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...
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
。
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
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
本文档为【单片机实现智能信号发生器】,请使用软件OFFICE或WPS软件打开。作品中的文字与图均可以修改和编辑,
图片更改请在作品中右键图片并更换,文字修改请直接点击文字进行修改,也可以新增和删除文档中的内容。
[版权声明] 本站所有资料为用户分享产生,若发现您的权利被侵害,请联系客服邮件isharekefu@iask.cn,我们尽快处理。
本作品所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用。
网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽..)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。