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[摘要]本設(shè)計(jì)以MAX038集成塊為核心器件，與單片機(jī)、D／A轉(zhuǎn)換器構(gòu)成多波形信號(hào)發(fā)生器。信號(hào)的產(chǎn)生主要由MAX038和外圍電路完成，單片機(jī)通過D／A轉(zhuǎn)換器對(duì)MAX038的控制，實(shí)現(xiàn)頻率和幅度的調(diào)控，產(chǎn)生從10Hz～10MHz的低失真正弦波、三角波、矩形波等信號(hào)。通過2X8鍵盤可以設(shè)定輸出信號(hào)的頻率及電壓值，并可以用液晶顯示SMC1602A顯示輸出信號(hào)的類型、頻率步進(jìn)和設(shè)定頻率（幅度）值。

[關(guān)鍵詞]信號(hào)發(fā)生器MAX038單片機(jī)

一、設(shè)計(jì)指標(biāo)

信號(hào)發(fā)生器能產(chǎn)生正弦波、方波和三角波三種周期性波形，輸出信號(hào)頻率在10Hz～1MHz范圍內(nèi)可調(diào)，輸出信號(hào)頻率可分段調(diào)節(jié)：在10Hz～1kHz范圍內(nèi)步進(jìn)間隔為10Hz；在1kHz～1MHz范圍內(nèi)步進(jìn)間隔為1kHz。輸出信號(hào)頻率值可通過鍵盤進(jìn)行設(shè)置；輸出信號(hào)頻率穩(wěn)定度優(yōu)于10-3；在1k(負(fù)載條件下，輸出正弦波信號(hào)的電壓峰-峰值Vopp在0～5V范圍內(nèi)可調(diào)；輸出信號(hào)波形無明顯失真。

二、總體設(shè)計(jì)

美國馬克西姆公司開發(fā)了新一代函數(shù)信號(hào)發(fā)生器MAX038，利用單片集成芯片產(chǎn)生多種波形，達(dá)到較高的頻率，且易于調(diào)試。本信號(hào)發(fā)生器主要是由MAX038芯片產(chǎn)生，我們希望輸出的正弦波、方波、三角波。它是本制作的核心，通過鍵盤輸入，單片機(jī)AT89S52可控制MAX038的輸出波形類型的選擇，并可由鍵盤設(shè)定電壓值及頻率，再經(jīng)由單片機(jī)程控輸出數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換器輸出對(duì)MAX038的實(shí)現(xiàn)頻率和幅度的調(diào)控。系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)框圖如1所示。

三、系統(tǒng)參數(shù)分析及硬件電路設(shè)計(jì)

MAX038是MAXIM公司生產(chǎn)的一個(gè)精密高頻波形產(chǎn)生器，其基本特性為：可產(chǎn)生正弦波、三角波、方波及脈沖波；輸出頻率可以由內(nèi)部的2.5V帶隙電壓基準(zhǔn)及一個(gè)外部電阻和電容器控制，頻率范圍為0.1Hz～20MHz；占空比變化范圍為15％～85％，正弦波失真低于0.75%；溫度漂移為2x10-4/0C；所有的輸出波形都是對(duì)稱于地電位的2V（峰-峰值）信號(hào)；電源電壓為±5V；工作溫度范圍為-40～+800C。圖2是管腳排列圖，MAX038采用DIP-20封裝。

在MAX038中，波形的選擇由A0和A1兩個(gè)輸入引腳的邏輯電平設(shè)定：當(dāng)A0=0或1、A1=1時(shí)為正弦波；當(dāng)A0=0、A1=0時(shí)輸出矩形波；當(dāng)A0=1、A1=0時(shí)輸出三角波。在本設(shè)計(jì)中，利用軟件編程實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對(duì)I/0口控制達(dá)到對(duì)A0、A1的控制，從而改變波形信號(hào)類型的輸出。

MAX038的輸出頻率f0由IIN引腳的電流，F(xiàn)ADJ端電壓和主振蕩器COSC的外接對(duì)地電容量CF三者共同確定。當(dāng)UFADJ=0時(shí)，輸出頻率由公式f0=IIN/CF給出。?式中,f0是輸出頻率,單位MHz；IIN是管腳輸入電流,單位μA；CF是決定輸出頻率的串入電容值,單位pF。當(dāng)UFADJ≠0V時(shí)，輸出頻率f0=f（1－0.2915UFADJ）。

在本設(shè)計(jì)中，F(xiàn)ADJ引腳接地，MAX038的頻率控制電壓由12位AD7543提供,經(jīng)Rin＝50kΩ的電阻進(jìn)入IIN引腳，電路連接如圖3所示。

設(shè)IIN輸入端電壓為Vin,串接電阻為Rin,則有公式：F0＝Vin/〔Rin×CF〕。式中,F0是輸出頻率,單位MHz；Vin是輸入端電壓,單位V；Rin是串接電阻,單位Ω；CF是決定輸出頻率的串入電容值,單位pF。由Rin＝50kΩ，我們?cè)O(shè)定Vin的范圍0.5～5V,這樣針對(duì)某一電容的選擇就可確定輸出頻率范圍,即頻段。本設(shè)計(jì)中應(yīng)用撥碼開關(guān)選通不同的CF值，根據(jù)公式（2），通過計(jì)算，將整個(gè)輸出信號(hào)分為六個(gè)頻段：10Hz——100Hz、100Hz——1KHz、1KHz——10KHz、10KHz——100kHz、100kHz——1MHz、1MHz——10MHz。要想得到各個(gè)頻率段內(nèi)的頻率，就可以撥動(dòng)開關(guān)選擇相配電容啟動(dòng)頻段。為簡化電路，各種波形的占空比固定為50％，這已能滿足多數(shù)場(chǎng)合的使用要求。為此將MAX038的腳7DADJ端接地。

單片機(jī)控制MAX038的A0、A1口任意選擇一路波形信號(hào)輸入幅度控制器。幅度調(diào)整后的信號(hào)經(jīng)運(yùn)放LM324緩沖驅(qū)動(dòng)輸出。這里幅度控制器也由AD7543實(shí)現(xiàn)，正弦波或方波或三角波送入AD7543的Vref端。AD7543在這里起數(shù)控電位器的作用，電路圖如圖4所示。輸出Vout=(N/212)Vin,其中Vin=Vref；N為幅度控制值（即AD7543數(shù)字輸入值）。

四、信號(hào)發(fā)生器軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)使用芯片ZLG7290對(duì)鍵盤控制，驅(qū)動(dòng)8X2個(gè)鍵盤共16個(gè)鍵，其中10個(gè)數(shù)字鍵（0～9），6個(gè)為功能鍵，功能分別是：波形類型選擇鍵、頻率步進(jìn)加減鍵、峰峰值加減鍵、確定/取消鍵，功能選擇有相應(yīng)的顯示提示。主程序流程圖如圖5所示。

五、結(jié)束語

本系統(tǒng)在以MAX038為核心部件，單片機(jī)和DA轉(zhuǎn)換器的共同工作下，頻率輸出范圍在10Hz～10MHz內(nèi)，峰—峰值在負(fù)載下能實(shí)現(xiàn)0～5V可調(diào)，并且可通過液晶顯示其輸出波形類型，幅度和步進(jìn)。較好地完成了基本部分和發(fā)揮部分的要求，其性能基本上達(dá)到了題目的要求。

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