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单片机实现智能信号发生器

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单片机实现智能信号发生器 中国新技术新产品 2008 NO.12(上) China New Technologies and Products中国新技术新产品 高 新 技 术 单片机实现智能信号发生器 许文斌 (长沙航空职业技术学院,湖南 长沙 410000) 1 引言 在现代电子学的各个领域,常常需要高精度且 频率方便可调的信号发生器。实现信号发生器的途 径有多种:如采用分立元件实现非稳态的多谐振荡 器,然后根据具体需要加入积分电路等构成正弦、 矩形、三角波发生器;也可采用集成芯片实现函数 信号发生器;或利用单片集成实现函数...

单片机实现智能信号发生器
中国新技术新产品 2008 NO.12(上) China New Technologies and Products中国新技术新产品 高 新 技 术 单片机实现智能信号发生器 许文斌 (长沙航空职业技术学院,湖南 长沙 410000) 1 引言 在现代电子学的各个领域,常常需要高精度且 频率方便可调的信号发生器。实现信号发生器的途 径有多种:如采用分立元件实现非稳态的多谐振荡 器,然后根据具体需要加入积分电路等构成正弦、 矩形、三角波发生器;也可采用集成芯片实现函数 信号发生器;或利用单片集成实现函数信号发生 器;或利用专用直接数字合成DDS芯片实现函数 信号发生器 [1]。本文介绍一种采用单片集成芯片 MAX038配合单片机AT89C52实现智能型信号发 生器的方法。 2 信号发生芯片MAX038 MAX038是美国Maxim公司的一款高频率、 高精度、低输出电阻、驱动能力强的函数信号发生 器芯片,内部含有精密带隙电压基准、鉴相器和 TTL同步输出,能以最少的外部元件构成多波形高 频函数信号发生器,也可应用于压控振荡器、脉宽 调制器、锁相环、频率调制器、频率合成器和 FSK信 号发生器,是目前较为理想的信号产生集成芯片[2]。 2.1 MAX038的关键特性 工作频率范围:0.1HZ~20MHZ; 频率扫描范围:350倍; 频率和占空比独立可调; 输出电阻:0.1Ω; 非线性失真:小于 0.75%; 温度系数:200PPm/℃; 输出波形:正弦波、三角波、锯齿波、矩形波、脉 冲波; 输出峰值:Vp-p=2V 2.2 MAX038引脚 MAX038管脚图如图 1所示,各引脚功能如表 1所示。 图 1 MAX038引脚图 2.3 MAX038芯片使用方法 2.3.1 波形选择 MAX038可以产生正弦波、方波或三角波。具 体的输出波形由地址A0和A1的输入数据进行设 置,如表 2所示。 2.3.2 波形调整 2.3.2.1 输出频率的调整 输出频率调整方式分为粗调和细调两种方法: 粗调取决于 IIN引脚的输入电流 IIN,COSC 引脚的电容量 CF以及 FADJ引脚上的电压。当 FADJ=0 V时,输出的中心频率 f0为: 。当 IIN在 10~400μA时,电路 可以获得最佳的工作性能。对于固定频率工作,可 设置 IIN接近于 100μA并选择一个适当的电容值。 电容的取值范围可以在 100μA~20pF。 频率的细调是在 FADJ引脚施加一个±2.4V范 围的电压,可使输出频率的调节范围为 f=(0.3~1.7)f0 (即 ±70%f0)。 MAX038的输出频率还可以由VIN与RIN电阻 串联来控制,输出频率 f0为: 。改变 VIN就可调整输 出频率 f0,例如当RIN为 25kΩ并且VIN在 0.5~5 V 变化时,可在 0.1Hz~20MHz范围内调整。 在 REF和 FADJ之间接可变电阻 RF还提供 了一个方便的人工调整频率的方法。RF的取值如 下: 。例如,如果VREF取-2.0 V, 则 。 2.3.2.2 占空比的调整 DADJ引脚上的电压值的变化控制波形的占 空比。通常VDADJ=0V时,则占空比为 50%。若VDADJ 在±2.3V范围变化将引起输出波形占空比在 15%~ 85%的变化(在 15%~85%范围内改变占空比,对输 出频率的影响最小)。 接在REF(+2.5V)和DADJ之间的可变电阻 RD提供了一个方便的人工调整占空比的方法。RD 的取值如下: 。例如,如果 VDADJ 取-1.5 V(23%占空比),则 [2]。 3 硬件电路设计 3.1 系统主电路结构图如图 2所示。 图 2 信号发生器结构图 3.2 系统电路原理图 信号发生器电路原理图如图 3所示。 图 3中单片机 AT89C52的 P2.0和 P2.1分别 与MAX038的 和 相连,用于选择波形输出;KEY 为单片机的外接 4×4键盘,和单片机的 口相连。 MAX038输出正弦波、矩形波、三角波三种波形,波 形的频率和幅值可通过外界电阻进行调节,有 。 MAX038的各种输出波形的幅值为 2V(P-P),阶跃 信号的幅值为 1V。为了使信号的幅值范围更大,可 以先把信号衰减,再经过输出放大器以适当比例同 相放大输出。为了输出不同的电压,可在输出端加 输出信号处理电路来调节电压的幅值。为了滤除噪 声,可在每个电阻上并上电容,并且要使输入、输出 端的电阻、电容匹配。对于电荷量的输出,可在电压 输出端串联绝缘阻抗高的电容(防止放电和漏电)来 实现。 4 软件设计 软件需要实现的主要功能是检测键盘的输入, 根据输入结果选择相应的输出波形信号。键盘操作 和对应的输出如下:输入键 0得到正弦波,输入键 1 得到矩形波,输入键 2得到三角波。若考虑频率调 制较为复杂,可将硬件电路稍加修改,采用单片机 测频,用软件进行处理,形成测频及输出、设置负反 馈,使输出频率尽量接近要求的输出值[3]。 结束语 MAX038可有多种方法实现信号发生器,本文 结合单片机 ATM89C52设计一种简单的智能信号 发生器,可以通过键盘输入选择正弦波、矩形波和 三角波的波形输出,并且能进行频率和占空比的调 节,可实现 100HZ~20MHZ频率的频率输出,同时 可以在此电路基础上进行功能的扩展。可作为简单 交流、脉冲控制、分频计数等电子实验的信号源,实 践 证明 住所证明下载场所使用证明下载诊断证明下载住所证明下载爱问住所证明下载爱问 该信号发生器的性能稳定可靠。 参考文献 [1]李良光.波形产生集成电路[J].世界电子元器件. 2001,11,49-51. [2]集成芯片资料大全.电子电路图网. [3]赵亮.侯国锐编著.单片机 C语言编程与实例.北 京:北京邮电出版社.2003,9. [4]李朝春编著.单片机原理及接口技术.北京:北京 航空航天大学出版社.2005. 作者简介:许文斌,男,1977年 2月出生,讲师, 研究生学历,研究方向:单片机检测与控制,计算机 仿真。现任长沙航空职业技术学院机械制造工程系 副主任。 摘 要:详细介绍集成芯片 MAX038性能,结合单片机 AT89C52设计了波形可选择的高频信号发生器,该信号发生器可作为简单交流、脉 冲控制、分频计数等电子实验的信号源,实践证明该信号发生器的性能稳定可靠。 关键词:单片机,信号发生器,MAX038
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