基于AT89S51單片機(jī)的PWM專用信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)

　　1 引言

　　渦流無(wú)損檢測(cè)作為無(wú)損檢測(cè)應(yīng)用最廣泛的方法之一，具有傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高、測(cè)量范圍大、不受油污等介質(zhì)影響、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于冶金、機(jī)械、化工、航空等多個(gè)工業(yè)部門(mén)。然而由于受趨膚效應(yīng)的影響，常被限制在對(duì)導(dǎo)體表面及亞表面層的檢測(cè)上，這使其檢測(cè)應(yīng)用范圍受到了很大的限制。但是，若檢測(cè)線圈在脈沖激勵(lì)作用下，因脈沖信號(hào)中含有豐富、連續(xù)的頻率成分，所以檢測(cè)線圈中所得到的信息不僅包含了被檢測(cè)　　試件的表面、亞表面信息，還包含其深度信息，能夠?qū)Σ馁|(zhì)以及缺陷進(jìn)行定量評(píng)價(jià)。而脈沖信號(hào)的波形、頻率、幅值、占空比等參數(shù)的改變對(duì)檢測(cè)結(jié)果有著不同的影響。因此為了獲得不同的脈沖激勵(lì)下的檢測(cè)結(jié)果。特制作了這一專用高精度大功率脈沖信號(hào)發(fā)生器。

　　2 硬件設(shè)計(jì)

　　為滿足試驗(yàn)要求，該信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)目的是能產(chǎn)生多個(gè)波形，且頻率，電壓，占空比均可以調(diào)節(jié)的高精度，大功率脈沖信號(hào)。該信號(hào)發(fā)生器的硬件部分：通過(guò)單片機(jī)控制數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片輸出不同的波形，再經(jīng)過(guò)兩級(jí)放大以及高頻模擬開(kāi)關(guān)進(jìn)行波形整形得到較為完美的波形后，再用一組達(dá)林頓管進(jìn)行電流放大得到較大功率的脈沖信號(hào)。系統(tǒng)硬件框圖如圖1示。

圖1 系統(tǒng)硬件框圖

　　2.1顯示及鍵盤(pán)與單片機(jī)接口電路設(shè)計(jì)

　　為實(shí)驗(yàn)過(guò)程中觀察和調(diào)節(jié)方便，我們?cè)O(shè)置了對(duì)輸出波形最高電壓、占空比、頻率的七段管LED顯示以及對(duì)波形、波形最高電壓、占空比、頻率的鍵盤(pán)選擇。其中，LED顯示安排如下：電壓由一只七段管進(jìn)行顯示，占空比由兩只七段管，頻率有三只七段管進(jìn)行顯示；鍵盤(pán)安排如下：波形選擇鍵2 個(gè)，電壓調(diào)節(jié)鍵2個(gè)，頻率調(diào)節(jié)鍵2個(gè)，占空比調(diào)節(jié)鍵2個(gè)。六只七段管顯示與單片機(jī)接口電路如圖2示，圖中利用六只74LS164為L(zhǎng)ED管串入并出移位積存器，P3.3用于控制顯示器的輸入，2×4鍵盤(pán)與單片機(jī)接口電路如圖2示。

圖2 LE D顯示與單片機(jī)接口電路

圖3 2×4鍵盤(pán)與單片機(jī)接口電路

　　2.2單片機(jī)控制D/A芯片的接口電路設(shè)計(jì)

　　D/A芯片選用由National Semiconductor公司生產(chǎn)的DAC0832，它是20引腳雙列直插式低功耗CMOS器件，它內(nèi)部具有兩級(jí)數(shù)據(jù)寄存器，完成8位電流D/A轉(zhuǎn)換。要得到滿足實(shí)驗(yàn)要求的波形，還必須通過(guò)DAC0832的輸出端接運(yùn)算放大器來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了與DAC0832較高的轉(zhuǎn)率換速相匹配，這里選用National Semiconductor公司生產(chǎn)LF357運(yùn)算放大器與之配合使用。LF357不僅具有高轉(zhuǎn)換速率，而且具有：低輸入偏置電流，低輸入偏移電流（僅為30pA）, 低輸入噪聲電流（僅為 ）,高共模抑制比，寬頻帶增益。單片機(jī)控制D/A芯片連接電路如圖4示。