專利名稱：一種金屬探測(cè)器正弦波發(fā)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種金屬探測(cè)器正弦波發(fā)生裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的一些金屬探測(cè)器的正弦信號(hào)波的產(chǎn)生， 一種是利用RLC串聯(lián)或并聯(lián)
諧振電路實(shí)現(xiàn)，這有兩方面的不足 一是波形的穩(wěn)定性不足。二是不方便修改
正弦波的相關(guān)參數(shù)，比如相角和頻率。而另一種是利用石英晶體震蕩器，它的
頻率精確度和波形穩(wěn)定性都比較高，但它的不足之處是不方便改變頻率，一 般只用于固定頻率的發(fā)生。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種金屬探測(cè)器正弦波 發(fā)生裝置。
本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案-
本實(shí)用新型采用數(shù)字化的芯片AD9832作為金屬探測(cè)儀器的信號(hào)源正弦波。 本裝置主要包括直接數(shù)字頻率合成器(AD9832)、 DSP (數(shù)字信號(hào)處理器)、 外部晶振、電源、濾波電路和放大電路裝置。參看圖1。其中，DSP1、直接數(shù) 字頻率合成器2 (AD9832)、濾波電路3、放大電路4依次串聯(lián)連接，晶振電路 連接到直接數(shù)字頻率合成器2 (AD9832)。
4其工作原理是
利用的AD9832的可編程性，由DSP (數(shù)字信號(hào)處理器)來控制它的頻率 和幅度值的改變，從而得到頻率源正弦波的產(chǎn)生。將信號(hào)輸送至數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置 (DAC)，再將得到的正弦波模擬信號(hào)通過濾波器，最終輸出很純正的正弦波信 號(hào)。
AD9832是AD公司生產(chǎn)的一款完整的DDS芯片(直接數(shù)字頻率合成器)。 直接數(shù)字頻率合成是一種新的頻率合成技術(shù)和信號(hào)產(chǎn)生方法。直接數(shù)字頻率合 成器(DDS)具有超高速的頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間，極高的頻率分辨率和較低的相位噪聲， 在頻率改變與調(diào)頻時(shí)，DDS器件能夠保持相位的連續(xù)，因此很容易實(shí)現(xiàn)頻率、 相位和幅度調(diào)制。此外，該器件還具有可編程控制的突出優(yōu)點(diǎn)。因此，直接數(shù) 字頻率合成器得到了越來越廣泛的應(yīng)用，成為當(dāng)今電子系統(tǒng)及設(shè)備中頻率源的 首選器件。
一種金屬探測(cè)器正弦波發(fā)生裝置，包括直接數(shù)字頻率合成器、數(shù)字信號(hào)處 理器、外部晶振電路、濾波電路和放大電路裝置，數(shù)字信號(hào)處理器、直接數(shù)字 頻率合成器、濾波電路、放大電路裝置依次串聯(lián)連接，外部晶振電路連接到直 接數(shù)字頻率合成器。
所述數(shù)字信號(hào)處理器與直接數(shù)字頻率合成器的連接關(guān)系A(chǔ)D9832的管腳4 接電容C1的2腳，C1的1腳接地，AD9832的管腳7接DSP的35管腳SPICLK， AD9832的管腳8接DSP的30管腳SPISIMO， AD9832的管腳9接DSP的65 管腳FSYNC1，AD9832的管腳6接外部晶振的輸出腳OUT, AD9832的管腳10、 11、 12、 5接地，AD9832的管腳15接電容C2的1腳，C2的2腳接AD9832的管腳16， AD9832的管腳14接電阻R2的腳1，并作為信號(hào)SINA的輸出端， 電阻R2的腳2接地，AD9832的管腳2接電容C3的1腳，電容C3的2腳接地， AD9832的管腳3接其管腳2， AD9832的管腳1接電阻Rl的腳1，電阻Rl的 2腳接地，晶振的輸出管腳OUT接AD9832的管腳6，晶振的管腳GND接地， 晶振的管腳VCC接電容C4的l腳，C4的2腳接地，另外，分別向AD9832的 電源位管腳4和15，以及晶振的電源管腳VCC提供3.3伏正相電壓。
所述放大電路裝置是由第一級(jí)放大器OP282 A和第二級(jí)放大器OP282 B兩 級(jí)運(yùn)算放大器串聯(lián)連接。
所述第一級(jí)放大器電路由OP282A、電阻R3、 R4、 R5， 一個(gè)電容C3組成。
所述第二級(jí)放大器電路由OP282B、電阻R6、 R7、 R8組成。
所述運(yùn)算放大器采用型號(hào)OP282。
還包括電源連接整個(gè)電路，對(duì)整個(gè)電路供電。
所述直接數(shù)字頻率合成器采用數(shù)字化的芯片AD9832。
所述數(shù)字信號(hào)處理器采用TMS320F2407芯片。
本實(shí)用新型的有益效果為-
本實(shí)用新型采用數(shù)字化的芯片AD9832作為金屬探測(cè)儀器的信號(hào)源正弦波, 這樣提高了波形產(chǎn)生的穩(wěn)定性，并能方便有效地修改波形參數(shù)。


圖1是本實(shí)用新型金屬探測(cè)器正弦波發(fā)生裝置的方塊圖。
圖2是金屬探測(cè)器正弦波發(fā)生裝置使用的數(shù)字化的芯片AD9832內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3是數(shù)字化的芯片AD9832的連接圖。
圖4是濾波放大電路裝置圖。
圖5是本實(shí)用新型的流程圖。
具體實(shí)施方式
圖1是本實(shí)用新型金屬探測(cè)器正弦波發(fā)生裝置的方塊圖。
包括直接數(shù)字頻率合成器2 (AD9832)、 DSP1 (數(shù)字信號(hào)處理器)、外部晶 振6、電源5、濾波電路3和放大電路裝置4。
其中，DSP1、直接數(shù)字頻率合成器2 (AD9832)、濾波電路3、放大電路4 依次串聯(lián)連接，外部晶振電路6連接到直接數(shù)字頻率合成器2 (AD9832)。
電源5對(duì)整個(gè)電路供電。
圖2是金屬探測(cè)器正弦波發(fā)生裝置使用的數(shù)字化的芯片AD9832內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。
AD9832的最高時(shí)鐘頻率可達(dá)25MHz， AD9832主要由數(shù)控振蕩器(NCO) 和相位調(diào)制器、正弦查詢表以及一個(gè)10位數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)組成。其中數(shù)控 振蕩器和相位調(diào)制器部分包含兩個(gè)32位的頻率寄存器、 一個(gè)32位的相位累加 器和四個(gè)12位的相位寄存器。圖中相位累加器可在每一個(gè)時(shí)鐘周期來臨時(shí)將頻 率控制碼所決定的相位增量 /^e累加一次，如果記數(shù)大于2N，則自動(dòng)溢出， 而只保留后面的N位數(shù)字于累加器中。正弦査詢表ROM用于實(shí)現(xiàn)從相位累加 器輸出的相位值到正弦幅度值的轉(zhuǎn)換，并根據(jù)輸入到正弦査詢表ROM的相位值取出ROM中與其對(duì)應(yīng)的數(shù)字量，然后送到DAC中將其轉(zhuǎn)變?yōu)槟M量，最后通 過濾波器輸出一個(gè)很純的正弦波信號(hào)。
其輸出頻率/自與時(shí)鐘fclk及頻率控制碼決定的相位增量A如"5e有關(guān)?？捎?br> 下式算出
/。 , =(AP/ww /2AO/c汰
式中，N是相位累加器的比特值。
根據(jù)采用定理，DDS的最高輸出頻率應(yīng)小于fclk/2，而實(shí)際只能達(dá)到40%
fclk。
DDS的最小頻率分辨率可由下式給出= /d)t /2W 因此，只要N足夠大，即累加器的位數(shù)具有足夠的長(zhǎng)度，就能得以所需的 頻率分辨率。
由于AD983J的可編程性，可以由DSP來控制它的頻率和幅度值的改變， 從而得到頻率源正弦波的產(chǎn)生。當(dāng)產(chǎn)品通過金屬探測(cè)器的探頭部分時(shí)，改變了 探頭內(nèi)部的磁場(chǎng)密度分布，在傳感器的輸出端電壓的幅值上反映出來，通過多 級(jí)放大電路和濾波電路，由TMS320LF2407內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換器采樣然后對(duì)數(shù)據(jù) 進(jìn)行處理，把結(jié)果傳送給單片機(jī)端。
圖3是數(shù)字化的芯片AD9832的連接圖。
它包括一塊型號(hào)為TMS320F2407的DSP芯片， 一個(gè)25MHz的外部晶振， 一塊DDS數(shù)字芯片AD9832，以及電容C1、 C2、 C3、 C4和電阻R1、 R2。
以下是芯片AD9832的管腳定義。電源線，AVDD、 DVDD。 SCLK為串行 時(shí)鐘接口， MCLK為外部時(shí)鐘接口。 SDATA為串行數(shù)據(jù)接口， FSYNC為同步傳輸?shù)囊粋€(gè)控制信號(hào)端口，當(dāng)其輸出低電平時(shí)，AD9832定義為可接受數(shù)據(jù)輸入。 管腳FSELECT為頻率選擇位，決定選用AD9832內(nèi)部哪個(gè)頻率寄存器，F(xiàn)REQ0 或者FREQ1。管腳PSEL1、 PSELO為相位選擇，在AD9832內(nèi)部有4個(gè)相位寄 存器，由PSEL1、 PSEL0的值可決定選用哪個(gè)積存器。AD9832的管腳REFIN、 REFOUT為參考輸入、輸出電壓位。管腳FSADJUST為輸出極限電流調(diào)試位。 IOUT為信號(hào)輸出接口。接地線，AGND為模擬地，DGND為數(shù)字地。
它們的連接關(guān)系介紹如下AD9832 (直接數(shù)字頻率合成器)的管腳4接電 容Cl的2腳，Cl的1腳接地，AD9832的管腳7接DSP (數(shù)字信號(hào)處理器)的 35管腳SPICLK， AD9832的管腳8接DSP的30管腳SPISIMO， AD9832的管 腳9接DSP的65管腳FSYNC1 ， AD9832的管腳6接外部晶振的輸出腳OUT， AD9832的管腳10、 11、 12、 5接地，AD9832的管腳15接電容C2的1腳，C2 的2腳接AD9832的管腳16， AD9832的管腳14接電阻R2的腳1 ，并作為信號(hào) SINA的輸出端，電阻R2的腳2接地。AD9832的管腳2接電容C3的1腳，電 容C3的2腳接地，AD9832的管腳3接其管腳2， AD9832的管腳1接電阻Rl 的腳l，電阻R1的2腳接地。晶振的輸出管腳OUT接AD9832的管腳6，晶振 的管腳GND接地，晶振的管腳VCC接電容C4的1腳，C4的2腳接地。另外， 分別向AD9832的電源位管腳4和15，以及晶振的電源管腳VCC提供3.3伏正
相電壓。
圖4是濾波放大電路裝置圖。
參看圖，信號(hào)SINA輸出后，經(jīng)電容C3濾波，去掉直流量，再經(jīng)過兩級(jí)運(yùn) 放做放大A、 B處理，得到純真的正弦信號(hào)。它由兩個(gè)運(yùn)放OP282 (低功率高速JEET輸入預(yù)算放大器)，6個(gè)電阻R3、 R4、 R5、 R6、 R7、 R8， 一個(gè)電容C3組 成。它們的連接關(guān)系介紹如下正弦源信號(hào)SINA接電容C3的腳1，電容C3 的腳2接電阻R4的腳1 ，電阻R4的腳2接運(yùn)放OP282 A的腳2， OP282 A的 腳2再接電阻R5的腳1 ， R5的腳2接運(yùn)放OP282 A的腳1 ，運(yùn)放OP282 A的 腳3接電阻R3的腳2，電阻R3的腳1接地，運(yùn)放OP282 A的腳8接正12伏電 源，運(yùn)放OP282 A的腳4接負(fù)12伏的電源。OP282 A的腳1再接電阻R7的腳 1，電阻R7的腳2接運(yùn)放OP282 B的腳6， OP282 B的腳6再接電阻R8的腳1， 電阻R8的腳2接OP282 B的腳7， OP282 B的腳7并作為最終的信號(hào)輸出 SIN—OUT。運(yùn)放OP282 B的腳5接電阻R6的腳2，電阻R6的腳1接地。 圖5是本實(shí)用新型的流程圖。
以下簡(jiǎn)要闡述本實(shí)用新型的軟件流程實(shí)現(xiàn)過程5。由TMS320LF2407確定 AD9832產(chǎn)生的正弦波的相位和頻率，在2407和AD9832之間使用SPI串行外 設(shè)接口模塊。采用主動(dòng)工作方式，串行外設(shè)接口時(shí)鐘則由DSP串行外設(shè)接口產(chǎn) 生并由SPICLK引腳(Pin 35)輸出。為DSP選用CCS開發(fā)環(huán)境，在程序編寫 部分實(shí)現(xiàn)對(duì)AD9832芯片的初始化，最后是調(diào)試運(yùn)行，并觀察正弦信號(hào)。
以上描述了本實(shí)用新型的基本特征和工作原理，以及本實(shí)用新型的相關(guān)優(yōu) 點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員可了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施 例和說明書只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的 前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，本實(shí)用新型的變化和改進(jìn)都落入 要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。
本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書以及等效物界定。
權(quán)利要求1、一種金屬探測(cè)器正弦波發(fā)生裝置，包括直接數(shù)字頻率合成器(2)、數(shù)字信號(hào)處理器(1)、外部晶振電路(6)、濾波電路(3)和放大電路裝置(4)，其特征在于，數(shù)字信號(hào)處理器(1)、直接數(shù)字頻率合成器(2)、濾波電路(3)、放大電路裝置(4)依次串聯(lián)連接，外部晶振電路(6)連接到直接數(shù)字頻率合成器(2)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬探測(cè)器正弦波發(fā)生裝置，其特征 在于，所述數(shù)字信號(hào)處理器(1)與直接數(shù)字頻率合成器(2)的連接 關(guān)系A(chǔ)D9832的管腳4接電容Cl的2腳，Cl的1腳接地，AD9832 的管腳7接DSP的35管腳SPICLK， AD9832的管腳8接DSP的30管 腳SPISIM0， AD9832的管腳9接DSP的65管腳FSYNC1, AD9832的管 腳6接外部晶振的輸出腳0UT, AD9832的管腳10、 11、 12、 5接地， AD9832的管腳15接電容C2的1腳，C2的2腳接AD9832的管腳16， AD9832的管腳14接電阻R2的腳1，并作為信號(hào)SINA的輸出端，電 阻R2的腳2接地，AD9832的管腳2接電容C3的1腳，電容C3的2 腳接地，AD9832的管腳3接其管腳2， AD9832的管腳1接電阻Rl的 腳l，電阻R1的2腳接地，晶振的輸出管腳0UT接AD9832的管腳6， 晶振的管腳GND接地，晶振的管腳VCC接電容C4的1腳，C4的2腳 接地，另外，分別向AD9832的電源位管腳4和15，以及晶振的電源 管腳VCC提供3.3伏正相電壓。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的金屬探測(cè)器正弦波發(fā)生裝置，其特征 在于，所述放大電路裝置(4)是由第一級(jí)放大器A和第二級(jí)放大器 B兩級(jí)運(yùn)放放大器串聯(lián)連接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的金屬探測(cè)器正弦波發(fā)生裝置，其特征 在于，所述第一級(jí)放大器電路由0P282A、電阻R3、 R4、 R5， 一個(gè)電 容C3組成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的金屬探測(cè)器正弦波發(fā)生裝置，其特征 在于，所述第二級(jí)放大器電路由0P282 B、電阻R6、 R7、 R8組成。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的金屬探測(cè)器正弦波發(fā)生裝置，其特征 在于，所述第一級(jí)放大器A和第二級(jí)放大器B采用型號(hào)0P282。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬探測(cè)器正弦波發(fā)生裝置，其特 征在于，還包括電源(5)連接整個(gè)電路，對(duì)整個(gè)電路供電。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬探測(cè)器正弦波發(fā)生裝置，其特 征在于，所述直接數(shù)字頻率合成器(2)采用數(shù)字化的芯片AD9832。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬探測(cè)器正弦波發(fā)生裝置，其特 征在于，所述數(shù)字信號(hào)處理器(1)采用TMS320F2407芯片。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種金屬探測(cè)器正弦波發(fā)生裝置，包括直接數(shù)字頻率合成器、數(shù)字信號(hào)處理器、晶振電路、濾波電路和放大電路裝置，數(shù)字信號(hào)處理器、直接數(shù)字頻率合成器、濾波電路、放大電路裝置依次串聯(lián)連接，晶振電路連接到直接數(shù)字頻率合成器。本實(shí)用新型采用數(shù)字化的芯片AD9832作為金屬探測(cè)儀器的信號(hào)源正弦波，這樣提高了波形產(chǎn)生的穩(wěn)定性，并能方便有效地修改波形參數(shù)。
文檔編號(hào)G01V3/08GK201266243SQ20082015204
公開日2009年7月1日 申請(qǐng)日期2008年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月15日
發(fā)明者孫麗兵, 邵建平, 安 項(xiàng), 民 項(xiàng) 申請(qǐng)人:上海太啟信息技術(shù)有限公司