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基于單片機的函數發(fā)生器的設計實(shí)現

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作者:淮陰工學(xué)院 張新榮,常 波 時(shí)間:2007-11-15 來(lái)源:電子工程師 收藏

1 引言

  
在自動(dòng)控制系統設計及調試過(guò)程中,不同頻率的正弦波、三角波和方波常作為信號源,應用十分方便。過(guò)去常由分立元件及集成運放構成振蕩器,后來(lái)出現的ICL8038其最高頻率僅能達到100kHz。而MAX038芯片性能更好,最高頻率可達20MHz,且三種波形由同一端輸出。控制品質(zhì)卓越,基于的函數發(fā)生器運行可靠,操作方便。

2 高頻信號發(fā)生器芯片MAX038簡(jiǎn)介

  
MAXIM公司生產(chǎn)的MAX038芯片是一種高頻精密的函數發(fā)生器,可產(chǎn)生三角波、鋸齒波、正弦波、方波及脈沖波,且頻率及占空比的控制可獨立進(jìn)行。

  Lin管腳電流范圍在10~400μA時(shí)電路獲得最佳工作性能。輸出波形的選擇由邏輯地址引腳A0和A1的組合來(lái)決定:A1A0=10或11時(shí),輸出正弦波;A1A0=00時(shí),輸出方波;A1A0=01時(shí)輸出三角波。波形切換可在0.3μs內完成,但輸出波形有0.5μs的延遲時(shí)間。輸出頻率由Lin引腳的電流、SOSC引腳的對地電容量和FADJ的電壓來(lái)決定。當FADJ引腳接地時(shí),輸出頻率由公式給出:

  F0=Lin/CF

  
式中,F0是輸出頻率,單位MHz;Lin是管腳輸入電流,單位μA;CF是決定輸出頻率的串入電容值,單位pF。

3 基于的函數發(fā)生器的設計與實(shí)現

3.1 系統硬件接口電路設計

  
Intel公司的MCS-51系列中的8051單片機應用已很成熟,以其為基核的其他8位機都有極好的兼容性,應用十分方便。圖1所示為以8051和MAX038為核心的系統硬件電路。

  用8279完成鍵盤(pán)輸入和LED顯示控制兩種功能,鍵盤(pán)按鍵設置:數字鍵0~9,小數點(diǎn),正弦波、方波和三角波切換鍵,頻率選擇Hz、kHz、MHz切換鍵,占空比鍵,回車(chē)鍵。采用外部譯碼方式,8279的SL0~SL2經(jīng)74LS138(2)輸出接鍵盤(pán),同時(shí)經(jīng)74LS138(1)輸出驅動(dòng)后送LED。8279的顯示輸出B0~B3,A0~A3作8位數據輸出,當鍵盤(pán)出現有效閉合鍵時(shí),數據自動(dòng)進(jìn)入8279的RAM存儲器,并向CPU申請中斷。

  MAX038的頻率控制電壓由10位DAC1020提供,經(jīng)Rin=50kΩ的電阻進(jìn)入Lin引腳,8051的P2.6作為DAC1020的片選信號,采用雙緩沖器方式,鎖存10位數據。DADJ引腳電壓范圍-2.4V~+2.4V由8位DAC0832的雙極性輸出電壓提供,即占空比調節的控制電壓。用8051的P2.5作為DAC0832的片選信號,基準電壓采用MAX038內部2.5V基準電壓,接入VR端。DAC0832的ILE接+5V,片選端和數據傳送端都與74LS373輸出線(xiàn)A0相連。

  設Lin輸入端電壓為Vin,串接電阻為Rin,則有公式:

  F0=Vin/〔Rin



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