一种Android平台控制的正弦信号发生器的制作方法

本实用新型涉及Android平台控制领域，具体涉及Android平台端通过USB线控制直接数字式频率合成器(DirectDigitalFrequency Synthesizer)。

背景技术：

使用相移法测量纳秒级的荧光寿命时，有时需要高频(几十MHz以上)并且相位、振幅和频率精确可调的正弦信号。设计一款能方便地精确控制相位、振幅和频率的正弦信号发生器尤为重要。

传统的信号发生器采用的是模拟法，产生高频并且相位可调的正弦信号比较困难。基于DDS的信号发生器可产生高频并且相位可调的正弦信号，但其控制端一般为电脑或者单片机。电脑携带不方便。单片机的人机交互功能较弱，操作较复杂，而且实现精确控制也比较困难。

Android系统现已成为移动终端占有量最大的操作系统。从Android3.1系统开始支持USBHOST功能。现在，Android平台端(装有Android系统的手机、平板电脑等)基本都支持USBHOST功能。

AD9959是ADI公司推出的一款多通道高速直接数字频率合成器。它由四个直接数字频率合成器(DDS)内核构成，每个通道均可提供独立的频率、相位和幅度控制。AD9959可以执行高达16阶的频率、相位或幅度调制。通过将数据施加到模式引脚，可执行调制(可编程控制)。

USB转串口芯片(如CH340，FT232RL等)可以实现USB协议与串行协议的转换，将复杂的USB协议转换为简单的串行协议，减小了对被控制端的要求和成本。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的是现有正弦信号发生器无法产生高频正弦信号，并且能方便、精确控制其相位、振幅和频率的问题，提供一种Android平台控制的正弦信号发生器。

为解决上述问题，本实用新型通过如下方案实现：

包括Android平台端和AD9959模块。AD9959模块又包括USB转串口模块、单片机、AD9959芯片模块、低通滤波模块和电源模块。Android平台端的USB口接OTG线，OTG线与USB线连接，USB线与USB转串口模块连接，USB转串口模块的串口端连接单片机串口引脚，单片机相关引脚又与AD9959芯片模块的相位、频率和振幅调制引脚连接，AD9959芯片模块(可编程控制)的四路输出与低通滤波模块连接，四路低通滤波模块分别连接四路输出端。Android平台端通过OTG线，向USB线发送控制信号，信号经USB转串口模块转换为串行信号。串行信号由单片机接收，使单片机产生控制AD9959的频率控制信号、振幅控制信号和相位控制信号，传给AD9959芯片的调制引脚。最后由低通滤波模块将AD9959芯片模块发出的信号滤波，使输出端输出为平滑连续的正弦波。

Android平台端应用程序：开发工具为Android Studio，编程语言主要为Java。

与现有技术相比，本实用新型利用了常见的Android平台(Android手机等)及其良好的触摸屏人机交互界面，具有能方便地精确控制相位、振幅和频率等特点。

附图说明

图1是一种Android平台控制的正弦信号发生器的原理图；图2是Android平台端与正弦信号发生器通过OTG线、USB线连接图，图3是Android平台端的应用程序界面。

具体实施方式

一种Android平台控制的正弦信号发生器，如图1所示，包括Android平台端和AD9959模块。AD9959模块又包括USB转串口模块、单片机、AD9959芯片模块、低通滤波模块和电源模块。如图2所示，Android平台端的USB口接OTG线，OTG线与USB线连接，USB线与USB转串口模块连接，USB转串口模块的串口端连接单片机串口引脚，单片机相关引脚又与AD9959芯片模块的相位、频率和振幅调制引脚连接，AD9959芯片模块(可编程控制)的四路输出与低通滤波模块连接，四路低通滤波模块分别连接四路输出端。Android平台端通过OTG线，向USB线发送控制信号，信号经USB转串口模块转换为串行信号。串行信号由单片机接收，使单片机产生控制AD9959的频率控制信号、振幅控制信号和相位控制信号，传给AD9959芯片的调制引脚。最后由低通滤波模块将AD9959芯片模块发出的信号滤波，使输出端输出为平滑连续的正弦波。

考虑到使用电脑控制AD9959模块时，不方便移动；而使用单片机外接按键控制又比较复杂，交互性差的原因，本实用新型的控制端选择了人们随身携带的Android手机等Android平台端。

本实用新型的使用流程如下：

(1)Android平台端首先安装应用程序，并将其USB口连接OTG线，OTG线再连接USB线，USB线另一端接到AD9959模块的USB转串口端。(2)打开安装的应用程序，如图3所示，程序会自动检测该Android平台端是否支持USB HOST功能。如果不支持，则会弹出提示，退出程序。如果支持，点击连接按钮，如果连接成功，则返回成功信息，可进行下一步的操作。否则返回不成功信息，需要检查连接是否正确。(3)如果成功连接，可以点击文本框中的一个，输入需要的频率、振幅或相位。再点击输出，即可实现信号发生器对应频道频率或振幅或相位的输出。程序规定输入的频率的范围为0～50MHz，振幅的范围为0～1000mV，相位的范围为0～360°(如果超出范围，会提示可输入值的范围，要求重新输入)。

本实用新型的频率可实现1Hz的分辨率，振幅可实现1mV的分辨率，相位可实现0.1°的分辨率。输出频率的范围为0～50MHz，振幅的范围为0～1000mV，相位的范围为0～360.0°。