dú)特的任意信號(hào)輸入方式、性價(jià)比高，儀器還可設(shè)計(jì)對(duì)外部輸入信號(hào)實(shí)時(shí)調(diào)制，直流分量應(yīng)可控，由矢量分析儀產(chǎn)生的頻譜圖存儲(chǔ)后轉(zhuǎn)入信號(hào)發(fā)生器來重現(xiàn)時(shí)域波形的工作正在研究之中。