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一种基于DDS和Qt的“所见即所得”波形发生器
1.引言
波形发生器是电子工程师和科学家常用的实验工具之一，用于生成各种形式的波形信号，以便进行电路测试、教学、研究等方面的工作。在过去的几十年里，随着电子技术快速发展，各种类型的波形发生器也不断涌现。然而，这些波形发生器大多数需要专门的硬件支持，使得它们体积庞大、使用复杂，并且不适合用户所需的实时波形监测和调整。本文将介绍一种基于DDS和Qt技术的“所见即所得”波形发生器，从而实现对波形快速监测和调整的目的。
2.DDS技术
DDS（DirectDigitalSynthesis）技术是指使用数字信号处理器（DSP）或FPGA实现产生高精度、高稳定性的信号，可以产生各种类型的波形，包括正弦波、方波、锯齿波等。DDS技术的主要原理是将一个参考时钟周期性地累加一个相位值，然后再通过映射表将相位值转化为幅值，从而生成所需的波形信号。
DDS技术的优点是：精度高、稳定性好、可调性强、频率范围广、线性度高、相位噪声低等。
DDS技术的缺点是：需要占用大量的存储器、复杂的系统设计和调试、系统抗干扰能力弱等。
3.Qt技术
Qt是一种跨平台GUI应用程序框架，主要用于开发图形化界面应用程序。Qt提供了丰富的图形界面控件和工具库，使得Qt可以实现复杂的GUI应用程序，包括图形绘制、事件响应、多线程处理、网络通信等方面的功能。
Qt的优点是：具有跨平台特性、易用性好、开发效率高、支持多种GUI编程语言等。
Qt的缺点是：占用资源较大、可移植性较差、框架庞大等。
4.实现方案
基于DDS和Qt技术的“所见即所得”波形发生器，由硬件部分和软件部分组成。
4.1硬件部分
硬件部分采用AD9850DDS芯片作为波形发生器的核心部分。该芯片具有频率范围广、相位噪声低、线性度高等优点，能够产生正弦波、方波、锯齿波等类型的波形信号。硬件部分的电路图和PCB设计如图1所示。
图1硬件部分电路图和PCB设计
4.2软件部分
软件部分采用Qt框架进行GUI界面设计和控件编程。主要功能有：波形类型的选择、频率、幅值、相位等参数的输入和调整、波形显示、实时监测等。
软件部分主要包括以下模块：
4.2.1数据生成模块
该模块使用DDS技术实现波形信号的产生。用户可以通过界面输入所需的波形类型、频率、幅值和相位等信息，然后通过DDS芯片产生所需的波形信号。
4.2.2显示模块
该模块使用Qt的图形绘制工具库实现波形信号的显示。用户可以选择所需的波形类型并设置相应的波形参数，将波形信号通过图形绘制工具库显示出来，实现波形的所见即所得。
4.2.3实时监测模块
该模块主要用于监测波形信号的实时变化情况。用户可以在界面上设置所需的监测时间和监测中断周期，然后通过DDS技术产生相应的波形信号，并在图形绘制工具库中实时显示波形变化情况。
4.3系统实现
该波形发生器的系统实现过程如下：
（1）硬件部分设计和测试，完成电路图和PCB设计、焊接和测试。
（2）软件部分设计和编程，完成Qt界面设计和控件编程、DDS芯片驱动和波形信号处理逻辑编程。
（3）系统调试和测试，测试系统的各项功能是否正常。
5.结论
本文介绍了一种基于DDS和Qt技术的“所见即所得”波形发生器的实现方案。该波形发生器具有频率范围广、操作简便、实时监测等特点，可以满足电子工程师和科学家对波形发生器的实时监测和调整需求。同时，该波形发生器也可以作为电子教学实验中的实验工具之一，在教学过程中起到辅助教学的作用。