基于AT89S51单片机的PWM专用信号发生器的设计

　　1 引言

　　涡流无损检测作为无损检测应用最广泛的方法之一，具有传感器结构简单、灵敏度高、测量范围大、不受油污等介质影响、抗干扰能力强等优点，已被广泛应用于冶金、机械、化工、航空等多个工业部门。然而由于受趋肤效应的影响，常被限制在对导体表面及亚表面层的检测上，这使其检测应用范围受到了很大的限制。但是，若检测线圈在脉冲激励作用下，因脉冲信号中含有丰富、连续的频率成分，所以检测线圈中所得到的信息不仅包含了被检测　　试件的表面、亚表面信息，还包含其深度信息，能够对材质以及缺陷进行定量评价。而脉冲信号的波形、频率、幅值、占空比等参数的改变对检测结果有着不同的影响。因此为了获得不同的脉冲激励下的检测结果。特制作了这一专用高精度大功率脉冲信号发生器。

　　2 硬件设计

　　为满足试验要求，该信号发生器的设计目的是能产生多个波形，且频率，电压，占空比均可以调节的高精度，大功率脉冲信号。该信号发生器的硬件部分：通过单片机控制数模转换芯片输出不同的波形，再经过两级放大以及高频模拟开关进行波形整形得到较为完美的波形后，再用一组达林顿管进行电流放大得到较大功率的脉冲信号。系统硬件框图如图1示。

图1 系统硬件框图

　　2.1显示及键盘与单片机接口电路设计

　　为实验过程中观察和调节方便，我们设置了对输出波形最高电压、占空比、频率的七段管LED显示以及对波形、波形最高电压、占空比、频率的键盘选择。其中，LED显示安排如下：电压由一只七段管进行显示，占空比由两只七段管，频率有三只七段管进行显示；键盘安排如下：波形选择键2 个，电压调节键2个，频率调节键2个，占空比调节键2个。六只七段管显示与单片机接口电路如图2示，图中利用六只74LS164为LED管串入并出移位积存器，P3.3用于控制显示器的输入，2×4键盘与单片机接口电路如图2示。

图2 LE D显示与单片机接口电路

图3 2×4键盘与单片机接口电路

　　2.2单片机控制D/A芯片的接口电路设计

　　D/A芯片选用由National Semiconductor公司生产的DAC0832，它是20引脚双列直插式低功耗CMOS器件，它内部具有两级数据寄存器，完成8位电流D/A转换。要得到满足实验要求的波形，还必须通过DAC0832的输出端接运算放大器来实现。为了与DAC0832较高的转率换速相匹配，这里选用National Semiconductor公司生产LF357运算放大器与之配合使用。LF357不仅具有高转换速率，而且具有：低输入偏置电流，低输入偏移电流（仅为30pA）, 低输入噪声电流（仅为 ）,高共模抑制比，宽频带增益。单片机控制D/A芯片连接电路如图4示。