基于單片機(jī)的函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

1 引言

　　在自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及調(diào)試過(guò)程中，不同頻率的正弦波、三角波和方波常作為信號(hào)源，應(yīng)用十分方便。過(guò)去常由分立元件及集成運(yùn)放構(gòu)成振蕩器，后來(lái)出現(xiàn)的ICL8038其最高頻率僅能達(dá)到100kHz。而MAX038芯片性能更好，最高頻率可達(dá)20MHz，且三種波形由同一端輸出。單片機(jī)控制品質(zhì)卓越，基于單片機(jī)的函數(shù)發(fā)生器運(yùn)行可靠，操作方便。

2 高頻信號(hào)發(fā)生器芯片MAX038簡(jiǎn)介

　　MAXIM公司生產(chǎn)的MAX038芯片是一種高頻精密的函數(shù)發(fā)生器，可產(chǎn)生三角波、鋸齒波、正弦波、方波及脈沖波，且頻率及占空比的控制可獨(dú)立進(jìn)行。

　　Lin管腳電流范圍在10～400μA時(shí)電路獲得最佳工作性能。輸出波形的選擇由邏輯地址引腳A0和A1的組合來(lái)決定：A1A0＝10或11時(shí)，輸出正弦波；A1A0＝00時(shí)，輸出方波；A1A0＝01時(shí)輸出三角波。波形切換可在0．3μs內(nèi)完成，但輸出波形有0．5μs的延遲時(shí)間。輸出頻率由Lin引腳的電流、SOSC引腳的對(duì)地電容量和FADJ的電壓來(lái)決定。當(dāng)FADJ引腳接地時(shí)，輸出頻率由公式給出：

　　F₀＝Lin／C<sub>F

　　</sub>式中，F(xiàn)₀是輸出頻率，單位MHz；Lin是管腳輸入電流，單位μA；C_F是決定輸出頻率的串入電容值，單位pF。

3 基于單片機(jī)的函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)硬件接口電路設(shè)計(jì)

　　Intel公司的MCS－51系列中的8051單片機(jī)應(yīng)用已很成熟，以其為基核的其他8位機(jī)都有極好的兼容性，應(yīng)用十分方便。圖1所示為以8051和MAX038為核心的系統(tǒng)硬件電路。

　　用8279完成鍵盤輸入和LED顯示控制兩種功能，鍵盤按鍵設(shè)置：數(shù)字鍵0～9，小數(shù)點(diǎn)，正弦波、方波和三角波切換鍵，頻率選擇Hz、kHz、MHz切換鍵，占空比鍵，回車鍵。采用外部譯碼方式，8279的SL0～SL2經(jīng)74LS138（2）輸出接鍵盤，同時(shí)經(jīng)74LS138（1）輸出驅(qū)動(dòng)后送LED。8279的顯示輸出B0～B3，A0～A3作8位數(shù)據(jù)輸出，當(dāng)鍵盤出現(xiàn)有效閉合鍵時(shí)，數(shù)據(jù)自動(dòng)進(jìn)入8279的RAM存儲(chǔ)器，并向CPU申請(qǐng)中斷。

　　MAX038的頻率控制電壓由10位DAC1020提供，經(jīng)Rin＝50kΩ的電阻進(jìn)入Lin引腳，8051的P2．6作為DAC1020的片選信號(hào)，采用雙緩沖器方式，鎖存10位數(shù)據(jù)。DADJ引腳電壓范圍－2．4V～＋2．4V由8位DAC0832的雙極性輸出電壓提供，即占空比調(diào)節(jié)的控制電壓。用8051的P2．5作為DAC0832的片選信號(hào)，基準(zhǔn)電壓采用MAX038內(nèi)部2．5V基準(zhǔn)電壓，接入V_R端。DAC0832的ILE接＋5V，片選端和數(shù)據(jù)傳送端都與74LS373輸出線A₀相連。

　　設(shè)Lin輸入端電壓為Vin，串接電阻為Rin，則有公式：

　　F₀＝Vin/〔Rin