专利名称：一种基于arm和dds技术的多功能信号发生器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及信号波形产生技术领域，尤其是一种基于ARM和DDS技术的多功能信号发生器。
背景技术：
信号发生器在电子行业的生产实践和科技领域中有着广泛的应用，信号发生器的种类也很繁多，有国产的，有国外进口的，实现的技术手段也是多种多样，早期的模拟技术，后来发展的模拟加数字技术，再后来发展的合成技术；质量水平也是参差不齐，信号波形发生质量好一点的，价格高的离奇，而性价比高的，质量一般，人机交互也很简陋,用户体验不友好；随着大规模集成电路的飞速发展，集成度越来越高，功能越来越强，兴起了很多直接数字频率合成(DDS)器件，直接数字频率合成是一种新的频率合成技术和信号产生的方法，具有超高速的频率转换时间、极高的频率分辨率分辨率和较低的相位噪声，在频率改变与调频时，DDS能够保持相位的连续，因此很容易实现频率、相位和幅度调制，此外，DDS技术大部分是基于数字电路技术的，具有可编 程控制的突出优点；另外控制器从单片机过渡到了 ARM时代，ARM的运算速度达到了几十到几百M，内部资源有很丰富，存储空间也比单片机超出了几十倍，频率不高的波形发生直接可以通过ARM内部资源及能完成，设计十分简洁，因此采用基于ARM控制芯片，DDS技术的新型信号发生器的设计则可以达到功能更加完善、性能更加优越，满足设计参数指标要求。
发明内容本实用新型的目的就是克服上述应用上的不便，设计一种利用ARM控制器和DDS集成芯片，在上位机软件上，设置可产生不同信号类型，信号频率，信号幅度，信号相位的新型信号发生器。实现本实用新型之目的的技术解决措施如下:—种基于ARM和DDS技术的多功能信号发生器,包括机壳、面板，在机壳内安装有PC工控机1、ARM控制器2、DDS波形发生器3、信号调理4，电源变换电路5 ;ARM控制器2包括CPU控制单元2.URS232接口单元2.2、数据存储单元2.3 ；DDS波形发生器3包括正弦波发生3.1、方波发生3.2、三角波发生3.3，信号调理4包括幅度调节4.1、占空比调节4.2、波形种类选择4.3 ；DDS波形发生器3通过SPI串行总线与ARM控制器2上的CPU控制单元2.1连接、通过模拟输出线与信号调理4连接。所述基于ARM和DDS技术的多功能信号发生器的ARM控制器2上的CPU控制单元
2.1通过RS232接口单元2.2与PC工控机I连接。所述基于ARM和DDS技术的多功能信号发生器的信号调理4中的幅度调节4.1、占空比调节4.2及波形种类选择4.3通过IO总线与ARM控制器2上的CPU控制单元2.1连接。所述基于ARM和DDS技术的多功能信号发生器的ARM控制器2的主控芯片采用LPC2136 ARM 芯片。所述基于ARM和DDS技术的多功能信号发生器的DDS波形发生器3采用AD9833DDS芯片。本信号发生器的系统工作原理主要是CPU控制单元通过RS232接口接收在上位工控机编写的波形种类、频率、幅度、相位，解析成信号发生的控制指令，然后读取波形发生输出的幅度，和设定标准结果进行比对，并根据比对结果对输出做微调整，是输出和设定一致。与现有技术相比，本信号发生器的优点在于采用了 ARM芯片和DDS技术，DDS利用了晶体产生的高稳定度时钟信号，产生不同的波形，ARM有较强的运算能力，能对上位机发下来的波形特征信息进行快速分析和处理，并产生对应的控制指令，使输出波形结果和设定要求一致，在上位机上调整波形方法简单，操作直观。
图1是本新型所述的电路原理框图示意图；图2是本新型所述ARM控制器电路图；图3是本新型所述的DDS波形发生器电路图；图4是本新型所述的信号发生器实例面板示意图。
具体实施方式
参见图1至图4给出的实例以及示意图。一种基于ARM和DDS技术的多功能信号发生器包括机壳、面板(图4所示)。在机壳内安装有PC工控机1、ARM控制器2、DDS波形发生器3、 信号调理4，电源变换电路5 ；ARM控制器2包括CPU控制单元2.1、RS232接口单元
2.2、数据存储单元2.3 ；DDS波形发生器3包括正弦波发生3.1、方波发生3.2、三角波发生
3.3，信号调理4包括幅度调节4.1、占空比调节4.2、波形种类选择4.3 ；DDS波形发生器3通过SPI串行总线与ARM控制器2上的CPU控制单元2.1连接、通过模拟输出线与信号调理4连接。本实例ARM控制器2上的CPU控制单元2.1通过RS232接口单元2.2与PC工控机I连接，通过Iic总线与数据存储单元连接。信号调理4中的幅度调节4.1、占空比调节
4.2及波形种类选择4.3通过IO总线与ARM控制器2上的CPU控制单元2.1连接。ARM控制器2的主控芯片采用LPC2136 ARM芯片。DDS波形发生器3采用AD9833 DDS芯片。工控机I即上位机把已定义的波形特征变量参数通过RS232接口发给测试板上的主控芯片LPC2136 ARM，主控芯片LPC2136 ARM解释波形发生器的控制指令，通过SPI总线传递给DDS芯片AD9833，使是产生设定频率和相位的波形，控制信号调理4，确定信号波形的种类、占空比和幅度，通过AD536A真有效值转换芯片获得波形幅值。信号发生器与上位机的连接使用RS232电平转换芯片MAX532。最后采用串口通信协议RS232串口协议，完成上位机波形特征参数数据下发和波形幅度数据回收功能。本新型的工作流程是:系统开机后，首先初始化、进程调度、上位机通信进程、波形特征参数输入、异常处理进程。由于采用DDS技术产生波形，波形发生的过程变的简洁明了，且信号频率和相位与晶体相关，不受外部影响，只需控制信号幅度精度要求即可，幅度通过真有效值AD536转成成直流信号，AD采样获得，ARM控制器则主要完成上位机下发的波形特征数据的解析，处理后转换成波形发生指令，并对产生的波形幅度进行测量，并把比对结果送到上位机去显示。本信号发生器操作过程如下:1、点击:方波、正弦波、三角波进行发生波形类型选择；2、调节“幅度选择”；3、调节“频率选择”；4、调节“占空比”；5、设置好波形特征参数后，点击“产生波形”按键，信号发生器按设定值完成电路参数设置和幅度值校准，则模拟端输出设定的波形。本信号发生器直接从工控机PCI插槽获取3.3V、5V、±12V四种电源，控制电路使用3.3V和5V，信号调理部 分使用±12V，满足输出幅度的要求。
权利要求1.一种基于ARM和DDS技术的多功能信号发生器,其特征是:其机体外包括机壳、面板，机体内安装有PC工控机(1)、ARM控制器(2)、DDS波形发生器(3)、信号调理(4)，电源变换电路(5);所述的ARM控制器(2)包括CPU控制单元(2.1)、RS232接口单元(2.2)、数据存储单元(2.3);所述的DDS波形发生器(3)包括正弦波发生(3.1)、方波发生(3.2)、三角波发生(3.3);所述的信号调理(4)包括幅度调节(4.1)、占空比调节(4.2)、波形种类选择(4.3)。
2.根据权利要求1所述一种基于ARM和DDS技术的多功能信号发生器，其特征是:所述ARM控制器(2)上的CPU控制单元(2.1)通过RS232接口单元(2.2)与PC工控机(I)连接。
3.根据权利要求1所述一种基于ARM和DDS技术的多功能信号发生器，其特征是:所述信号调理(4)中的幅度调节(4.1)、占空比调节(4.2)及波形种类选择(4.3)通过IO总线与ARM控制器(2)上的CPU控制单元(2.1)连接。
4.根据权利要求1所述一种基于ARM和DDS技术的多功能信号发生器，其特征是:所述ARM控制器(2)的主控芯片采用LPC2136 ARM芯片。
5.根据权利要求1所述一种基于ARM和DDS技术的多功能信号发生器，其特征是:所述DDS波形发生器 (3) 采用AD9833芯片。
专利摘要一种基于ARM和DDS技术的多功能信号发生器，涉及信号波形产生技术领域。在机壳内安装有PC工控机、ARM控制器、DDS波形发生器、信号调理，电源变换电路；ARM控制器包括CPU控制单元、RS232接口单元、数据存储单元；DDS波形发生器包括正弦波发生、方波发生、三角波发生；信号调理包括幅度调节、占空比调节、波形种类选择；DDS波形发生器通过SPI串行总线与ARM控制器上的CPU控制单元连接、通过模拟输出线与信号调理连接。在上位机Windows界面下设定波形特征变量值。本新型具有操作直观、简单，携带方便的特点。
文档编号G05B19/042GK203117688SQ201220592710
公开日2013年8月7日 申请日期2012年11月12日 优先权日2012年11月12日
发明者唐颖, 葛良全, 黄凤江, 覃章健, 李晶, 林凡强, 赵晓凤 申请人:成都理工大学