Signal Generator (DDS AD9850) dan Frekuensi Meter

Posting kali ini bertujuan untuk membangkitkan signal DDS menggunakan IC AD 9850. IC ini sudah tersedia dalam bentuk modul. Keluaran IC ini berupa gelombang sinus dan kotak. Karena IC ini bersifat programmable maka frekuensi akan disetting menggunakan Arduino Uno.

Kemudian dibuat pula program untuk mengecek frekuensi yang dikeluarkan oleh IC tersebut setelah diprogram sebelumnya. Aplikasi penghitung frekuensi ini juga dapat digunakan untuk menghitung frekuensi yang lain dengan cara menghubungkan sumber frekuensi ke pin T1 (timer1 sebagai counter.

Untuk menghitung frekuensi yang dikeluarkan oleh DDS AD9850 maka output signal kotak dihubungkan ke pin T1 dari Arduino Uno.

Hasil penghitungan frekuensi kemudian ditampilkan dalam LCD 16x2 dan dikirim ke PC secara serial.

Konfigurasi Pin Arduino Uno

Konfigurasi Pin Modul DDS AD9850

Konfigurasi LCD:

LiquidCrystal lcd(12,13,3,4,6,7); //Konfigurasi schematic LCD Keypad

Konfigurasi DDS AD9850:

///////////////AD9850
#define W_CLK 8   // Pin 8 - connect to AD9850 module word load clock pin (CLK)
#define FQ_UD 9   // Pin 9 - connect to freq update pin (FQ)
#define DATA 10   // Pin 10 - connect to serial data load pin (DATA)
#define RESET 11  // Pin 11 - connect to reset pin (RST)
///////////////AD9850

Konfigurasi Counter1:

Pin output gelombang kotak dari DDS AD9850 dihubungkan ke pin T1 pada Arduino Uno.

Berikut Source Code Lengkapnya:

/*
Author: Muhammad Nurul Puji
muhammadpuji.its@gmail.com
This program have been tested on Arduino Uno R3, DDS AD9850 and LCD Keypad
2013
*/

#include <LiquidCrystal.h>

LiquidCrystal lcd(12,13,3,4,6,7); //Konfigurasi schematic LCD Keypad

///////////////AD9850
#define W_CLK 8   // Pin 8 - connect to AD9850 module word load clock pin (CLK)
#define FQ_UD 9   // Pin 9 - connect to freq update pin (FQ)
#define DATA 10   // Pin 10 - connect to serial data load pin (DATA)
#define RESET 11  // Pin 11 - connect to reset pin (RST)
#define pulseHigh(pin) {digitalWrite(pin, HIGH); digitalWrite(pin, LOW); }
String freq; // string to hold the frequency
///////////////AD9850

/////////Freq Cek
float freq_cek;
int kilo,mega, timer0;
String freq_satuan;
/////////Freq Cek

void setup()
{
       
        ///////////setting counter atau timer
        timer0;
        kilo=0;
        mega=0;
        freq_cek=0;
        freq_satuan="Hz";
       
        cli();//stop interrupts
     
        //set timer0 interrupt
        TCCR0A = 0;// set entire TCCR0A register to 0
        TCCR0B = 0;// same for TCCR0B
        TCNT0  = 0;//initialize counter value to 0
        // set compare match register for 2khz increments
        OCR0A = 249;// 250 (dimulai dari 0) - karena prescaler 64 (250KHz) maka diperlukan 1000 kali interrupt untuk 1 detik
        // turn on CTC mode
        TCCR0A |= (1 << WGM01);
        // Set CS01 and CS00 bits for 64 prescaler (250KHz)
        TCCR0B |= (1 << CS01) | (1 << CS00);  
        // enable timer compare interrupt
        TIMSK0 |= (1 << OCIE0A);
     
        //set timer1 interrupt sebagai counter sinyal frekuensi yang masuk
        TCCR1A = 0;// set entire TCCR1A register to 0
        TCCR1B = 0;// same for TCCR1B
        TCNT1  = 0;//initialize counter value to 0
        // set compare match register for 1hz increments
        OCR1A = 999;//seribu kali - mulai dari 0
        // turn on CTC mode
        TCCR1B |= (1 << WGM12);
        // Set CS10 and CS11 bits for external clock T1 falling edge
        TCCR1B |= (1 << CS12) | (1 << CS11); 
        // enable timer compare interrupt
        TIMSK1 |= (1 << OCIE1A);
     
        sei();//allow interrupts       
        //////////////setting counter atau timer
     
   
        ///////////////AD9850
        pinMode(FQ_UD, OUTPUT);
        pinMode(W_CLK, OUTPUT);
        pinMode(DATA, OUTPUT);
        pinMode(RESET, OUTPUT);
        pulseHigh(RESET);
        pulseHigh(W_CLK);
        pulseHigh(FQ_UD);  // this pulse enables serial mode on the AD9850 - Datasheet page 12.
        sendFrequency(1000000); //tes frekuensi 1MHz
        ///////////////AD9850 
 
      Serial.begin(9600);
    lcd.begin(16,2);
}

void loop()
{
       
        //lcd.clear();
        Serial.print(freq_cek);
        Serial.print(" ");
        Serial.println(freq_satuan);
        lcd.setCursor(0,0);   
        lcd.print("Freq DDS AD9850");
        lcd.setCursor(0,1);   
        lcd.print("Freq= ");
        lcd.print(freq_cek);
        lcd.print(" ");
        lcd.print(freq_satuan);
        //delay(500);
}


//////////////untuk handle interrupt counter dan timer
ISR(TIMER0_COMPA_vect){//timer0 interrupt 
timer0++; 
if (timer0==1000) {    //setiap 1 detik dicek jumlah pulsanya
  if (mega>0){
    freq_cek=((float)mega+((float)kilo/1000) + ((float)TCNT1/1000000))*1;    //dikali 1 supaya 1 detik
    freq_satuan = "MHz  ";
  }else if (kilo>0){
    freq_cek=((float)kilo + ((float)TCNT1/1000))*1;    //dikali 1 supaya 1 detik
    freq_satuan = "KHz  ";
  }else {
    freq_cek = ((float)TCNT1) * 1;
    freq_satuan = "Hz   ";
  } 
  timer0=0;
  kilo=0;
  mega=0;
  TCNT1=0;
  TCNT0=0;
}
}

ISR(TIMER1_COMPA_vect){//counter1 interrupt 
kilo++;
if (kilo==1000){
  mega++;
  kilo=0;
}
}
//////////////untuk handle interrupt counter dan timer


/////////////////////AD9850
// frequency calc from datasheet page 8 = <sys clock> * <frequency tuning word>/2^32
void sendFrequency(double frequency) { 
  int32_t freq = frequency * 4294967295/125000000;  // note 125 MHz clock on 9850.  
  for (int b=0; b<4; b++, freq>>=8) {
    tfr_byte(freq & 0xFF);
  }
  tfr_byte(0x000);   // Final control byte, all 0 for 9850 chip
  pulseHigh(FQ_UD);  // Done!  Should see output
}
// transfers a byte, a bit at a time, LSB first to the 9850 via serial DATA line
void tfr_byte(byte data)
{
  for (int i=0; i<8; i++, data>>=1) {
    digitalWrite(DATA, data & 0x01);
    pulseHigh(W_CLK);   //after each bit sent, CLK is pulsed high
  }
}
/////////////////////AD9850

Hasil:

DDS AD9850 dapat membangkitkan gelombang sinus dan kotak. Berikut pengambilan data menggunakan ADC pada frekuensi rendah (0,5 Hz; 1 Hz; 2Hz)
 - Mungkin akan dijabarkan diposting terpisah :)

Hasil keluaran DDS AD9850 gelombang sinus dan kotak

Hasil keluaran DDS AD9850 sine 1 dan sine 2

Hasil pengukuran frekuensi oleh Arduino Uno menggunakan Counter dan Timer1:

Pengukuran Nilai Frekuensi keluaran DDS AD9850 (di tes pada 1 MHz)

Pengukuran Nilai Frekuensi keluaran DDS AD9850 (di tes pada 1 Hz)

Pengukuran Nilai Frekuensi keluaran DDS AD9850 (dites pada 2,25 MHz)

Beberapa referensi utama:
http://www.instructables.com/id/Arduino-Timer-Interrupts/?ALLSTEPS
http://www.ad7c.com/projects/ad9850-dds-vfo/