CN101866155B - 一种可变频率方波发生器 - Google Patents

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Abstract

一种可变频率方波发生器，属于仪器仪表领域。包括单片机、数字电位器、方波发生电路、显示电路和键盘电路；其特征在于：方波发生电路产生方波，方波的频率由数字电位器输出的阻值调节，数字电位器输出的阻值由单片机控制；且方波发生电路的输出与单片机连接，形成闭环反馈控制，单片机通过反馈信号控制数字电位器的输出值，使方波的频率稳定；其中的显示电路和键盘电路与单片机连接来显示方波频率值和设定方波频率值。本发明用数字电位器代替用于改变方波频率的普通手动调节电位器，从而可通过单片机控制数字电位器的电阻值，从而实现自动改变方波频率的功能。

Description

一种可变频率方波发生器
技术领域
一种可变频率方波发生器，属于仪器仪表领域，可用于各种仪器仪表和控制单元中。
背景技术
目前的仪器仪表或一些控制单元多采用一个单片机为控制核心，用单片机本身产生可变频率方波是可以的，但容易给单片机本身带来不必要的工作负担，这是目前采用一个单片机为控制核心而又需要产生可变频率方波所存在的问题；大学中电类学生电子技术实验训练设备与单片机实验训练设备相互独立，实验训练资源没有有机地结合在一起，实验资源利用率低，是一种资源浪费，学生学习的知识也没有有效地、连续地、综合地得到巩固和应用。
发明内容
为了减轻以一个单片机为核心的仪器仪表或控制单元的单片机的工作负担，本发明提出一种用数字电位器作为改变方波频率的调节电位器的方波发生器，用单片机控制数字电位器的电阻值，可以实时自动改变并稳定方波的频率。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：
一种可变频率方波发生器，包括单片机、数字电位器、方波发生电路、显示电路和键盘电路。其中，方波发生电路产生方波，方波的频率由数字电位器输出的阻值调节，数字电位器输出的阻值由单片机控制；且方波发生电路的输出与单片机连接，形成闭环反馈控制，单片机通过反馈信号控制数字电位器的输出值，使方波的频率稳定；显示电路和键盘电路与单片机连接来显示方波频率值和设定方波频率值。
上述一种可变频率方波发生器中，所述单片机采用型号为89C52的芯片，所述数字电位器采用型号为MAX5401的芯片，所述方波发生电路由运算放大器构成，运算放大器采用型号为LM324的芯片，所述闭环反馈中，方波发生电路的输出通过两个串行连接的二极管D1、D2与单片机连接；各器件的连接为：
89C52的6、7、8脚分别连接MAX5401的5、4、3脚，89C52的20脚连接+5V电源的地，89C52的40脚连接+5V电源，89C52的5脚连接二极管D1的阴极，二极管D1的阳极与二极管D2的阴极连接，MAX5401的7、8脚连接在一起并与二极管D2的阳极连接，MAX5401的6脚连接+5V电源，MAX5401的2脚连接+5V电源的地，MAX5401的1脚连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接电容C的一端和LM324的2脚，电容C的另一端连接+5V电源的地，LM324的4脚连接+12V电源，LM324的11脚连接-12V电源，LM324的3脚连接电阻R2、电阻R3的一端，电阻R2的另一端连接+5V电源的地，电阻R3的另一端连接电阻R4、双向稳压二极管VZ的一端，同时也与二极管D2的阳极连接，LM324的1脚连接电阻R4的另一端，双向稳压二极管VZ的另一端连接+5V电源的地，+5V电源的地也是±12V电源的地。
本发明的优点在于：单片机控制调节数字电位器的电阻值，从而调节方波发生电路产生的方波的频率，从而可通过编程实现自动改变方波频率的功能。且为可靠调节方波频率，将方波发生电路的输出连接到单片机的一个端口形成闭环控制，实现方波频率的自动稳定。
附图说明
图1可变频率方波发生器的框图
图2可变频率方波发生器的一实施例电路图
具体实施方式
下面结合附图1、图2对本发明进行详细说明。
可变频率方波发生器的电路框图如图1所示，可变频率方波发生电路的一个实施例的电路图如图2所示。在图1中，单片机连接数字电位器，单片机以串行通信方式向数字电位器传输数据，数字电位器根据得到的传输数据对其内部的电位器进行调节；数字电位器连接方波发生电路，是指数字电位器将其内部可调节的电位器的三个外接端连接到方波电路中；方波发生电路根据数字电位器提供的电阻值产生相应频率的方波；单片机通过与方波发生电路方波输出端的连接来获取方波发生电路输出方波的频率，其目的是为监控方波的频率是否达到控制要求，方波发生电路是否有方波输出，形成闭环控制。
图2是具体的电路图。在图2中，单片机采用芯片型号为MCS-89C52，数字电位器采用芯片型号为MAX5401，方波发生电路中的运算放大器采用芯片型号为LM324；LM324作滞回比较器用，MAX5401的1、7、8脚与电阻R1、电容C构成LM324的负反馈电路，电阻R2、R3构成LM324的正反馈电路，电阻R4是限流电阻，双向稳压二极管VZ使输出电压的幅度被限制在±6V，二极管D1、D2是将输出+6V的电压降到+4.6V，以便单片机能接受方波输出电路输出的电压值。电路具体连接如下：
89C52的6、7、8脚分别连接MAX5401的5、4、3脚，89C52的20脚连接+5V电源的地，89C52的40脚连接+5V电源，89C52的5脚连接二极管D1的阴极，二极管D1的阳极与二极管D2的阴极连接，MAX5401的7、8脚连接在一起并与二极管D2的阳极连接，MAX5401的6脚连接+5V电源，MAX5401的2脚连接+5V电源的地，MAX5401的1脚连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接电容C的一端和LM324的2脚，电容C的另一端连接+5V电源的地，LM324的4脚连接+12V电源，LM324的11脚连接-12V电源，LM324的3脚连接R2、R3的一端，R2的另一端连接+5V电源的地，电阻R3的另一端连接电阻R4、双向稳压二极管VZ的一端，同时也与二极管D2的阳极连接，LM324的1脚连接电阻R4的另一端，双向稳压二极管VZ的另一端连接+5V电源的地，+5V电源的地也是±12V电源的地。
具体工作方式如下：
如图2所示，MAX5401的3脚是片选信号端(低有效)，89C52在向MAX5401串行传输数据前，89C52通过其8脚输出低电平使MAX5401的3脚为低电平，MAX5401的4脚是串行数据输入端，MAX5401的5脚是时钟(CLOCK)输入端。89C52存储有编制好的程序。通过键盘可键入想要的方波频率，显示部分可显示键入的频率，89C52根据键入的频率，计算出MAX5401所应处在的级数(MAX5401对其100KΩ电阻划分为256级)，然后89C52通过其7脚向MAX5401的4脚串行传输相应的数据(具体操作方式可参考MAX5401的使用说明书)，MAX5401根据得到的数据调节其电位器的滑动端，方波发生电路根据MAX5401的电阻值产生相应频率的方波。通过89C52的5脚及二极管D1、D2，将方波发生电路输出的方波反馈给89C52，89C52根据检测的频率可对计算出MAX5401所应处在的级数进行微调。本发明中的方波发生电路是典型电路，其工作原理为常规技术。
其中的显示电路和键盘电路采用通用的技术手段实现。

Claims (2)

1.一种可变频率方波发生器，包括单片机、数字电位器、方波发生电路、显示电路和键盘电路；其特征在于：方波发生电路产生方波，方波的频率由数字电位器输出的阻值调节，数字电位器输出的阻值由单片机控制；且方波发生电路的输出与单片机连接，形成闭环反馈控制，单片机通过反馈信号控制数字电位器的输出值，使方波的频率稳定；其中的显示电路和键盘电路与单片机连接来显示方波频率值和设定方波频率值。
2.根据权利要求1所述的一种可变频率方波发生器，其特征在于：所述单片机采用型号为89C52的芯片，所述数字电位器采用型号为MAX5401的芯片，所述方波发生电路由运算放大器构成，运算放大器采用型号为LM324的芯片，所述闭环反馈中，方波发生电路的输出通过两个串行连接的二极管D1、D2与单片机连接；各器件的连接为：
89C52的6、7、8脚分别连接MAX5401的5、4、3脚，89C52的20脚连接+5V电源的地，89C52的40脚连接+5V电源，89C52的5脚连接二极管D1的阴极，二极管D1的阳极与二极管D2的阴极连接，MAX5401的7、8脚连接在一起并与二极管D2的阳极连接，MAX5401的6脚连接+5V电源，MAX5401的2脚连接+5V电源的地，MAX5401的1脚连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接电容C的一端和LM324的2脚，电容C的另一端连接+5V电源的地，LM324的4脚连接+12V电源，LM324的11脚连接-12V电源，LM324的3脚连接电阻R2、电阻R3的一端，电阻R2的另一端连接+5V电源的地，电阻R3的另一端连接电阻R4、双向稳压二极管VZ的一端，同时也与二极管D2的阳极连接，LM324的1脚连接电阻R4的另一端，双向稳压二极管VZ的另一端连接+5V电源的地，+5V电源的地也是±12V电源的地。
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