基于STC12C5A60S2的函数信号发生器的设计

　　摘要：本文研究了一种函数信号发生器。该信号发生器由单片机STC12C5A60S2、DDS芯片AD9851、以及高频运放AD603等组成，实现了幅度和频率可调的多种波形（三角波、方波、正弦波）输出的功能。通过实物制作，其性能指标达到了设计要求，具有一定的应用和推广价值。

　　1、系统的结构

　　整个系统由单片机STC12C5A60S2、DDS芯片AD9851、液晶LCD12864、模拟开关、积分电路、放大电路和4*4矩阵按键这几部分组成。其中单片机负责整个系统的控制；按键作为菜单控制的选择按钮；AD9851负责产生波形；LCD12864负责显示；积分电路用于生成三角波；模拟开关用于选通输出波形的形式；放大电路用于幅度的调节。其系统结构框图如图1所示。

　　2、系统的硬件设计

　　2.1DDS芯片AD9851的简介

　　AD9851是美国AD公司生产的DDS芯片。DDS具有频率转换速度快、输出频率高等优点。AD9851主要由倍频器、数据输入寄存器、D/A转换器、内部高速比较器等几部分组成，输出频率可达到70MHz。

　　2.2单片机与AD9851的接口电路设计

　　通过单片机STC12C5A60S2控制AD9851产生稳定的方波和正弦波，再通过积分电路、程控放大电路等实现幅度和相位的调节以及三角波、锯齿波、斜波等的生成。

　　单片机的P2.0-P2.7口接到AD9851模块的D0-D7口，作为数据传输接口。P3.4作为AD9851的系统时钟频率输出，P3.5接FQ_UD引脚，用于数据更新位，P3.6控制DDS内部DAC的输出电流。输出信号有两路，分别为0-70MHz的正弦波sine和方波信号square1、square2，这些信号再通过信号处理电路处理后，即可输出所需求的信号。电路图如图2所示。

　　2.3信号处理电路设计

　　AD9851的输出频率能达到70MHz，为了能在后级输出比较高的频率，使用高带宽的AD603放大器，该芯片的带宽可以达到90MHz，能够满足设计要求［6］。U3是一种双四选一模拟开关芯片TC4052，开关控制引脚由单片机U4的P0.4和P0.5来控制。

　　信号处理电路中，U3的1脚、2脚和U1的3脚分别接AD9851产生的正弦波sine，square1和square2。U1积分电路所产生的三角波由7脚输出送U3的5脚。U3的3脚输出信号送程控放大电路AD603的3脚信号输入端。通过单片机U4的P3.7输出PWM信号去控制AD603的放大倍数，放大后的信号再由信号输出端输出。信号处理电路如图3所示。