CN203289348U - 智能数显式矩形波发生器 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种智能数显式矩形波发生器。该装置包括矩形波发生电路、A/D转换电路、控制单片机和显示器四部分，其连接方式为矩形波发生电路和A/D转换电路以及控制单片机相连，A/D转换电路与控制单片机相连，控制单片机与显示器连接；同时，矩形波发生电路中三端稳压集成电路产生的+5V直流电还分别与A/D转换电路、控制单片机、显示器相连接,为其提供工作电源。本实用新型是操作简单、价格低廉、显示精确而且矩形波信号的占空比、频率以及幅值都可以根据需要进行调节的智能化矩形波产生装置。

Description

智能数显式矩形波发生器

技术领域

本实用新型的技术方案涉及用于矩形波的产生装置，具体地说是智能数显式矩形波发生器。

背景技术

矩形波作为电子计算机的脉冲波以及数字电路的连续时钟信号，在工程实践中扮演了非常重要的角色。在一定的时间内矩形波可以看成是一个阶跃信号，对其微分能够产生冲激信号，而对整个连续矩形波微分，便能得到离散的正反交替的冲激信号。因此，能够研发出一种价格低廉、操作简单、显示精确的矩形波发生器成为了当前电子技术发展的迫切需要。现有的矩形波发生器或者产生的矩形波信号幅值固定，显示精度不够高或者操作复杂，价格较昂贵。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种操作简单、价格低廉、显示精确而且矩形波信号的占空比、频率以及幅值都可以根据需要进行调节的智能化矩形波的产生装置。

本实用新型的技术方案是：

一种智能数显式矩形波发生器，包括矩形波发生电路、A/D转换电路、控制单片机和显示器四部分，其连接方式为矩形波发生电路和A/D转换电路以及控制单片机相连，A/D转换电路与控制单片机相连，控制单片机与显示器连接；同时，矩形波发生电路中三端稳压集成电路产生的+5V直流电还分别与A/D转换电路、控制单片机、显示器相连接,为其提供工作电源。

所述的矩形波发生电路主要包括降压变压器、单相整流桥、三端稳压集成电路、2个碳膜电位器、定时器以及三极管。其连接方式为：降压变压器的原边与工频交流电源相连，降压变压器副边与单相整流桥相连，单相整流桥将整流成的直流信号传给三端稳压集成电路，三端稳压集成电路与第一碳膜电位器相连，第一碳膜电位器与定时器连接，定时器的输出端与三极管连接，三极管与第二碳膜电位器相连，由第二碳膜电位器产生的矩形波信号传送到A/D转换电路；其中，三端稳压集成电路还与定时器相连，在为单片机、A/D转换电路和显示器提供工作电源的同时，也为定时器提供电源。

所述的A/D转换电路为8位的ADC0808芯片。

所述的控制单片机为80C51单片机。

所述的显示器为2行16个字的1602液晶模块。

所述的矩形波发生电路中，降压变压器的变比为220V/6.3V，单相整流桥为1B4B42型单相整流桥，三端稳压集成电路型号为LM7805，第一碳膜电位器型号为WH5-1A10K，第二碳膜电位器型号为WH5-1A100K，定时器采用LM555定时器。

上述智能数显式矩形波发生器，其中所涉及到的电路、元件及其连接方式均是本技术领域的普通技术人员所熟知的，所用到的元器件都可以通过商购获得。

本实用新型的有益效果是：本实用新型智能数显式矩形波发生器是一种智能型矩形波的发生装置，由于在本实用新型智能数显式矩形波发生器中应用了两个碳膜电位器以及一个5脚5档开关，为此本实用新型智能数显式矩形波发生器可以根据需要调节矩形波的幅值、占空比以及频率的大小，幅值的调节范围为0～5V；占空比的调节范围是0～1；而频率的调节可通过5脚5档开关连接的五组电容（以下称为调频电容）实现0.25KHz、0.5KHz、1KHz、2KHz、4KHz5个档位的切换。本实用新型智能数显式矩形波发生器所具有的显著优点和进步是：该装置的工作电压为220V，因此适用范围更广；由于加入了相应的控制单片机，实现了控制的自动化和智能化；显示电路采用液晶模块，精度高，抗干扰能力强；矩形波幅值可以再0～5V内连续可调，由此完全克服了现有的矩形波发生器只能产生固定幅值波形的缺点。下列实施例中进一步阐明了本实用新型突出的实质性特点。

附图说明

图1是本实用新型智能数显式矩形波发生器的构成示意框图。

图2是本实用新型智能数显式矩形波发生器的矩形波发生电路结构框图。

图3是本实用新型智能数显式矩形波发生器的矩形波发生电路具体电路图。

图4是本实用新型智能数显式矩形波发生器的数字显示整体电路图。

图3中：1.降压变压器，2.WH5-1A10K第一碳膜电位器R2，3.WH5-1A100K第二碳膜电位器R6，4.5脚5档开关，5.调频电容。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。所使用的器件及其设置并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

图1所示实施例说明本实用新型智能数显式矩形波发生器包括矩形波发生电路、A/D转换电路、控制单片机和显示器四部分，其连接方式为矩形波发生电路分别于A/D转换电路与控制单片机相连，A/D转换电路与控制单片机相连，控制单片机与显示器连接。同时，矩形波发生电路中三端稳压集成电路产生的+5V直流电还分别与A/D转换电路、控制单片机、显示器相连接,为其提供工作电源。

图2所示实施例表明本新型智能数显式矩形波发生器的矩形波发生电路结构框图：主要包括降压变压器、单相整流桥、三端稳压集成电路、2个碳膜电位器、定时器以及三极管。其连接方式为：降压变压器的原边与工频交流电源相连，降压变压器副边与单相整流桥相连，单相整流桥将整流成的直流信号传给三端稳压集成电路，三端稳压集成电路与第一碳膜电位器相连，第一碳膜电位器与定时器连接，定时器的输出端与三极管连接，三极管与第二碳膜电位器相连，由第二碳膜电位器产生的矩形波信号传送到A/D转换电路；其中，三端稳压集成电路还与定时器相连，在为单片机、A/D转换电路和显示器提供工作电源的同时，也为定时器提供电源。

图3所示实施例表明本实用新型智能数显式矩形波发生器的矩形波发生电路具体电路图，其中：变比为220V/6.3V（34.92）的降压变压器用于降压，将220V/50Hz的工频交流电降为6.3V；单相整流桥的型号为1B4B42，作用是将6.3V交流电整流成6.3V的直流电；LM7805三端稳压集成电路用于将6.3V直流电调整到5V，来满足后续电路的需要；WH5-1A10K第一碳膜电位器R2（2）的作用是：通过调节电位器R2（2）的滑动端来实现调节矩形波占空比的效果；WH5-1A100K第二碳膜电位器R6（3）的作用是：通过调节第二碳膜电位器R6（3）的滑动端来实现调节矩形波幅值的效果；LM555定时器通过调频电容（5）的充放电来输出不同频率的方波，从而控制2N1711三极管的通断，当LM555定时器输出高电平时，2N1711三极管导通，Uout2为低电平；当LM555定时器输出低电平时，2N1711三极管截止，Uout2经R5分压后输出高电平，从而完成了矩形波的输出。矩形波发生电路的连接方式是：交流电源的输出端与降压变压器（1）的原边相连，降压变压器的副边与1B4B42单相整流桥L、N引脚相连，整流桥的(+)引脚经稳压电容C1与LM7805三端稳压集成电路的LINE引脚相连，LM7805三端稳压集成电路的VREG引脚输出+5V直流电供后续电路正常工作，稳压电容C2并联在LM7805三端稳压集成电路的VREG、COMMON引脚之间，LM555定时器的RST，VCC引脚接+5V，DIS引脚连接二极管D2的阳极和WH5-1A10K第一碳膜电位器R2（2）的滑动端，TRI、THR引脚连接在一起与二极管D2的阴极以及二极管D3的阳极相连，二极管D3阳极通过5脚5档开关与调频电容（5）相连，二极管D3阴极通过电阻R3连接到电位器R2的固定端，LM555的CON引脚经电容C3接地，GND引脚直接接地，LM555定时器输出端经电阻R4连接到2N1711三极管的基极，发射极接地，集电极经限流电阻R5接到+5V，WH5-1A100K第二碳膜电位器R6（3）的固定端并联在2N1711三极管的集电极和发射极之间。各电子元件的参数如下：R1=4.3KΩ，R2=10KΩ，R3=100Ω，R4=510Ω，R5=1KΩ，R6=100KΩ，C1=3300μF，C2=1000μF，C3=10nF，C4=10nF,C5=10nF,C6=0.15μF，C7=0.47μF，C8=0.1μF，C9=0.22μF,C10=10nF，C11=0.15μF,C12=10nF，C13=10nF，C14=27nF,C15=33nF，C16=22nF，C17=18nF。

矩形波发生电路中可以根据5脚5档开关所连接的调频电容不同来完成不同的频率间的切换，如需要0.25KHz的频率时，可以把5脚5档开关的档位与C4、C5、C6、C7的电容组合相连接；需要0.5KHz的频率时，5脚5档开关的档位与C8、C9的电容组合相连；需要1KHz的频率时，5脚5档开关的档位与C10、C11的电容组合相连；需要2KHz的频率时，5脚5档开关的档位与C12、C13、C14、C15的电容组合相连；需要4KHz的频率时，5脚5档开关的档位与C16、C17的电容组合相连，从而可以实现矩形波频率的切换。通过调节WH5-1A10K碳膜电位器R2（2）的滑动端，可以实现矩形波占空比的调整，整定范围是0～1；通过调节WH5-1A100K第二碳膜电位器R6（3）的滑动端，来实现矩形波幅值的调节，调节范围为0～5V。因此矩形波的频率、占空比和幅值都能够根据需要来调节。

图4所示实施例表明本实用新型智能数显式矩形波发生器的数字显示整体电路图，其中，A虚线框部分表示A/D转换电路，B虚线框部分表示控制单片机，C虚线框部分表示显示器。其连接方式为：矩形波发生电路中LM555定时器的输出信号与80C51控制单片机的P3.4引脚相连，通过指令信号来完成矩形波频率和占空比的计算，即：当矩形波上升沿到达时打开定时器，第一个矩形波下降沿来临时记录时间，而当下一个矩形波上升沿来临时关闭定时器并记录时间；矩形波发生电路中WH5-1A100K第二碳膜电位器R6（3）的滑动端输出信号连接A/D转换芯片ADC0808的IN0引脚，ADC0808三位地址输入线ADDA、ADDB、ADDC接地，VREF（+）接+5V，VREF（-）接地，ALE和START接口都与控制单片机P0.1相连，CLOCK、EOC、OE接口分别与控制单片机80C51的P0.0、P0.2、P0.3连接，矩形波信号经过A/D转换电路进行模数转换后，由OUT1～OUT8输出到80C51控制单片机的P1.0～P1.7引脚；控制单片机将信号采集后发送到显示器1602液晶显示屏，控制单片机的P0.5～P0.7分别于1602显示器RS、RW、E连接，1602显示器的VDD接+5V高电平，控制单片机的P2.0～P2.7分别于1602显示器的D0～D7相连接，1602液晶显示屏为两行16个字，通过指令第一行用来显示幅值和占空比，第二行用来显示频率。

上述智能数显式矩形波发生器，所述80C51单片机的片内集成有内置随机存储器RAM和只读存储器ROM。

按照上述图3和图4配置和安装本实施例所用的智能数显式矩形波发生器，接通220V/50Hz交流电源，LM7805三端稳压集成电路向A/D转换器、控制单片机和显示器提供稳定的工作电压。80C51单片机进行初始化及输入通道的设定，I/O口P3.4接收矩形波发生电路中定时器产生的信号，采用定时器T1在方式1下定时，当矩形波上升沿到达时开始计时，第一个矩形波下降沿来临时记录时间t1，在下一个矩形波上升沿来临时关闭定时器并记录时间t2,那么矩形波的频率为1/(t1+t2),占空比为t1/（t1+t2），ADC0808芯片的地址输入线ADD-A、ADD-B和ADD-C全部接地时，选通ADC0808芯片的IN0模拟量输入。ADC0808芯片将输入IN0的模拟信号转换为80C51单片机可以识别的数字信号，80C51单片机通过I/O口P1.0～P1.7接收数据，并调用数据处理子程序对采集的数据进行处理，同时调用显示子程序将处理结果通过I/O口P2.0～P2.7、P0.5～P0.7输送至1602液晶显示芯片，1602液晶显示屏第一行显示占空比和幅值，第二行显示频率。通过调节WH5-1A10K第一碳膜电位器R2（2）和WH5-1A100K第二碳膜电位器R6（3）的滑动端来得到需要的占空比和幅值，频率的切换通过转动5脚5档开关实现。

本实用新型未尽事宜为公知技术。

Claims (5)

1.一种智能数显式矩形波发生器，其特征为包括矩形波发生电路、A/D转换电路、控制单片机和显示器四部分，其连接方式为矩形波发生电路和A/D转换电路以及控制单片机相连，A/D转换电路与控制单片机相连，控制单片机与显示器连接；同时，矩形波发生电路中三端稳压集成电路产生的+5V直流电还分别与A/D转换电路、控制单片机、显示器相连接,为其提供工作电源；

所述的矩形波发生电路主要包括降压变压器、单相整流桥、三端稳压集成电路、2个碳膜电位器、定时器以及三极管；其连接方式为：降压变压器的原边与工频交流电源相连，降压变压器副边与单相整流桥相连，单相整流桥将整流成的直流信号传给三端稳压集成电路，三端稳压集成电路与第一碳膜电位器相连，第一碳膜电位器与定时器连接，定时器的输出端与三极管连接，三极管与第二碳膜电位器相连，由第二碳膜电位器产生的矩形波信号传送到A/D转换电路；其中，三端稳压集成电路还与定时器相连，在为控制单片机、A/D转换电路和显示器提供工作电源的同时，也为定时器提供电源。

2.如权利要求1所述的智能数显式矩形波发生器，其特征为所述的A/D转换电路为8位的ADC0808芯片。

3.如权利要求1所述的智能数显式矩形波发生器，其特征为所述的控制单片机为80C51单片机。

4.如权利要求1所述的智能数显式矩形波发生器，其特征为所述的显示器为2行16个字的1602液晶模块。

5.如权利要求1所述的智能数显式矩形波发生器，其特征为所述的矩形波发生电路中，降压变压器的变比为220V/6.3V，单相整流桥为1B4B42型单相整流桥，三端稳压集成电路型号为LM7805，第一碳膜电位器型号为WH5-1A10K，第二碳膜电位器型号为WH5-1A100K，定时器采用LM555定时器。

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