CN103294090A

CN103294090A - 直流信号发生器

Info

Publication number: CN103294090A
Application number: CN2013101950577A
Authority: CN
Inventors: 郭凯志
Original assignee: Nanjing College of Chemical Technology
Current assignee: Nanjing College of Chemical Technology
Priority date: 2013-05-24
Filing date: 2013-05-24
Publication date: 2013-09-11

Abstract

本发明涉及一种直流信号发生器，是基于单片机的数字控制技术的低成本高精度信号发生器，能够精确实现0-5V直流电压和4-20mA直流电流的输出。其特征在于，包括键盘、控制器、显示器电路、D/A转换器、第一放大器、第二放大器、电源，其中键盘、控制器、D/A转换器、第一放大器、第二放大器依次串联电连接，显示器和控制器电连接，电源分别和控制器、D/A转换器、第一放大器、第二放大器电连接。本发明体积小、成本低、操作方便等特点，可作为现场安装调试及维护的标准信号源。

Description

直流信号发生器

技术领域

本发明涉及一种直流信号发生器，具体地讲就是对自动化、计算机控制技术、仪表等行业的企业职工和学校学生对相关仪表和系统进行校验、维护、投运和整定的标准设备。

背景技术

在当今工业控制系统中，随着自动化水平的不断提高，经常采用标准的4至20mA直流电流信号作为计算机采集和现场控制信号，因此在安装调试与维护自动化仪器、仪表等设备时要经常用到毫安信号发生器，但传统的万用表(包括数字式和指针式)都不具备毫安信号输出功能，而一个成品毫安信号发生器动辄几千甚至上万元，其价格让人难以承受，且由于其体积大不便携带，这给安装调试自动化设备时带来了很多不便。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供了一种利用单片机和数字控制技术、带数字显示的信号发生器，具有同时输出0-5V直流电压和4-20mA直流电流、体积小、成本低、操作方便等特点，可作为现场安装调试及维护的标准信号源。

为达到上述目的，本发明是通过以下的技术方案来实现的：

直流信号发生器，其特征在于，包括键盘、控制器、显示器电路、D/A转换器、第一放大器、第二放大器、电源，其中键盘、控制器、D/A转换器、第一放大器、第二放大器依次串联电连接，显示器和控制器电连接，电源分别和控制器、D/A转换器、第一放大器、第二放大器电连接。

进一步，所述的控制器中，单片机IC1的型号为AT89C2051。

进一步，所述的键盘，包括按键S1、按键S2，按键S1和按键S2的一端电连接后接地，按键S1的另一端和单片机IC1的7脚电连接，按键S2的另一端和所述控制器中的单片机IC1的8脚电连接。

进一步，所述的第一放大器中，电位器R8并接在放大器A1的1脚和放大器A1的2脚之间，放大器A1的型号为LM324。

进一步，所述的第二放大器中，电位器R13并接在三极管T的发射极和放大器A2的9脚之间，放大器A2的型号为LM324。

进一步，所述的显示器电路中，驱动电路由四块型号为CD4094的寄存器组成。

本发明的有益效果是：可以同时输出0-5V直流电压和4-20mA直流电流、具有信号调节方便，精度高，体积小、成本低、便于携带等特点，特别适合现场使用。

附图说明

图1为本发明直流信号发生器的电路方框图；

图2为本发明直流信号发生器的电路原理图；

图3为本发明直流信号发生器的电源原理图。

附图中主要标记含义如下：

1、键盘 2、控制器 3、显示器电路 4、D/A转换器

5、第一放大器 6、第二放大器 7、电源 8、驱动电路

9、四位数码管 10、变压器 11、整流桥 12、滤波电路

13、一级稳压电路 14、二级稳压电路。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

如图1所示，本发明直流信号发生器，包括键盘1、控制器2、显示器电路3、D/A转换器4、第一放大器5、第二放大器6、电源7。其中键盘1、控制器2、D/A转换器4、第一放大器5、第二放大器6依次串联电连接，显示器3和控制器2电连接，电源7分别和控制器2、D/A转换器4、第一放大器5、第二放大器6电连接。键盘1用于调整输出电压和输出电流的大小，控制器2根据键盘1的指令输出八位数字信号(0至256)，D/A转换器4将控制器2输出的八位数字信号转换为模拟电压信号，第一放大器5将D/A转换器4输出的模拟电压信号转换为0-5V直流电压输出，第二放大器6将第一放大器5输出的0-5V直流电压信号转换为4-20mA的直流电流输出，显示器电路3用于显示输出电压和电流值，电源7为控制器2、D/A转换器4、第一放大器5、第二放大器6提供+5V、-12V、+12V电压。

如图2所示，本发明直流信号发生器，所述的控制器2，包括单片机IC1、电容C1、电容C2、电容C3、电阻R1、电阻R2、电阻R3、晶振XTAL，其中电容C2、电容C3和晶振XTAL组成时钟电路，振荡频率为6MHz，具体地，电容C2和电容C3的一端电连接后接地，电容C2的另一端和单片机IC1的4脚电连接，电容C3的另一端和单片机IC1的5脚电连接，晶振XTAL并接在单片机IC1的4脚和5脚之间；电阻R1、电阻R2的一端并接后与+5V电源电连接，电阻R1的另一端和单片机IC1的7脚电连接，电阻R2的另一端和单片机IC1的8脚电连接，电容C1并接在单片机IC1的1脚和20脚之间，电阻R3并接在单片机IC1的1脚和地之间，单片机IC1的20脚连接+5V电源，单片机IC1的型号为AT89C2051，控制器2输出的八位数字信号(00至FFH)通过单片机IC1的P1.0-P1.7端的信号分别对应送入到D/A转换器4中IC2的DI0-DI7端子。

所述的键盘1，包括按键S1、按键S2，用于调整单片机产生变化的八位数字量(00至FFH)送P1口，调整输出电压和输出电流的大小，具体地，按键S1和按键S2的一端电连接后接地，按键S1的另一端和单片机IC1的7脚电连接，用于增加输出信号，按键S2的另一端和单片机IC1的8脚电连接，用于减少输出信号。

所述的D/A转换器4，包括IC2、稳压管DW、电阻R4、电阻R6，其中电阻R4并接在IC2的12脚和11脚，IC2的1脚、2脚、17脚、18脚连接后接地，IC2的19脚和20脚连接后接+12V电源，IC2的型号为DAC0832，稳压管DW并接在IC2的8脚和地之间，稳压管DW的稳压值为8V，电阻R6并接在IC2的8脚和+12V电源之间，D/A转换器4输出的模拟信号由电阻R4送到第一放大器5。

所述的第一放大器5，包括电阻R5、电阻R7、电位器R8、放大器A1，用于输出0-5V直流电压，具体地，电阻R5并接在IC2的12脚和放大器A1的2脚之间，电阻R7的一端和放大器A1的3脚电连接，电阻R7的另一端和IC2的11脚电连接后接地，电位器R8并接在放大器A1的1脚和放大器A1的2脚之间，电位器R8为高精度多圈电位器，用于微调输出电压的大小，放大器A1的型号为LM324，第一放大器5输出的0-5V直流电压由放大器A1的1脚送到第二放大器6。

所述的第二放大器6，包括电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电位器R13、电阻R14、电容C4、放大器A2、三极管T，具体地，电阻R9并接在放大器A1的1脚和放大器A2的9脚之间，电阻R10并接在放大器A2的10脚和+12V电源之间，电阻R11并接在放大器A2的10端和地之间，电阻R12并接在放大器A2的8脚和放大器A2的9脚之间，电容C4并接在放大器A2的8脚和地之间，三极管T的基极和放大器A2的8脚电连接，电位器R13并接在三极管T的发射极和放大器A2的9脚之间，电位器R13为高精度多圈电位器，用于微调输出电流的大小，放大器A2的型号为LM324，电阻R14并接在三极管T的发射极和+12V电源之间，T的集电极输出4-20mA直流电路。

所述的显示器电路3，包括驱动电路8、四位数码管9，其中驱动电路8由四块型号为CD4094的寄存器组成，驱动电路8和单片机IC1的2脚、3脚电连接，驱动电路8和四位数码管9电连接。

如图3所示，本发明直流信号发生器，所述的电源7，包括依次电连接的变压器10、整流桥11、滤波电路12、一级稳压电路13、二级稳压电路14，具体地，220V交流电压经变压器10降压为18V交流电压后送到整流桥11进行全波整流后送到滤波电路12；所述的滤波电路12，包括电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、具体地，电容C1并接在整流桥11的2脚和地之间，电容C2并接在整流桥11的4脚和地之间，电容C3和电容C4串接后并接在整流桥11的2脚和整流桥11的4脚；所述的一级稳压电路13，包括电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、三端稳压器7812、三端稳压器7912，其中，电容C5并接在电容C3两端，电容C5并接在三端稳压器7812的1脚和2脚之间，电容C6并接在电容C4两端，电容C6并接在三端稳压器7912的1脚和2脚之间，电容C7并接在三端稳压器7812的2脚和3脚之间，电容C8并接在三端稳压器7912的2脚和3脚之间，三端稳压器7812的3脚输出+12V直流电压，三端稳压器7912的3脚输出-12V直流电压；所述的二级稳压电路14，包括电容C9、电容C10、电容C11、电容C12、三端稳压器7805，其中电容C9和电容C7并接，电容C9并接在三端稳压器7805的1脚和2脚之间，电容C10和电容C8并接，电容C11和电容C12并接后并接在三端稳压器7805的3脚和2脚，三端稳压器7805的3脚输出+5V直流电压。

上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims

1.直流信号发生器，其特征在于，包括键盘、控制器、显示器电路、D/A转换器、第一放大器、第二放大器、电源，所述的键盘、控制器、D/A转换器、第一放大器、第二放大器依次串联电连接，所述的显示器和控制器电连接，所述的电源分别和控制器、D/A转换器、第一放大器、第二放大器电连接。

2.根据权利要求1所述的直流信号发生器，其特征在于，所述的控制器中，单片机IC1的型号为AT89C2051。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的直流信号发生器，其特征在于，所述的键盘，包括按键S1、按键S2，按键S1和按键S2的一端电连接后接地，按键S1的另一端和单片机IC1的7脚电连接，按键S2的另一端和所述控制器中的单片机IC1的8脚电连接。

4.根据权利要求1所述的直流信号发生器，其特征在于，所述的显示器电路中，驱动电路包括四块型号为CD4094的寄存器。