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单片机在多种波形发生器中的应用

发布时间:2020-07-21 18:28:13 阅读: 来源:榻榻米厂家

本文利用80C51单片机外接数模转换器和I/V转换电路,由用户通过按键选择输出实验中经常使用到的几种基本波形:方波、锯齿波、正弦波。方波由 80C51单片机内部自带的计数器/定时器产生,并由用户通过小键盘选择波形周期。与微处理器兼容的14位数模转换器MAX7534将数字量转换为模拟量电流信号,通过I/V转换电路得到双极性的锯齿波和正弦波信号,波形保证了他的精度和平滑、稳定。

本文引用地址: 硬件电路设计

80C51单片机时钟电路采用内部方式,外接陶瓷谐振器(频率为12 MHz),微调电容值为30 pF。系统复位采用按键式外部复位方式,复位信号至少保持8 μs以上。通过按键由用户选择要输出的波形,按键选择占用P1.1~P1.7口,采用独立式键盘结构。利用80C51单片机内部自带的计数器/定时器在 P1.0口上产生连续方波,由用户通过按键选择输出方波周期。系统结构框图如图1所示。

1.1 D/A转换电路

本文采用美国MAXIM公司的微处理器兼容高性能单片14位数模转换器MAX7534。MAX7534内部功能框如图2所示。MAX7534的高质量、激光校准、薄膜电阻和带温度补偿的NMOS开关等确保了器件在整个工作温度范围内具有良好的线性和增益稳定性。MAX7534接收8位总线的2个字节,内部包括1个LS输入寄存器和1个MS输入寄存器,分时接收低8位和高6位的14位待转换数字量、1个14位DAC寄存器、1个14位DAC数模转换器和逻辑控制电路。数模转换器(DAC)电路包括由激光校准的11个薄膜R2R电阻阵、1个3位分段电阻阵和NMOS电流开关。该D/A转换器具有保护CMOS寄存器的功能,无需使用外加肖特基二极管保护。

MAX7534与80C51的具体连接见图3。工作时,通过A1、A0引脚确定MAX的工作过程,其对应关系见下表,当出现表中的第3种情况时,14位待转换的数字量通过MAX7534内部总线输入到14位DAC进行转换。转换结束,模拟量以电流形式输出。

1.2 I/V转换电路

由MAX7534转换得到的模拟量电流信号要转换成电压信号,需外加I/V转换电路。I/V转换电路与MAX7534的具体连接见图3。

图3是MAX7534的双极性或四象限乘法工作电路图电路提供的是偏移二进制码,为解决高温时的低泄漏,对VSS进行负偏置;C1为补偿电容,用来消除由 DAC的输出电容和内部反馈电阻构成的极点,其值根据采用运放的不同而不同;在接近DAC的VDD和GND管脚处放置1个1 μF的旁路电容,再与1个0.01 μF的陶瓷电容相并联,抑制高频噪声。按图中给定的器件参数,输出电压的表达式为: VOUT=[(D-8192)/8192]×VIN VIN=+5V,当D=0时,VOUT=-5V;当D=8192时,VOUT=0V;当D=16384时,VOUT=4.96V。转换关系见表2。

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