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基于单片机的函数发生器的设计实现

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作者:淮阴工学院 张新荣,常 波时间:2007-11-15来源:电子工程师收藏

1 引言

  
在自动控制系统设计及调试过程中,不同频率的正弦波、三角波和方波常作为信号源,应用十分方便。过去常由分立元件及集成运放构成振荡器,后来出现的ICL8038其最高频率仅能达到100kHz。而MAX038芯片性能更好,最高频率可达20MHz,且三种波形由同一端输出。控制品质卓越,基于的函数发生器运行可靠,操作方便。

2 高频信号发生器芯片MAX038简介

  
MAXIM公司生产的MAX038芯片是一种高频精密的函数发生器,可产生三角波、锯齿波、正弦波、方波及脉冲波,且频率及占空比的控制可独立进行。

  Lin管脚电流范围在10~400μA时电路获得最佳工作性能。输出波形的选择由逻辑地址引脚A0和A1的组合来决定:A1A0=10或11时,输出正弦波;A1A0=00时,输出方波;A1A0=01时输出三角波。波形切换可在0.3μs内完成,但输出波形有0.5μs的延迟时间。输出频率由Lin引脚的电流、SOSC引脚的对地电容量和FADJ的电压来决定。当FADJ引脚接地时,输出频率由公式给出:

  F0=Lin/CF

  
式中,F0是输出频率,单位MHz;Lin是管脚输入电流,单位μA;CF是决定输出频率的串入电容值,单位pF。

3 基于的函数发生器的设计与实现

3.1 系统硬件接口电路设计

  
Intel公司的MCS-51系列中的8051单片机应用已很成熟,以其为基核的其他8位机都有极好的兼容性,应用十分方便。图1所示为以8051和MAX038为核心的系统硬件电路。

  用8279完成键盘输入和LED显示控制两种功能,键盘按键设置:数字键0~9,小数点,正弦波、方波和三角波切换键,频率选择Hz、kHz、MHz切换键,占空比键,回车键。采用外部译码方式,8279的SL0~SL2经74LS138(2)输出接键盘,同时经74LS138(1)输出驱动后送LED。8279的显示输出B0~B3,A0~A3作8位数据输出,当键盘出现有效闭合键时,数据自动进入8279的RAM存储器,并向CPU申请中断。

  MAX038的频率控制电压由10位DAC1020提供,经Rin=50kΩ的电阻进入Lin引脚,8051的P2.6作为DAC1020的片选信号,采用双缓冲器方式,锁存10位数据。DADJ引脚电压范围-2.4V~+2.4V由8位DAC0832的双极性输出电压提供,即占空比调节的控制电压。用8051的P2.5作为DAC0832的片选信号,基准电压采用MAX038内部2.5V基准电压,接入VR端。DAC0832的ILE接+5V,片选端和数据传送端都与74LS373输出线A0相连。

  设Lin输入端电压为Vin,串接电阻为Rin,则有公式:

  F0=Vin/〔Rin



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