單片機實現智能信號發生器

摘要：詳細介紹集成芯片MAX038性能，結合單片機AT89C52設計了波形可選擇的高頻信號發生器，該信號發生器可作為簡單交流、脈沖控制、分頻計數等電子實驗的信號源，實踐證明該信號發生器的性能穩定可靠。

關鍵詞：單片機，信號發生器，MAX038

1 引言

在現代電子學的各個領域，常常需要高精度且頻率方便可調的信號發生器。實現信號發生器的途徑有多種：如采用分立元件實現非穩態的多諧振蕩器，然后根據具體需要加入積分電路等構成正弦、矩形、三角波發生器；也可采用集成芯片實現函數信號發生器；或利用單片集成實現函數信號發生器；或利用專用直接數字合成DDS芯片實現函數信號發生器[1]。本文介紹一種采用單片集成芯片MAX038配合單片機AT89C52實現智能型信號發生器的方法。

2 信號發生芯片MAX038

MAX038是美國Maxim公司的一款高頻率、高精度、低輸出電阻、驅動能力強的函數信號發生器芯片，內部含有精密帶隙電壓基準、鑒相器和TTL同步輸出，能以最少的外部元件構成多波形高頻函數信號發生器，也可應用于壓控振蕩器、脈寬調制器、鎖相環、頻率調制器、頻率合成器和FSK信號發生器，是目前較為理想的信號產生集成芯片[2]。

2.1 MAX038的關鍵特性

工作頻率范圍：0.1HZ～20MHZ；

頻率掃描范圍：350倍；

頻率和占空比獨立可調；

輸出電阻：0.1Ω；

非線性失真：小于0.75％；

溫度系數：200PPm/℃；

輸出波形：正弦波、三角波、鋸齒波、矩形波、脈沖波；

輸出峰值：Vp-p=2V

2.2 MAX038引腳

MAX038管腳圖如圖1所示，各引腳功能如表1所示。

2.3 MAX038芯片使用方法

2.3.1 波形選擇

MAX038可以產生正弦波、方波或三角波。具體的輸出波形由地址A0和A1的輸入數據進行設置，如表2所示。

2.3.2 波形調整

2.3.2.1 輸出頻率的調整

輸出頻率調整方式分為粗調和細調兩種方法：

粗調取決于IIN引腳的輸入電流IIN，COSC引腳的電容量CF以及FADJ引腳上的電壓。當FADJ=0 V時，輸出的中心頻率f0為：

3 硬件電路設計

3.1 系統主電路結構圖如圖2所示。

3.2 系統電路原理圖

信號發生器電路原理圖如圖3所示。

圖3中單片機AT89C52的P2.0和P2.1分別與MAX038的 和 相連，用于選擇波形輸出；KEY為單片機的外接4×4鍵盤，和單片機的 口相連。MAX038輸出正弦波、矩形波、三角波三種波形，波形的頻率和幅值可通過外界電阻進行調節，有 。

MAX038的各種輸出波形的幅值為2V(P-P)，階躍信號的幅值為1V。為了使信號的幅值范圍更大，可以先把信號衰減，再經過輸出放大器以適當比例同相放大輸出。為了輸出不同的電壓，可在輸出端加輸出信號處理電路來調節電壓的幅值。為了濾除噪聲，可在每個電阻上并上電容，并且要使輸入、輸出端的電阻、電容匹配。對于電荷量的輸出，可在電壓輸出端串聯絕緣阻抗高的電容(防止放電和漏電)來實現。

4 軟件設計

軟件需要實現的主要功能是檢測鍵盤的輸入，根據輸入結果選擇相應的輸出波形信號。鍵盤操作和對應的輸出如下：輸入鍵0得到正弦波，輸入鍵1得到矩形波，輸入鍵2得到三角波。若考慮頻率調制較為復雜，可將硬件電路稍加修改，采用單片機測頻，用軟件進行處理，形成測頻及輸出、設置負反饋，使輸出頻率盡量接近要求的輸出值[3]。

結束語

MAX038可有多種方法實現信號發生器，本文結合單片機ATM89C52設計一種簡單的智能信號發生器，可以通過鍵盤輸入選擇正弦波、矩形波和三角波的波形輸出，并且能進行頻率和占空比的調節，可實現100HZ～20MHZ頻率的頻率輸出，同時可以在此電路基礎上進行功能的擴展。可作為簡單交流、脈沖控制、分頻計數等電子實驗的信號源，實踐證明該信號發生器的性能穩定可靠。

參考文獻

[1]李良光.波形產生集成電路[J].世界電子元器件.2001，11，49-51.

[2]集成芯片資料大全.電子電路圖網.

[3]趙亮.侯國銳編著.單片機C語言編程與實例.北京：北京郵電出版社.2003，9.

[4]李朝春編著.單片機原理及接口技術.北京：北京航空航天大學出版社.2005.

作者簡介：許文斌，男，1977年2月出生，講師，研究生學歷，研究方向：單片機檢測與控制，計算機仿真。現任長沙航空職業技術學院機械制造工程系副主任。