基于AT89S51的方波变正弦波电路图信号发生器电路图

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  《科技传播》杂志给您推荐整理  国家级科技学术期刊  中英文目录 知网 万方全文收录  编辑部直接收稿  百度空间有详细信息  以下论文仅供参考不是很详细,具体论文还需要自己撰写,目前学术不端系统检测系统上线,在参考别人论文的时候一定要用自己的语言进行表述,避免抄袭嫌疑  摘 要 本系统能够产生正弦波、方波、三角波。同时还可以作为频率计测频率。函数信号的产生由MAX038和外围电路完成,能产生1Hz—20MHz的波形。波形选择由单片机完成。输出或输入频率经74HC390分频后,由单片机完成自动频率检测显示。  关键词:波形产生器、频率计、MAX038、74HC390、AT89S51。  前言  在现代电子学的各个领域,常常需要高精度且频率可方便调节的信号发生器。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形,如三角波、锯齿波、矩形波(含方波)、正弦波的电路被称为函数信号发生器。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。函数信号发生器的实现方法通常有以下几种:  (1)用分立元件组成的函数发生器:通常是单函数发生器且频率不高,其工作不很稳定,不易调试。  (2)可以由晶体管、运放IC等通用器件制作,更多的则是用专门的函数信号发  生器IC产生。早期的函数信号发生器IC,如L8038、BA205、XR等,它们的功能较少,精度不高,频率上限只有300kHz,无法产生更高频率的信号,调节方式也不够灵活,频率和占空比不能独立调节,二者互相影响。  (3)利用单片集成芯片的函数发生器:能产生多种波形,达到较高的频率,且易于调试。鉴于此,美国马克西姆公司开发了新一代函数信号发生器ICMAX038,它克服了(2)中芯片的缺点,可以达到更高的技术指标,是上述芯片望尘莫及的。MAX038频率高、精度好,因此它被称为高频精密函数信号发生器IC。在锁相环、压控振荡器、频率合成器、脉宽调制器等电路的设计上,MAX038都是优选的器件。  (4)利用专用直接数字合成DDS芯片的函数发生器:能产生任意波形并达到很高的频率。但成本较高。  综合分析以上四种实现方法的性价比,我们决定采用单片集成芯片AX038来设计函数发生器。频率越高、产生波形种类越多的发生器性能越好,但器件成本和技术要求也大大提高,因此在满足工作要求的前提下,性价比高的发生器是我们的首选。  一、整体设计思路  本函数信号发生器是主要是由MAX038芯片产生我们希望输出的正弦波、方波、三角波。它是本制作的核心,当然随带的频率计用于显示输出频率,它是由单片机AT89S51控制的,由于用单片机所能测的频率范围有限,直接所计数的频率最大只能达到500KHz,为了能够测得更高的频率,所以加上分频器进行分频后再加到AT89S51的外部中断入口。考虑到小信号时,所以必须加放大,然后整形才能达到分频器的输入要求。至于显示部分就用74LS164移位寄存器来驱动数码管显示。整体原理框架图如下:  图1  一:硬件设计:  1.信号发生部分:  接通电源控制在输出状态,此时波形产生电路工作,它产生我们所选择的波形并输出到外部电路,另一部分则送入计数器。波形发生器的这部分电路是由MAX038及其外围电路完成的。MAX038是一个精密高频波形产生器。它能产生频率高达20MHz的正弦波、三角波、方波等脉冲信号,其压控振荡器的频率分粗调和细调两层控制。另外MAX038还包括占空比调整电路、波形同步电路、相位检测电路、波形切换开关和电压基准源等电路,所需外部元件少,使用很方便。这部分电路框图如下图2:  波形产生原理框图(图2)  波形产生电路(图3)  本系统采用MAX038设计了输出三角波、方波和正弦波的函数信号发生器,频率范围为10Hz~1MHz,能够满足大多数实验与检测的需求。  整机电路由信号产生级、电压放大级、功率输出级和电源四部分组成。信号产生级的核心器件为MAX038,它的输出波形有三种,由波形设定端A0(3),A1(4)控制,其编码如表2所示。其中x表示任意状态。1为高电平,0为低电平。MAX038的输出频率f0由Iin,FADJ端电压和主振荡器COSC的外接电容器CF三者共同确定。当UFADJ=0V时,输出频率f0=Iin/CF,Iin=Uin/Rin=2.5/Rin。当UFADJ≠0V时,输出频率f0=f(1-0.2915UFADJ)。由波段开关SA2选择不同的CF值,将整个输出信号分为五个频段。  1)1Hz-- 10Hz  2)10Hz ---100Hz  3)100Hz---10K  4)1K
----20MHz  每频段频率的调节由电位器RP1和RP2完成。RP1为粗调电位器,改变RP1数值,使振荡电容器CF的充电电流Iin改变,从而使频率改变。RP2为细调电位器,它通过改变UFADJ的数值,使输出频率变化,它的变化范围较小,起微调作用。为简化电路,各种波形的占空比固定为50%,这已能满足多数场合的使用要求。为此将MAX038的脚7DADJ端接地。MAX038的各种输出波形的幅度均为2V(P-P)。  2.频率计数器部分:  1.)AT89S51介绍  美国MEL公司的AT89S系列51单片机支持ISP功能,给单片机应用开发带来了极大方便。现介绍一款简易型开发板的使用方法。将该板插入DIP40封装的8051单片机插座处,通过廉价的ISP即可编程AT89S51,支持在线擦写,速度更快,非常方便。  AT89S51片内有两个独立的16位定时/计数器,两个外中断接口,一个串行通讯口,4k字节快闪擦写存储器(FLASH MEMORY),低功耗的闲置和掉电模式,内带有看门狗电路,在不附加任何外围电路的情况下,能实现大部分比较复杂的逻辑控制功能,对存储容量要求不高的实际应用,AT89S51确实是一种不可多得的高效能单片机。内部原理图如图3。  (图5)  3.)利用AT89S51计数  AT98S51单片机共有两个16位的定时器/计数器,本频率计就是利用它的定时器与计数器同时工作,外部输入的脉冲在下降沿跳变时有效,进行计数器加1,定时器定时一秒内计数器所计的数就是外部输入信号的频率。  频率范围选择(图7)  100分频电路(图8)  由于单片机计算频率的范围有限,必须切换调整在它的范围内,才能准确的计算频率,(图7)就是控制是否经过100分频的电路,切换通过单片机控制完成。(图8)是分频电路:由于频率高的时候,单片机不能直接读取,所以要通过分频电路进行分频后再送到单片机进行计数。本分频电路采用的是74LS390双十进制计数器进行分频的。  放大(图4)  4.)放大整形  为了输入的是小信号时也能对精确的测出它的频率,所以在信号的输入口加电压放大。有时输入的信号波形不是很好时,放大后也是失真的信号,这就会影响到所测信号的频率,因此要经过整形。  5.)LED显示  显示部分采用8位共阳行数码管进行显示,采用了74LS164作为数码管的驱动模块,把8位数码管串联起来。只须SDA与SCL两个口连到单片机的两个端口,详细数码管驱动电路(略)。  二:软件设计  机电路由信号产生级、电压放大级、功率输出级和电源四部分组成。信号产生级的核心器件为MAX038,它的输出波形有三种,由波形设定端A0(3),A1(4)控制,其编码如表2所示。其中x表示任意状态。1为高电平,0为低电平。MAX038的输出频率f0由Iin,FADJ端电压和主振荡器COSC的外接电容器CF三者共同确定。当UFADJ=0V时,输出频率f0=Iin/CF,Iin=Uin/Rin=2.5/Rin。当UFADJ≠0V时,输出频率f0=f(1-0.2915UFADJ)。由波段开关SA2选择不同的CF值,将整个输出信号分为五个频段。  1)1Hz-- 10Hz  2)10Hz ---100Hz  3)100Hz---10K  4)1K
----20MHz  每频段频率的调节由电位器RP1和RP2完成。RP1为粗调电位器,改变RP1数值,使振荡电容器CF的充电电流Iin改变,从而使频率改变。RP2为细调电位器,它通过改变UFADJ的数值,使输出频率变化,它的变化范围较小,起微调作用。为简化电路,各种波形的占空比固定为50%,这已能满足多数场合的使用要求。为此将MAX038的脚7DADJ端接地。MAX038的各种输出波形的幅度均为2V(P-P)。  2.频率计数器部分:  1.)AT89S51介绍  美国MEL公司的AT89S系列51单片机支持ISP功能,给单片机应用开发带来了极大方便。现介绍一款简易型开发板的使用方法。将该板插入DIP40封装的8051单片机插座处,通过廉价的ISP即可编程AT89S51,支持在线擦写,速度更快,非常方便。  AT89S51片内有两个独立的16位定时/计数器,两个外中断接口,一个串行通讯口,4k字节快闪擦写存储器(FLASH MEMORY),低功耗的闲置和掉电模式,内带有看门狗电路,在不附加任何外围电路的情况下,能实现大部分比较复杂的逻辑控制功能,对存储容量要求不高的实际应用,AT89S51确实是一种不可多得的高效能单片机。内部原理图如图3。  (图5)  3.)利用AT89S51计数  AT98S51单片机共有两个16位的定时器/计数器,本频率计就是利用它的定时器与计数器同时工作,外部输入的脉冲在下降沿跳变时有效,进行计数器加1,定时器定时一秒内计数器所计的数就是外部输入信号的频率。  频率范围选择(图7)  100分频电路(图8)  由于单片机计算频率的范围有限,必须切换调整在它的范围内,才能准确的计算频率,(图7)就是控制是否经过100分频的电路,切换通过单片机控制完成。(图8)是分频电路:由于频率高的时候,单片机不能直接读取,所以要通过分频电路进行分频后再送到单片机进行计数。本分频电路采用的是74LS390双十进制计数器进行分频的。  放大(图4)  4.)放大整形  以在信号的输入口加电压放大。有时输入的信号波形不是很好时,放大后也是失真的信号,这就会影响到所测信号的频率,因此要经过整形。  5.)LED显示  显示部分采用8位共阳行数码管进行显示,采用了74LS164作为数码管的驱动模块,把8位数码管串联起来。只须SDA与SCL两个口连到单片机的两个端口,详细数码管驱动电路(
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老大。你还需要一个芯片。就是DS1302或者DS12C887时钟芯片。否则你怎么定时呢?
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