基于C8051F060和AD9834的频率响应测试仪设计

摘要：为了测试电路系统的频率响应特性，通常需要在电路系统输入端加上不同频率的激励，然后再测量电路的输出以得到频率响应函数。文中介绍了由单片机和DDS构成的频率响应测试仪设计方法，同时给出了单片机中的软件处理流程。试验结果表明，本测试仪测量精度高，操作方便。
关键词：AD9834频率响应；测试仪；单片机；C8051F060

0 引言
在模拟电路设计和调试过程中，测量系统的频率响应特性是非常重要的一步。而市场上能购买到的具有分析系统频率响应的仪器通常都比较昂贵，而且体积较大，一般很难接受。为此，本文介绍了一种成本较低、体积小、操作简单，能满足大部分系统测量要求的频率响应测试仪的设计方法。

1 系统总体设计
本文介绍的是基于单片机C8051F060和频率合成芯片AD9834开发的、可测量系统频率响应曲线的仪器系统。其系统总体设计框图如图1所
示。

本设计中的单片机C8051F060可控制扫频信号源，以产生一系列不同频率的正弦信号，然后将这些信号进行滤波、放大后作为被测对象的输入送到被测网络中，而被测对象的输出信号则经过调理电路输入到单片机C8051F060中进行数据采集与处理，并将其幅频特性曲线、相频特性曲线通过LED显示出来。键盘可通过控制单片机来设置频率的步进值。

2 各部分模块的设计
2．1 主要芯片简介
本系统中的C8051F060是美国Cygnal公司推出的完全集成混合信号片上系统型MCU。C8051F060采用与8051兼容的专利内核CIP-51，速度高达25MIPS，并具有59个数字I／O引脚、5个16位通用定时器、6个带有捕捉／比较模块的可编程定时器／计数器阵列。同时，片内还集成了两个16位、1Msps的ADC和2个12位DAC、3个电压比较器、看门狗定时器，VDD监视器和温度传感器。该芯片上集成有64KB的FLASH和4352B内部RA-M，以及硬件实现的SPI、SMBus／I2C和2个UART串行接口。最为便利的是，C8051F060还集成了CAN总线控制器，这使得用CAN总线开发C8051F0 60具有开发费用低廉、抗干扰性强、可适用于工业现场应用等特点。
本设计选用的频率合成芯片AD9834是AD公司生产的具有高集成度、低功耗的直接数字频率合成器，它使用的DDS技术是一种利用正弦信号
相位随时间线性增加的原理，并由数字累加和数／模转换来合成所需频率的技术。它主要由数控振荡器(NCO)、相位调制器、正弦查询表ROM
和1个10位D／A转换器组成。数控振荡器和相位调制器主要由2个频率选择寄存器、1个相位累加器、2个相位偏移寄存器和1个相位偏移加法器构成，其最高工作频率可达50 MHz。在参考时钟1MHz下的频率分辨率达0．004 Hz。同时，AD9834还具有三总线串行(SPI)接口，可以较好地与DSP或单片机兼容，并可以输出正弦波、三角波和方波信号。