摘要：在室外的儀器使用中，經(jīng)常會遇到機器需要檢修的問題，但是實驗室常用的示波器和信號發(fā)生器由于電源、體積等問題不便攜帶，這時就需要采用簡易、便于攜帶的測試儀器。設計了一套基于嵌入式核心的由便攜式信號發(fā)生裝置和便攜式信號檢測裝置組成的系統(tǒng)。信號發(fā)生裝置采用DDS技術(shù)以51單片機控制其產(chǎn)生信號，信號檢測裝置以基于Cortex-M3核心的STM32處理器為基礎，配以必要的輔助電路從而實現(xiàn)對實時輸入信號的檢測。信號發(fā)生與信號檢測裝置既可以組合使用也可以單獨使用。為室外儀器的檢修提供了一套便攜式的系統(tǒng)。
關鍵詞：嵌入式；DDS技術(shù)；51單片機；便攜式

0 引言
目前在很多領域內(nèi)需要電子儀器長期在室外甚至許多惡劣的環(huán)境中進行工作，雖然在儀器設計之初針對其所適用的不同環(huán)境，在硬件方面有很多針對性的設計，盡管如此在室外環(huán)境中因自然或人為因素造成的儀器損壞的事件也會時有發(fā)生，由于缺少示波器、信號發(fā)生器等常用的電子儀器檢測設備因而不便于對其進行實時的檢測，只能停止工作將其帶回有條件的實驗室進行檢測。如果有一套便攜式的信號發(fā)生與檢測裝置，那么就可以在事故現(xiàn)場對儀器進行第一時間的檢測，根據(jù)檢測結(jié)果判斷其損壞情況以決定是否對其現(xiàn)場修理還是將儀器帶回進行進一步的檢測。
針對上述需求本文設計了一種采用廣泛應用的嵌入式技術(shù)的便攜式信號發(fā)生與測量裝置，考慮到二者使用的不同情況，對信號發(fā)生和信號測量裝置采用了獨立的設計，在使用時既可以單獨使用也可以組合使用，信號發(fā)生裝置以AT89S51為核心通過DDS芯片AD9851產(chǎn)生任意可調(diào)的函數(shù)信號，信號測量裝置則以時下流行的STM32F106ZE核心控制，配以必要的模擬信號調(diào)制、整形電路、數(shù)模電路及顯示電路實現(xiàn)對模擬信號參數(shù)包峰峰值、有效值、頻率等的檢測。

1 便攜式信號發(fā)生裝置
在本次設計的信號發(fā)生裝置中，使用了先進的直接數(shù)字頻率合成技術(shù)(Direct Digital Synthesis，DDS)作為信號發(fā)生器的核心產(chǎn)生任意的波形信號。信號發(fā)生裝置系統(tǒng)框圖如圖1所示，整個系統(tǒng)的工作流程如下：由鍵盤控制單片機產(chǎn)生相應波形、頻率、相位、幅度等的控制信號，其中波形、頻率和相位控制字進入AD9851模塊中，AD9851根據(jù)相對的控制信號在其波形庫中選擇相應的波形和相位以及頻率。而幅度控制字則進入程控放大電路，單片機依據(jù)峰峰檢測與A／D轉(zhuǎn)換的輸出電壓幅度，調(diào)整控制程控放大器的放大倍數(shù)。最后經(jīng)功率放大電路對信號進行放大功率放大得到最終的信號輸出。
在整個信號發(fā)生裝置中，其核心的模塊是由AD9851芯片組成的DDS模塊，其于單片機AT89S51組成的信號發(fā)生裝置相對于傳統(tǒng)的鎖相式頻率合成器、純模擬電路搭建的信號發(fā)生器以及由單片機與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊組成的信號發(fā)生器相比，其優(yōu)點在于可產(chǎn)生任意的波形、軟硬件設計簡單、功耗低、方便調(diào)試且輸出頻率穩(wěn)定。