基于AD9834的带彩屏显示的简易信号源设计

时间：2024-09-03

海南医学院生物医学信息与工程学院杨文蕊朱佳欣张航行郑兰吴晓玲

随着现代科学信息技术的不断发展，人们不仅对射频信号源的控制要求越来越高。此设计是设计一套基于AD9834模块和OLED屏的简易信号源，该信号源的核心模块DDS模块用AD9834作为芯片，与单片机89C51连接后，具有体型小，精度高等特点。此系统可以实现波形、频率、幅值步进可调。

1 背景

信号源是一种应用范围比较广的电子仪器，用途主要包括为用于产生各种数字模拟调制制式信号，2G/3G/4G及其他各种数字通信领域。近几年我国科学技术发展速度相对较快，其中电子测量仪器的性能得到了大幅度地提升，体积在不断缩小，能够运用在多个场景，使该类型的设备在我国得到较为广泛的运用。传统的信号源采用模拟电路构成，具有信号不稳定，频率和幅值难以步进可调，频率精度不高等缺点。此次开发的信号源较一般信号源来说具有信号稳定、信号频率高、信号转换快等优点，并且该信号源所产生的信号信息能够在OLED屏上显示。

2 系统设计

2.1 总体设计方案

基于AD9834模块和OLED模块简易信号源主要由以下几个模块组成，用于实现信号的产生，同时可以实现对波形的选择和频率的调节，如图1所示。

图1 系统框架图

单片机主机驱动控制器应用模块：52单片机主控模块作为整个系统的重要控制部分，控制信号的产生及信号的频率。单片机发出一个初始信号传送给AD9834模块，使得AD9834模块能够产生波形。矩阵键盘键入改变频率的信号发生给单片机，单片机发出调节频率的信号来改变波形的频率，同时在OLED上显示波形的频率。

OLED显示模块：显示相关信号的类型和频率并用相关字符串表示。OLED模块接收单片机发送的控制信号，并显示出相关信号的频率和类型。

AD9834模块：产生正弦波、三角波和方波。AD9834模块接收单片机传来的命令，产生不同的波形。

运放模块：调节信号的幅值。接收单片机传来的调节信号，根据数字量线性变化来改变信号的幅值。

2.2 单片机控制模块

（1）单片机介绍

51单片机在基于AD9834模块和OLED模块简易信号源系统中作为主控模块，对信号的产生、信号类型的转换、信号频率的改变有着很大的作用，51单片机发送一个控制信号给AD9834模块，是的AD9834模块能够输出信号，并产生不同类型的波形。当波形选择模块接受到51单片机发送的改变波形的信号时，波形选择模块输出需要的波形，并且在短时间内实现正弦波、三角波、方波依次转换。51单片机有一个矩阵键盘，通过矩阵键盘的按键可以实现信号的转换，信号频率、幅值步进可调。

（2）按键电路介绍

基于AD9834模块和OLED屏的数字信号源系统使用的是51单片机所携带的4×4矩阵键盘，该矩阵键盘按键数量较多，操作方便，通过编写相应的代码赋予16个按键中相应按键的功能，分别对应相关的功能，按下S1键，增加波形的频率，按下S2键，减少波形的频率，按下S3键，在之前的基础上10倍地增加频率的步进值，按下S4键，在之前的基础上10倍地减少频率的步进值，按一下S5键，改变波形的类型，按下S6键，增大数字量，幅值根据相应的公式随之增加，按下S7键，减小数字量，幅值根据相应的公式随之减小。整个系统是跟据矩阵键盘发出的控制信号来改变波形、频率、幅值步进可调。

2.3 DDS模块

DDS模块作为基于AD9834模块和OLED屏的数字信号源系统的核心部分，系统所产生的信号都是由DDS模块发出，基本原理是利用采样理论和查找表方法产生所需的波形，可根据需要使DDS模块输出正弦波、三角波、方波。

2.4 波形选择模块

DDS模块输出的波形不在同一个输出口上，方波在squan口输出，正弦波和三角波在sine1或sine2口输出，我们选择波形时就很麻烦，手动去选择输出口，既费时又费力，此时就要利用CD4051来选择输出波形。所选择的CD4051芯片相当于一个单刀八开关，根据编码传入的3位ABC地址码来决定了哪一个通道是打开的。信号的输出能够根据单片机的键入信号实现波形的相互转变。