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专利名称：一种金属探测器正弦波发生装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及探测技术领域，特别是一种金属探测器正弦波发生装置。
背景技术：
现有的一些金属探测器的正弦信号波的产生， 一种是利用RLC串联或并联
谐振电路实现，这有两方面的不足 一是波形的稳定性不足。二是不方便修改
正弦波的相关参数，比如相角和频率。而另一种是利用石英晶体震荡器，它的
频率精确度和波形稳定性都比较高，但它的不足之处是不方便改变频率，一 般只用于固定频率的发生。

实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种金属探测器正弦波 发生装置。
本实用新型的技术实现方案-
本实用新型采用数字化的芯片AD9832作为金属探测仪器的信号源正弦波。 本装置主要包括直接数字频率合成器(AD9832)、 DSP (数字信号处理器)、 外部晶振、电源、滤波电路和放大电路装置。参看图1。其中，DSP1、直接数 字频率合成器2 (AD9832)、滤波电路3、放大电路4依次串联连接，晶振电路 连接到直接数字频率合成器2 (AD9832)。
4其工作原理是
利用的AD9832的可编程性，由DSP (数字信号处理器)来控制它的频率 和幅度值的改变，从而得到频率源正弦波的产生。将信号输送至数模转换装置 (DAC)，再将得到的正弦波模拟信号通过滤波器，最终输出很纯正的正弦波信 号。
AD9832是AD公司生产的一款完整的DDS芯片(直接数字频率合成器)。 直接数字频率合成是一种新的频率合成技术和信号产生方法。直接数字频率合 成器(DDS)具有超高速的频率转换时间，极高的频率分辨率和较低的相位噪声， 在频率改变与调频时，DDS器件能够保持相位的连续，因此很容易实现频率、 相位和幅度调制。此外，该器件还具有可编程控制的突出优点。因此，直接数 字频率合成器得到了越来越广泛的应用，成为当今电子系统及设备中频率源的 首选器件。
一种金属探测器正弦波发生装置，包括直接数字频率合成器、数字信号处 理器、外部晶振电路、滤波电路和放大电路装置，数字信号处理器、直接数字 频率合成器、滤波电路、放大电路装置依次串联连接，外部晶振电路连接到直 接数字频率合成器。
所述数字信号处理器与直接数字频率合成器的连接关系AD9832的管脚4 接电容C1的2脚，C1的1脚接地，AD9832的管脚7接DSP的35管脚SPICLK， AD9832的管脚8接DSP的30管脚SPISIMO， AD9832的管脚9接DSP的65 管脚FSYNC1，AD9832的管脚6接外部晶振的输出脚OUT, AD9832的管脚10、 11、 12、 5接地，AD9832的管脚15接电容C2的1脚，C2的2脚接AD9832的管脚16， AD9832的管脚14接电阻R2的脚1，并作为信号SINA的输出端， 电阻R2的脚2接地，AD9832的管脚2接电容C3的1脚，电容C3的2脚接地， AD9832的管脚3接其管脚2， AD9832的管脚1接电阻Rl的脚1，电阻Rl的 2脚接地，晶振的输出管脚OUT接AD9832的管脚6，晶振的管脚GND接地， 晶振的管脚VCC接电容C4的l脚，C4的2脚接地，另外，分别向AD9832的 电源位管脚4和15，以及晶振的电源管脚VCC提供3.3伏正相电压。
所述放大电路装置是由第一级放大器OP282 A和第二级放大器OP282 B两 级运算放大器串联连接。
所述第一级放大器电路由OP282A、电阻R3、 R4、 R5， 一个电容C3组成。
所述第二级放大器电路由OP282B、电阻R6、 R7、 R8组成。
所述运算放大器采用型号OP282。
还包括电源连接整个电路，对整个电路供电。
所述直接数字频率合成器采用数字化的芯片AD9832。
所述数字信号处理器采用TMS320F2407芯片。
本实用新型的有益效果为-
本实用新型采用数字化的芯片AD9832作为金属探测仪器的信号源正弦波, 这样提高了波形产生的稳定性，并能方便有效地修改波形参数。


图1是本实用新型金属探测器正弦波发生装置的方块图。
图2是金属探测器正弦波发生装置使用的数字化的芯片AD9832内部结构图3是数字化的芯片AD9832的连接图。
图4是滤波放大电路装置图。
图5是本实用新型的流程图。
具体实施方式
图1是本实用新型金属探测器正弦波发生装置的方块图。
包括直接数字频率合成器2 (AD9832)、 DSP1 (数字信号处理器)、外部晶 振6、电源5、滤波电路3和放大电路装置4。
其中，DSP1、直接数字频率合成器2 (AD9832)、滤波电路3、放大电路4 依次串联连接，外部晶振电路6连接到直接数字频率合成器2 (AD9832)。
电源5对整个电路供电。
图2是金属探测器正弦波发生装置使用的数字化的芯片AD9832内部结构图。
AD9832的最高时钟频率可达25MHz， AD9832主要由数控振荡器(NCO) 和相位调制器、正弦查询表以及一个10位数模转换器(DAC)组成。其中数控 振荡器和相位调制器部分包含两个32位的频率寄存器、 一个32位的相位累加 器和四个12位的相位寄存器。图中相位累加器可在每一个时钟周期来临时将频 率控制码所决定的相位增量 /^e累加一次，如果记数大于2N，则自动溢出， 而只保留后面的N位数字于累加器中。正弦査询表ROM用于实现从相位累加 器输出的相位值到正弦幅度值的转换，并根据输入到正弦査询表ROM的相位值取出ROM中与其对应的数字量，然后送到DAC中将其转变为模拟量，最后通 过滤波器输出一个很纯的正弦波信号。
其输出频率/自与时钟fclk及频率控制码决定的相位增量A如"5e有关。可用
下式算出
/。 , =(AP/ww /2AO/c汰
式中，N是相位累加器的比特值。
根据采用定理，DDS的最高输出频率应小于fclk/2，而实际只能达到40%
fclk。
DDS的最小频率分辨率可由下式给出= /d)t /2W 因此，只要N足够大，即累加器的位数具有足够的长度，就能得以所需的 频率分辨率。
由于AD983J的可编程性，可以由DSP来控制它的频率和幅度值的改变， 从而得到频率源正弦波的产生。当产品通过金属探测器的探头部分时，改变了 探头内部的磁场密度分布，在传感器的输出端电压的幅值上反映出来，通过多 级放大电路和滤波电路，由TMS320LF2407内部的A/D转换器采样然后对数据 进行处理，把结果传送给单片机端。
图3是数字化的芯片AD9832的连接图。
它包括一块型号为TMS320F2407的DSP芯片， 一个25MHz的外部晶振， 一块DDS数字芯片AD9832，以及电容C1、 C2、 C3、 C4和电阻R1、 R2。
以下是芯片AD9832的管脚定义。电源线，AVDD、 DVDD。 SCLK为串行 时钟接口， MCLK为外部时钟接口。 SDATA为串行数据接口， FSYNC为同步传输的一个控制信号端口，当其输出低电平时，AD9832定义为可接受数据输入。 管脚FSELECT为频率选择位，决定选用AD9832内部哪个频率寄存器，FREQ0 或者FREQ1。管脚PSEL1、 PSELO为相位选择，在AD9832内部有4个相位寄 存器，由PSEL1、 PSEL0的值可决定选用哪个积存器。AD9832的管脚REFIN、 REFOUT为参考输入、输出电压位。管脚FSADJUST为输出极限电流调试位。 IOUT为信号输出接口。接地线，AGND为模拟地，DGND为数字地。
它们的连接关系介绍如下AD9832 (直接数字频率合成器)的管脚4接电 容Cl的2脚，Cl的1脚接地，AD9832的管脚7接DSP (数字信号处理器)的 35管脚SPICLK， AD9832的管脚8接DSP的30管脚SPISIMO， AD9832的管 脚9接DSP的65管脚FSYNC1 ， AD9832的管脚6接外部晶振的输出脚OUT， AD9832的管脚10、 11、 12、 5接地，AD9832的管脚15接电容C2的1脚，C2 的2脚接AD9832的管脚16， AD9832的管脚14接电阻R2的脚1 ，并作为信号 SINA的输出端，电阻R2的脚2接地。AD9832的管脚2接电容C3的1脚，电 容C3的2脚接地，AD9832的管脚3接其管脚2， AD9832的管脚1接电阻Rl 的脚l，电阻R1的2脚接地。晶振的输出管脚OUT接AD9832的管脚6，晶振 的管脚GND接地，晶振的管脚VCC接电容C4的1脚，C4的2脚接地。另外， 分别向AD9832的电源位管脚4和15，以及晶振的电源管脚VCC提供3.3伏正
相电压。
图4是滤波放大电路装置图。
参看图，信号SINA输出后，经电容C3滤波，去掉直流量，再经过两级运 放做放大A、 B处理，得到纯真的正弦信号。它由两个运放OP282 (低功率高速JEET输入预算放大器)，6个电阻R3、 R4、 R5、 R6、 R7、 R8， 一个电容C3组 成。它们的连接关系介绍如下正弦源信号SINA接电容C3的脚1，电容C3 的脚2接电阻R4的脚1 ，电阻R4的脚2接运放OP282 A的脚2， OP282 A的 脚2再接电阻R5的脚1 ， R5的脚2接运放OP282 A的脚1 ，运放OP282 A的 脚3接电阻R3的脚2，电阻R3的脚1接地，运放OP282 A的脚8接正12伏电 源，运放OP282 A的脚4接负12伏的电源。OP282 A的脚1再接电阻R7的脚 1，电阻R7的脚2接运放OP282 B的脚6， OP282 B的脚6再接电阻R8的脚1， 电阻R8的脚2接OP282 B的脚7， OP282 B的脚7并作为最终的信号输出 SIN—OUT。运放OP282 B的脚5接电阻R6的脚2，电阻R6的脚1接地。 图5是本实用新型的流程图。
以下简要阐述本实用新型的软件流程实现过程5。由TMS320LF2407确定 AD9832产生的正弦波的相位和频率，在2407和AD9832之间使用SPI串行外 设接口模块。采用主动工作方式，串行外设接口时钟则由DSP串行外设接口产 生并由SPICLK引脚(Pin 35)输出。为DSP选用CCS开发环境，在程序编写 部分实现对AD9832芯片的初始化，最后是调试运行，并观察正弦信号。
以上描述了本实用新型的基本特征和工作原理，以及本实用新型的相关优 点。本行业的技术人员可了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施 例和说明书只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型的精神和范围的 前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，本实用新型的变化和改进都落入 要求保护的本实用新型范围内。
本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书以及等效物界定。
权利要求1、一种金属探测器正弦波发生装置，包括直接数字频率合成器(2)、数字信号处理器(1)、外部晶振电路(6)、滤波电路(3)和放大电路装置(4)，其特征在于，数字信号处理器(1)、直接数字频率合成器(2)、滤波电路(3)、放大电路装置(4)依次串联连接，外部晶振电路(6)连接到直接数字频率合成器(2)。
2、 根据权利要求1所述的金属探测器正弦波发生装置，其特征 在于，所述数字信号处理器(1)与直接数字频率合成器(2)的连接 关系AD9832的管脚4接电容Cl的2脚，Cl的1脚接地，AD9832 的管脚7接DSP的35管脚SPICLK， AD9832的管脚8接DSP的30管 脚SPISIM0， AD9832的管脚9接DSP的65管脚FSYNC1, AD9832的管 脚6接外部晶振的输出脚0UT, AD9832的管脚10、 11、 12、 5接地， AD9832的管脚15接电容C2的1脚，C2的2脚接AD9832的管脚16， AD9832的管脚14接电阻R2的脚1，并作为信号SINA的输出端，电 阻R2的脚2接地，AD9832的管脚2接电容C3的1脚，电容C3的2 脚接地，AD9832的管脚3接其管脚2， AD9832的管脚1接电阻Rl的 脚l，电阻R1的2脚接地，晶振的输出管脚0UT接AD9832的管脚6， 晶振的管脚GND接地，晶振的管脚VCC接电容C4的1脚，C4的2脚 接地，另外，分别向AD9832的电源位管脚4和15，以及晶振的电源 管脚VCC提供3.3伏正相电压。
3、 根据权利要求l所述的金属探测器正弦波发生装置，其特征 在于，所述放大电路装置(4)是由第一级放大器A和第二级放大器 B两级运放放大器串联连接。
4、 根据权利要求3所述的金属探测器正弦波发生装置，其特征 在于，所述第一级放大器电路由0P282A、电阻R3、 R4、 R5， 一个电 容C3组成。
5、 根据权利要求3所述的金属探测器正弦波发生装置，其特征 在于，所述第二级放大器电路由0P282 B、电阻R6、 R7、 R8组成。
6、 根据权利要求3所述的金属探测器正弦波发生装置，其特征 在于，所述第一级放大器A和第二级放大器B采用型号0P282。
7、 根据权利要求1所述的金属探测器正弦波发生装置，其特 征在于，还包括电源(5)连接整个电路，对整个电路供电。
8、 根据权利要求1所述的金属探测器正弦波发生装置，其特 征在于，所述直接数字频率合成器(2)采用数字化的芯片AD9832。
9、 根据权利要求1所述的金属探测器正弦波发生装置，其特 征在于，所述数字信号处理器(1)采用TMS320F2407芯片。
专利摘要本实用新型提供一种金属探测器正弦波发生装置，包括直接数字频率合成器、数字信号处理器、晶振电路、滤波电路和放大电路装置，数字信号处理器、直接数字频率合成器、滤波电路、放大电路装置依次串联连接，晶振电路连接到直接数字频率合成器。本实用新型采用数字化的芯片AD9832作为金属探测仪器的信号源正弦波，这样提高了波形产生的稳定性，并能方便有效地修改波形参数。
文档编号G01V3/08GK201266243SQ20082015204
公开日2009年7月1日 申请日期2008年8月15日 优先权日2008年8月15日
发明者孙丽兵, 邵建平, 安 项, 民 项 申请人:上海太启信息技术有限公司