吴艳玲

摘 要：本系统以单片机89C51与FPGA为控制核心，采用DDS（直接频率数字频率合成）技术，D/A转换电路及滤波电路，设计了一个高频率稳定度、高精度的信号发生器。单片机向存储器写波形表，控制频率、幅度步进以及人机交换。FPGA集成了DDS、键盘扫描等功能模块。D/A转换模块采用DAC0832，可将波形表内数据输出为所需要的波形。输出波形可以在正弦波与方波及三角波间切换，并能由键盘设置频率值，还能完成步进和扫频的功能。

关键词：DDS；单片机；FPGA

中图分类号：G640 文献标识码：A

1 信号发生器设计原理

本设计在分析直接数字频率合成器（DDS）工作原理的基础上，以89C51单片机和FPGA芯片为主要硬件进行设计。该系统主要包括：波形生成、频率控制、数模转换、程控滤波模块。信号频率为20Hz～20kHz步进可调，步长为1Hz。 频率稳定度达到10-4。 正弦波信号非线性失真系数不大于3%。脉冲波上升时间和下降时间不大于1μs。平顶斜降不大于5%。脉冲占空比为2%～98%步进可调，步长为2%。负载为600Ω时，输出幅度大于3V。 另外，系统提供的矩阵键盘和点阵式液晶显示器还实现了良好的人机交互，能够设置功能并将相关信息显示出来。

2 方案论证

2.1 频率合成器模块

方案一：采用模拟分立元件或单片压控函数发生器MAX038，可产生正弦波、方波、三角波，通过调整外部元件可改变输出频率。但采用模拟器件由于元件分散性太大，即使使用单片函数发生器，参数也与外部元件有关，外接的电阻电容对参数影响很大，因而产生的频率稳定度较差、精度低、抗干扰能力低、成本也高，且灵活性较差，不能实现任意波形以及波形运算输出等智能化的功能。……