專利名稱：一種基于arm和dds技術(shù)的多功能信號(hào)發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及信號(hào)波形產(chǎn)生技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于ARM和DDS技術(shù)的多功能信號(hào)發(fā)生器。
背景技術(shù)：
信號(hào)發(fā)生器在電子行業(yè)的生產(chǎn)實(shí)踐和科技領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，信號(hào)發(fā)生器的種類也很繁多，有國(guó)產(chǎn)的，有國(guó)外進(jìn)口的，實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段也是多種多樣，早期的模擬技術(shù)，后來(lái)發(fā)展的模擬加數(shù)字技術(shù)，再后來(lái)發(fā)展的合成技術(shù)；質(zhì)量水平也是參差不齊，信號(hào)波形發(fā)生質(zhì)量好一點(diǎn)的，價(jià)格高的離奇，而性價(jià)比高的，質(zhì)量一般，人機(jī)交互也很簡(jiǎn)陋,用戶體驗(yàn)不友好；隨著大規(guī)模集成電路的飛速發(fā)展，集成度越來(lái)越高，功能越來(lái)越強(qiáng)，興起了很多直接數(shù)字頻率合成(DDS)器件，直接數(shù)字頻率合成是一種新的頻率合成技術(shù)和信號(hào)產(chǎn)生的方法，具有超高速的頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間、極高的頻率分辨率分辨率和較低的相位噪聲，在頻率改變與調(diào)頻時(shí)，DDS能夠保持相位的連續(xù)，因此很容易實(shí)現(xiàn)頻率、相位和幅度調(diào)制，此外，DDS技術(shù)大部分是基于數(shù)字電路技術(shù)的，具有可編 程控制的突出優(yōu)點(diǎn)；另外控制器從單片機(jī)過渡到了 ARM時(shí)代，ARM的運(yùn)算速度達(dá)到了幾十到幾百M(fèi)，內(nèi)部資源有很豐富，存儲(chǔ)空間也比單片機(jī)超出了幾十倍，頻率不高的波形發(fā)生直接可以通過ARM內(nèi)部資源及能完成，設(shè)計(jì)十分簡(jiǎn)潔，因此采用基于ARM控制芯片，DDS技術(shù)的新型信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)則可以達(dá)到功能更加完善、性能更加優(yōu)越，滿足設(shè)計(jì)參數(shù)指標(biāo)要求。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是克服上述應(yīng)用上的不便，設(shè)計(jì)一種利用ARM控制器和DDS集成芯片，在上位機(jī)軟件上，設(shè)置可產(chǎn)生不同信號(hào)類型，信號(hào)頻率，信號(hào)幅度，信號(hào)相位的新型信號(hào)發(fā)生器。實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型之目的的技術(shù)解決措施如下:—種基于ARM和DDS技術(shù)的多功能信號(hào)發(fā)生器,包括機(jī)殼、面板，在機(jī)殼內(nèi)安裝有PC工控機(jī)1、ARM控制器2、DDS波形發(fā)生器3、信號(hào)調(diào)理4，電源變換電路5 ;ARM控制器2包括CPU控制單元2.URS232接口單元2.2、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元2.3 ；DDS波形發(fā)生器3包括正弦波發(fā)生3.1、方波發(fā)生3.2、三角波發(fā)生3.3，信號(hào)調(diào)理4包括幅度調(diào)節(jié)4.1、占空比調(diào)節(jié)4.2、波形種類選擇4.3 ；DDS波形發(fā)生器3通過SPI串行總線與ARM控制器2上的CPU控制單元2.1連接、通過模擬輸出線與信號(hào)調(diào)理4連接。所述基于ARM和DDS技術(shù)的多功能信號(hào)發(fā)生器的ARM控制器2上的CPU控制單元
2.1通過RS232接口單元2.2與PC工控機(jī)I連接。所述基于ARM和DDS技術(shù)的多功能信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)調(diào)理4中的幅度調(diào)節(jié)4.1、占空比調(diào)節(jié)4.2及波形種類選擇4.3通過IO總線與ARM控制器2上的CPU控制單元2.1連接。所述基于ARM和DDS技術(shù)的多功能信號(hào)發(fā)生器的ARM控制器2的主控芯片采用LPC2136 ARM 芯片。所述基于ARM和DDS技術(shù)的多功能信號(hào)發(fā)生器的DDS波形發(fā)生器3采用AD9833DDS芯片。本信號(hào)發(fā)生器的系統(tǒng)工作原理主要是CPU控制單元通過RS232接口接收在上位工控機(jī)編寫的波形種類、頻率、幅度、相位，解析成信號(hào)發(fā)生的控制指令，然后讀取波形發(fā)生輸出的幅度，和設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，并根據(jù)比對(duì)結(jié)果對(duì)輸出做微調(diào)整，是輸出和設(shè)定一致。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本信號(hào)發(fā)生器的優(yōu)點(diǎn)在于采用了 ARM芯片和DDS技術(shù)，DDS利用了晶體產(chǎn)生的高穩(wěn)定度時(shí)鐘信號(hào)，產(chǎn)生不同的波形，ARM有較強(qiáng)的運(yùn)算能力，能對(duì)上位機(jī)發(fā)下來(lái)的波形特征信息進(jìn)行快速分析和處理，并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的控制指令，使輸出波形結(jié)果和設(shè)定要求一致，在上位機(jī)上調(diào)整波形方法簡(jiǎn)單，操作直觀。

圖1是本新型所述的電路原理框圖示意圖；圖2是本新型所述ARM控制器電路圖；圖3是本新型所述的DDS波形發(fā)生器電路圖；圖4是本新型所述的信號(hào)發(fā)生器實(shí)例面板示意圖。
具體實(shí)施方式
參見圖1至圖4給出的實(shí)例以及示意圖。一種基于ARM和DDS技術(shù)的多功能信號(hào)發(fā)生器包括機(jī)殼、面板(圖4所示)。在機(jī)殼內(nèi)安裝有PC工控機(jī)1、ARM控制器2、DDS波形發(fā)生器3、 信號(hào)調(diào)理4，電源變換電路5 ；ARM控制器2包括CPU控制單元2.1、RS232接口單元
2.2、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元2.3 ；DDS波形發(fā)生器3包括正弦波發(fā)生3.1、方波發(fā)生3.2、三角波發(fā)生
3.3，信號(hào)調(diào)理4包括幅度調(diào)節(jié)4.1、占空比調(diào)節(jié)4.2、波形種類選擇4.3 ；DDS波形發(fā)生器3通過SPI串行總線與ARM控制器2上的CPU控制單元2.1連接、通過模擬輸出線與信號(hào)調(diào)理4連接。本實(shí)例ARM控制器2上的CPU控制單元2.1通過RS232接口單元2.2與PC工控機(jī)I連接，通過Iic總線與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元連接。信號(hào)調(diào)理4中的幅度調(diào)節(jié)4.1、占空比調(diào)節(jié)
4.2及波形種類選擇4.3通過IO總線與ARM控制器2上的CPU控制單元2.1連接。ARM控制器2的主控芯片采用LPC2136 ARM芯片。DDS波形發(fā)生器3采用AD9833 DDS芯片。工控機(jī)I即上位機(jī)把已定義的波形特征變量參數(shù)通過RS232接口發(fā)給測(cè)試板上的主控芯片LPC2136 ARM，主控芯片LPC2136 ARM解釋波形發(fā)生器的控制指令，通過SPI總線傳遞給DDS芯片AD9833，使是產(chǎn)生設(shè)定頻率和相位的波形，控制信號(hào)調(diào)理4，確定信號(hào)波形的種類、占空比和幅度，通過AD536A真有效值轉(zhuǎn)換芯片獲得波形幅值。信號(hào)發(fā)生器與上位機(jī)的連接使用RS232電平轉(zhuǎn)換芯片MAX532。最后采用串口通信協(xié)議RS232串口協(xié)議，完成上位機(jī)波形特征參數(shù)數(shù)據(jù)下發(fā)和波形幅度數(shù)據(jù)回收功能。本新型的工作流程是:系統(tǒng)開機(jī)后，首先初始化、進(jìn)程調(diào)度、上位機(jī)通信進(jìn)程、波形特征參數(shù)輸入、異常處理進(jìn)程。由于采用DDS技術(shù)產(chǎn)生波形，波形發(fā)生的過程變的簡(jiǎn)潔明了，且信號(hào)頻率和相位與晶體相關(guān)，不受外部影響，只需控制信號(hào)幅度精度要求即可，幅度通過真有效值A(chǔ)D536轉(zhuǎn)成成直流信號(hào)，AD采樣獲得，ARM控制器則主要完成上位機(jī)下發(fā)的波形特征數(shù)據(jù)的解析，處理后轉(zhuǎn)換成波形發(fā)生指令，并對(duì)產(chǎn)生的波形幅度進(jìn)行測(cè)量，并把比對(duì)結(jié)果送到上位機(jī)去顯示。本信號(hào)發(fā)生器操作過程如下:1、點(diǎn)擊:方波、正弦波、三角波進(jìn)行發(fā)生波形類型選擇；2、調(diào)節(jié)“幅度選擇”；3、調(diào)節(jié)“頻率選擇”；4、調(diào)節(jié)“占空比”；5、設(shè)置好波形特征參數(shù)后，點(diǎn)擊“產(chǎn)生波形”按鍵，信號(hào)發(fā)生器按設(shè)定值完成電路參數(shù)設(shè)置和幅度值校準(zhǔn)，則模擬端輸出設(shè)定的波形。本信號(hào)發(fā)生器直接從工控機(jī)PCI插槽獲取3.3V、5V、±12V四種電源，控制電路使用3.3V和5V，信號(hào)調(diào)理部 分使用±12V，滿足輸出幅度的要求。
權(quán)利要求1.一種基于ARM和DDS技術(shù)的多功能信號(hào)發(fā)生器,其特征是:其機(jī)體外包括機(jī)殼、面板，機(jī)體內(nèi)安裝有PC工控機(jī)(1)、ARM控制器(2)、DDS波形發(fā)生器(3)、信號(hào)調(diào)理(4)，電源變換電路(5);所述的ARM控制器(2)包括CPU控制單元(2.1)、RS232接口單元(2.2)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元(2.3);所述的DDS波形發(fā)生器(3)包括正弦波發(fā)生(3.1)、方波發(fā)生(3.2)、三角波發(fā)生(3.3);所述的信號(hào)調(diào)理(4)包括幅度調(diào)節(jié)(4.1)、占空比調(diào)節(jié)(4.2)、波形種類選擇(4.3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于ARM和DDS技術(shù)的多功能信號(hào)發(fā)生器，其特征是:所述ARM控制器(2)上的CPU控制單元(2.1)通過RS232接口單元(2.2)與PC工控機(jī)(I)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于ARM和DDS技術(shù)的多功能信號(hào)發(fā)生器，其特征是:所述信號(hào)調(diào)理(4)中的幅度調(diào)節(jié)(4.1)、占空比調(diào)節(jié)(4.2)及波形種類選擇(4.3)通過IO總線與ARM控制器(2)上的CPU控制單元(2.1)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于ARM和DDS技術(shù)的多功能信號(hào)發(fā)生器，其特征是:所述ARM控制器(2)的主控芯片采用LPC2136 ARM芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于ARM和DDS技術(shù)的多功能信號(hào)發(fā)生器，其特征是:所述DDS波形發(fā)生器 (3) 采用AD9833芯片。
專利摘要一種基于ARM和DDS技術(shù)的多功能信號(hào)發(fā)生器，涉及信號(hào)波形產(chǎn)生技術(shù)領(lǐng)域。在機(jī)殼內(nèi)安裝有PC工控機(jī)、ARM控制器、DDS波形發(fā)生器、信號(hào)調(diào)理，電源變換電路；ARM控制器包括CPU控制單元、RS232接口單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元；DDS波形發(fā)生器包括正弦波發(fā)生、方波發(fā)生、三角波發(fā)生；信號(hào)調(diào)理包括幅度調(diào)節(jié)、占空比調(diào)節(jié)、波形種類選擇；DDS波形發(fā)生器通過SPI串行總線與ARM控制器上的CPU控制單元連接、通過模擬輸出線與信號(hào)調(diào)理連接。在上位機(jī)Windows界面下設(shè)定波形特征變量值。本新型具有操作直觀、簡(jiǎn)單，攜帶方便的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G05B19/042GK203117688SQ201220592710
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月12日
發(fā)明者唐穎, 葛良全, 黃鳳江, 覃章健, 李晶, 林凡強(qiáng), 趙曉鳳 申請(qǐng)人:成都理工大學(xué)