數字化波形發生器的工作原理及組成設計
2 精工波形發生器的結構組成及工作原理數字化波形發生器主要由主控制器單片機 89C52、鍵盤與顯示電路、波形發生器 MAX038、 12 位 4 路數模轉換器 MAX526、頻段控制單元、幅值控制單元等單元電 路 組 成 。 單 片 機 主 要 完 成 對 鍵 盤 輸 入 的 檢 測 、對MAX038 輸出波形的選擇、 對 D/A 輸出控制, 從而完成對頻率和占空比的調節及對頻段的選擇; 鍵盤采用 4× 5的矩陣鍵盤, 分別設置了數字鍵( 0~9) 和功能鍵( 小數點" ."、 頻段、 頻率、 占空比、 幅值、 正弦波、 方波、 三角波、取消等) 共 19 個鍵。使用時先按功能鍵后按數字鍵; 顯示部分采用 LCD 顯示頻率(6 位)和幅值(4 位); MAX038函數發生器芯片是系統的核心部分, 在單片機的控制下輸出正弦波、 三角波、 矩形波, 且波形的頻率和占空比易于調節; 12 位 4 路輸出的數模轉換器 MAX526 在單片機的控制下, 輸出 2~750μ A 的電流及± 2.4V 和± 2.3V 的電壓, 分別進行頻率、 占空比的調節; 頻段選擇單元采用 8選 1 的多路模擬開關 AD7501, 在單片機的控制下使每一路分時選通, 將不同的電容值 CF 接入 MAX038 電路中, 就可確定輸出頻率范圍, 即頻段, 共有 6 個頻段供選擇切換, 輸出波形頻率范圍與 CF 的關系如表 1 所示。幅度控制單元主要調節輸出信號的幅度, MAX038 輸出端OUT 的 VP - P =2V 幅度值通過放大器放大后送入數字衰減器 AT- 280 中進行衰減, 調整放大后的輸出幅度。鍵盤輸入與顯示、 頻段選擇及精工調節電路原理圖如圖 2所示。2 .1 4 路 12 位電壓輸出型 D/A 轉換器 MAX526 的應用MAX526 是 4 路 12 位電壓輸出型 D/A 轉換器, 模擬量電壓輸出為: VOUT=( VREF× Dn ) /4096。8 位數據總線, 數據通過兩次寫操作( 低 8 位 LSB, 高 4 位 MSB) 裝入各輸入寄存器, 并通過異步裝載 DAC 輸入信號將輸入寄存器數據裝入 DAC 寄存器。MAX526 轉換時間為 3μ s , 與TTL/CMOS 電平兼容, 只有 1LSB 不可校正線性誤差的優點, 使其廣泛地應用在數字增益校正、 工業控制、 自動測試設備等方面。MAX526 的 VOUTA、VOUTB、 VOUTC、 VOUTD 是 4 通道模擬量輸出引腳; 控制信號 CSMSB、 CSLSB 為高低字節位選擇, 當 CSLSB 為 0 時低 8 位數據輸出, CSMSB 為 0 時高4 位數據輸出。控制信號 LDAC 為 0 時將各自輸入寄存器的內容轉換到其各自獨立的 DAC 寄存器。控制信號A0、 A1 為 通 道 選 擇 信 號 ; 數 據 線 D0 ~D7, D8 ~D11 與D0~D3 復用; WR 為寫控制信號; 基準電源信號 REFAB是 A、 B 模擬量基準輸入, REFCD 是 C、 D 模擬量基準輸入。MAX526 通過 A0、 A1 選擇 DAC 以便區分訪問的是哪個通道, 通過 CSMSB、 CSLSB、 WR 這 3 個信號區分將轉換數據裝入到 A0、 A1 已選擇的各個輸入寄存器的內容, 并區分寫入的數據是高 4 位還是低 8 位。MAX526編程設計時通過 LDAC 控制各個通道 DAC 寄存器的轉換實現。在接口電路中, 將 LDAC 與單片機的 P17 相連,以便查詢其工作狀態。另外, MAX6325 是一個電壓基準信號源, 提供 MAX526 所必須的外接電壓參考。2 .2 頻率和占空比的精工調節原理MAX038 的輸出頻率主要受振蕩器電容 CF、 IIN 端電流 IIN 和 FADJ 端電壓 VFADJ 控制。選擇一個 CF 值, 對應IIN 端電流變化, 將產生一定范圍的輸出頻率。另外, 改變 FADJ 端的電壓, 可以在 IIN 控制的基礎上, 對輸出頻率實現微調控制。 可通過電壓輸出型的 DAC MAX526 實現輸出頻率的精工調節。MAX038 的 IIN 端和 FADJ 端分別連接到 MAX526 的 VOUTA 和 VOUTB 兩個輸出端上。通過 V B 產生 0V( 00H) 到2.5V( 0FFH) 的輸出電壓, 再經電壓/電流轉換網絡, 在 IIN 端產生 0μ A 到 750μ A 的工作電流, 使之產生相應的頻率范圍。VOUTB 將此工作電流范圍分為 256 級步進間隔, 輸出頻率范圍也被分為 256級步進間隔。所以, IIN 端電流實現了對輸出頻率的粗調。VOUTA 在 FADJ 端產生一個從- 2.4V( 00H) 到+2.4V( 0FFH) 的電壓范圍, 該范圍同樣也包含 256 級步進間隔, 將 IIN 端的步進間隔再次細分為 256 級步進間隔,從而在粗調的基礎上實現微調。各頻段的頻率范圍劃分為 65 536 級間隔。 MAX526 的 VOUTC 在 DADJ 端產生一個從- 2.3V( 00H) 到+2.3V( 0FFH) 的 電壓 調節范 圍, 對 占空比實現數字控制, 該范圍包含 256 級步進間隔。VOUTC的每一級步進對應著 Δ V=[2.3- ( - 2.3) ]/256=17.9mV 和V%=( 90%- 10%) /256=0.3125。調節占空比時應盡量避免輸出頻率發生變化。僅當 δ =15%~85%且 25μ A<IIN<250μ A 時, 對頻率影響最小。精工波形發生器頻率和占空比調節電路的原理圖如圖 3 所示。2 .3 輸出幅值的精工調節MAX038 的輸出信號本身在輸出級有內部的輸出放大器, 具有很強的驅動能力, 且輸出阻抗小于 0.1Ω, 但是, 由于其輸出波形的幅度為 2VP- P, 若要調節它的輸出幅度, 特別是當輸出頻率較高、 輸出波形不是正弦波時,要進行幅度放大相當困難。所以, 要為 MAX038 的 3 種10Hz~10MHz 輸出波形配置一種通用的全帶寬后級輸出放大器。放大以后的輸出信號送入數字衰減器 AT- 280進行衰減。AT- 280 是一種采用 SOIC- 16 塑封表貼封裝形式的 5 位、 0.5B 步距的數字衰減器, 非常適用于高精度衰減、 快速開關、 極低功耗要求的場合, 其可靠性非常高。VC1、 VC10、 VC2、 VC20、 VC3、 VC30、 VC40、 VC50 分別為 數 據 控 制 端 ; RF1 和 RF2 分 別 為 信 號 輸 入 輸 出 端 。AT- 280 的真值表如表 2 所示。3 精工函數發生器頻率與幅值的 LCD 顯示及頻段選擇液晶顯示模塊 LCM 是一種將液晶顯示器件、連接件、 集成電路、 背光源等裝配在一起的組件。 在單片機系統中使用液晶模塊作為輸出器件具有顯示質量高、 數字式接口、 體積小、 重量輕、 功率消耗小等優點, 非常適合于嵌入式系統、 移動設備和掌上設備的使用。點陣圖形液晶模塊不僅可以顯示字符、 漢字, 還可以顯示連續、 完整的圖形。3.1 內置 SED1520 的 MGLS- 12032 圖形液晶模塊的應用在 GPS 定位信息采集與顯示系統中, 使用型號為MGLS - 12032 的點陣圖形液晶模塊, 內置 SED152F0A 控制驅動器, 集行、 列驅動器和控制器于一體, 廣泛應用于小規模液晶顯示模塊。液晶模塊 MGLS- 12032 的點陣數120× 32, 而 一 個 SED152F0A 顯 示 控 制 器 內 置 80× 32( 2560 位) 顯示 RAM 區, RAM 中的一位數據控制液晶屏上一個像素的亮、 暗狀態: “ 1” 表示亮, “ 0” 表示暗。顯示RAM 被分成 4 頁, 每頁 8 行有 80 字節, 每頁的數據寄存器分別對應液晶屏幕上的 8 行點。MGLS- 12032A 液晶模塊由兩片 SED1520F0A 驅動, 兩個 SED152F0A 都只用了其中的 60 個列驅動口, 分別驅動液晶顯示器的左、右 半 屏 。 當 設 置 了 頁 地 址 和 列 地 址 后 就 確 定 了 顯 示RAM 中的唯一單元, 該單元由低到高的各個數據位對應于顯示屏上某一列的 8 行數據位, 即每一頁中屏幕上的每一列對應一個顯示 RAM 的 1 字 節內容 。對顯 示RAM 的一個字節單元賦值就是對當前列的 8 行像素點( 一頁) 是否顯示進行控制。3 .2 液晶模塊與單片機的接口方式SED1520 液晶顯示控制驅動器可以直接與 89C52 單片機相連, 不必使用其他的接口芯片, 因此選擇存儲器映像方式的接口, 將液晶模塊當作存儲器的一部分, 直接使用存儲器讀寫進行 I /O 操作。在單片機的控制下,按照要求的格式顯示頻率和幅值。由于 LCD 沒有獨立的片選信號, 所以使用單片機的讀寫信號進行選通。單片機的讀寫信號RD 、 WR 通過 74LS00、 74LS04 轉換后作為對 LCD 的片選信號, 分別接 LCM 的兩個控制器芯片SED1520 的使能端 E1、 E2, 高電平允許使用, 低電平禁用。液晶模塊的數據總線 DB0~DB7 與單片機的數據總線 D0 ~D7 ( P0 口) 直接相連, 液晶模塊的控制引腳, 即LCD 的數據/指令選擇端 A0 與 138 譯碼器的地址線Y3相連, 高電平選擇數據通道, 低電平選擇指令通道。LCD的讀/寫控制端 R/W 接Y4 , 高電平讀, 低電平寫。V0 為LCD 提供對比度調節負電壓, 這樣對液晶模塊的各種指令操作, 實際上就是與相應的控制地址交換數據。要在液 晶 模 塊 上 顯 示 一 個 字 符 或 漢 字 , 應 分 別 向 兩 個SED1520 控制器寫指令代碼、 寫顯示數據、 讀顯示數據。訪 問 SED1520 前 , 首 先 讀 取 控 制 器 當 前 的 狀 態 , 當SED1520 處于忙的狀態時, 除了讀狀態字指令外, 其他指令均不起作用。本文由海天技術文章 整理發表，文章來自網絡僅參考學習，本站不承擔任何法律責任。海天精工一直以盡心、盡力、盡意的態度把握每一臺 加工中心、鉆攻中心的質量相關文章可查閱本站：技術文章 或本文下方 標簽 分類 相關產品可查閱本站：產品中心精工教學論文及行業發展資訊可查閱本站：行業資訊