CN101867366A - 一种可变频率和幅值的三角波发生电路 - Google Patents

一种可变频率和幅值的三角波发生电路 Download PDF

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Abstract

一种可变频率和幅值的三角波发生电路，属于仪器仪表领域。包括单片机、数字电位器、三角波发生电路、三角波频率检测电路、显示电路和键盘电路；其特征在于：三角波发生电路产生三角波，三角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，且三角波发生电路输出的三角波的频率信号通过三角波频率检测电路送到单片机，单片机通过此信号控制数字电位器的输出值，使三角波的频率稳定；其中的显示电路和键盘电路与单片机连接来显示三角波频率值和设定三角波频率值。本发明使用单片机通过控制数字电位器内部的可调节电阻值，来自动调节三角波发生电路产生的三角波频率和幅值；并将三角波发生电路的一个输出端连接到单片机的一个端口形成闭环监控使输出频率稳定。

Description

一种可变频率和幅值的三角波发生电路
技术领域
一种可变频率和幅值的三角波发生电路，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中，三角波发生电路产生的可变三角波频率和幅值通常采用人工调节，且不能同时调节，这是目前三角波发生电路存在的问题；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
本发明的目的是，提供一种用数字电位器代替手动调节电位器用于调节三角波发生电路产生的三角波的频率和幅值，从而可通过用单片机控制数字电位器的电阻值，实现设定和稳定三角波频率和幅值的变化。。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：
一种可变频率和幅值的三角波发生电路，包括单片机、数字电位器、三角波发生电路、三角波频率检测电路、显示电路和键盘电路。其中，三角波发生电路产生三角波，三角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，且三角波发生电路输出的三角波的频率信号通过三角波频率检测电路送到单片机，单片机通过此信号控制数字电位器的输出值，使三角波的频率稳定；其中的显示电路和键盘电路与单片机连接来显示三角波频率值和设定三角波频率值。
上述一种可变频率和幅值的三角波发生电路中，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X9241U的芯片，所述三角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，所述三角波频率检测电路采用两个串行连接的二极管D1、D2；各器件的连接为：
89C52的1、2脚分别连接X9241U的14、9脚，89C52的20脚连接+5V电源的地，89C52的40脚连接+5V电源，89C52的3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，X9241U的1、2、12、13脚连接在一起并与二极管D2的阳极连接，X9241U的20脚连接+5V电源，X9241的4、5、15、16、10脚连接在一起并与+5V电源的地连接，X9241U的3、6、7脚连接在一起并与LM324的3脚连接，电阻R1的一端连接X9241U的1脚，电阻R1的另一端连接LM324的1脚，双向稳压管VZ的一端连接X9241U的13脚，双向稳压管VZ的另一端连接+5V电源的地，X9241U的8脚连接LM324的7脚，X9241U的11脚连接LM324的6脚，X9241U的8脚连接电容C的一端，电容C的另一端连接X9241U的11脚，LM324的2脚连接+5V电源的地，LM324的5脚连接电阻R2的一端，电阻R2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，+5V电源的地也是±12V电源的地。
本发明的优点在于单片机通过控制调节数字电位器内部的可调节电阻值，来自动调节三角波发生电路产生的三角波频率和幅值；为可靠调节三角波频率，将三角波电路内部方波输出端连接到单片机的一个端口形成闭环监控使输出频率稳定。而且，如若需要单片机监控三角波的幅值，只需增加A/D转换电路接至单片机。
附图说明
图1可变频率和幅值的三角波发生电路框图
图2可变频率和幅值的三角波发生电路一实施例的电路图
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。
可变频率和幅值的三角波发生电路框图如图1所示，可变频率和幅值的三角波发生电路的一个实施例的电路图如图2所示。在图1中，单片机串行连接数字电位器，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相应电位器进行调节；数字电位器连接三角波发生电路，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三角波电路中；三角波发生电路根据数字电位器提供的电阻值产生相应频率和幅值的三角波；单片机通过与三角波发生电路内部方波输出端的连接来获取三角波发生电路输出三角波的频率，其目的是为监控三角波的频率是否达到控制要求，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X9241U，三角波发生电路中的运算放大器采用芯片型号为LM324；LM324内含4个运算放大器，本三角波发生电路使用了其中的两个，一个作滞回电压比较器用，另一个作积分电路用；X9241U的14脚是其I2C总线串行时钟端，X9241U的9脚是其I2C总线串行数据端；X9241U内含4个50KΩ的可调节电阻，“1、2、3脚”、“6、7、8脚”、“11、12、13脚”分别是其内部电位器的三个外输出端，其中1、6、13脚是其滑动端，将其分别命名为R3、R4、R5；电容C是积分电容，本电路选取为0.22μF，实际应用中也可根据需要选取其它值；电阻R1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，以便单片机能接受三角波电路内部方波输出的电压值；R3、R4在滞回电压比较器电路中构成正反馈电路，R5与电容C配合构成积分电路的一部分；电阻R2为运算放大器的平衡电阻。电路具体连接如下：
89C52的1、2脚分别连接X9241U的14、9脚，89C52的20脚连接+5V电源的地，89C52的40脚连接+5V电源，89C52的3脚连接D1的阴极，D1的阳极与D2的阴极连接，X9241U的1、2、12、13脚连接在一起并与D2的阳极连接，X9241U的20脚连接+5V电源，X9241的4、5、15、16、10脚连接在一起并与+5V电源的地连接，X9241U的3、6、7脚连接在一起并与LM324的3脚连接，电阻R1的一端连接X9241U的1脚，R1的另一端连接LM324的1脚，双向稳压管VZ的一端连接X9241U的13脚，双向稳压管VZ的另一端连接+5V电源的地，X9241U的8脚连接LM324的7脚，X9241U的11脚连接LM324的6脚，X9241U的8脚连接电容C的一端，电容C的另一端连接X9241U的11脚，LM324的2脚连接+5V电源的地，LM324的5脚连接电阻R2的一端，电阻R2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，+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，89C52通过1脚向X9241U的14脚传递时钟脉冲，89C52通过2脚向X9241U的9脚串行传递调节其内部电位器滑动端的数据，具体传输数据格式可参阅X9241U的使用说明书；89C52存储有编制好的程序；通过键盘可键入想要的三角波频率和幅值，显示部分可显示键入的频率和幅值，89C52根据键入的频率和幅值进行计算后，向X9241U串行传输相应数据调节相应的电位器，从而达到调节三角波频率和幅值的目的。三角波内部含有方波输出端，从方波输出端经过两个二极管D1、D2连接到89C52的3脚，89C52从3脚可得到三角波输出的频率。
其中的显示电路和键盘电路采用通用的技术手段实现。
三角波周期T的计算公式为：
T = 4 R 5 C R 4 R 3 . . . ( 1 )
三角波幅值UOM的计算公式为：
U OM = ± R 4 R 3 U Z . . . ( 2 )
(2)式中UZ为双向稳压管VZ的稳压值。
从(1)、(2)式可看出，调节R3、R4、R5可达到调节三角波频率(周期)和幅值的目的。

Claims (2)

1.一种可变频率和幅值的三角波发生电路，包括单片机、数字电位器、三角波发生电路、三角波频率检测电路、显示电路和键盘电路；其特征在于：三角波发生电路产生三角波，三角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，且三角波发生电路输出的三角波的频率信号通过三角波频率检测电路送到单片机，单片机通过此信号控制数字电位器的输出值，使三角波的频率稳定；其中的显示电路和键盘电路与单片机连接来显示三角波频率值和设定三角波频率值。
2.根据权利要求1所述的一种可变频率和幅值的三角波发生电路，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X9241U的芯片，所述三角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，所述三角波频率检测电路采用两个串行连接的二极管D1、D2；各器件的连接为：
89C52的1、2脚分别连接X9241U的14、9脚，89C52的20脚连接+5V电源的地，89C52的40脚连接+5V电源，89C52的3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，X9241U的1、2、12、13脚连接在一起并与二极管D2的阳极连接，X9241U的20脚连接+5V电源，X9241的4、5、15、16、10脚连接在一起并与+5V电源的地连接，X9241U的3、6、7脚连接在一起并与LM324的3脚连接，电阻R1的一端连接X9241U的1脚，电阻R1的另一端连接LM324的1脚，双向稳压管VZ的一端连接X9241U的13脚，双向稳压管VZ的另一端连接+5V电源的地，X9241U的8脚连接LM324的7脚，X9241U的11脚连接LM324的6脚，X9241U的8脚连接电容C的一端，电容C的另一端连接X9241U的11脚，LM324的2脚连接+5V电源的地，LM324的5脚连接电阻R2的一端，电阻R2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，+5V电源的地也是±12V电源的地。
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