1 引言

 

在自動控製係統設計及調試過程中，不同頻率的正弦波
、三角波和方波常作為信號源，應用十分方便。過去常由分立元件及集成運放構成振蕩器
，後來出現的ICL8038其最高頻率僅能達到100kHz。而MAX038芯片性能更好，最高頻率可達20MHz，且三種波形由同一端輸出。單片機控製品質卓越，基於單片機的函數發生器運行可靠

，操作方便。

 

2 高頻信號發生器芯片MAX038簡介

 

MAXIM公司生產的MAX038芯片是一種高頻精密的函數發生器，可產生三角波、鋸齒波、正弦波、方波及脈衝波
，且頻率及占空比的控製可獨立進行。

 

Lin管腳電流範圍在10～400μA時電路獲得最佳工作性能。輸出波形的選擇由邏輯地址引腳A0和A1的組合來決定：A1A0＝10或11時，輸出正弦波；A1A0＝00時，輸出方波
；A1A0＝01時輸出三角波。波形切換可在0．3μs內完成，但輸出波形有0．5μs的延遲時間。輸出頻率由Lin引腳的電流、SOSC引腳的對地電容量和FADJ的電壓來決定。當FADJ引腳接地時，輸出頻率由公式給出：

 

F0＝Lin／CF

 

式中，F0是輸出頻率，單位MHz；Lin是管腳輸入電流
，單位μA；CF是決定輸出頻率的串入電容值，單位pF.

 

3 基於單片機的函數發生器的設計與實現

 

3．1 係統硬件接口電路設計

 

Intel公司的MCS－51係列中的8051單片機應用已很成熟
，以其為基核的其他8位機都有極好的兼容性，應用十分方便。圖1所示為以8051和MAX038為核心的係統硬件電路。

用8279完成鍵盤輸入和LED顯示控製兩種功能
，鍵盤按鍵設置：數字鍵0～9，小數點
，正弦波、方波和三角波切換鍵，頻率選擇Hz、kHz、MHz切換鍵，占空比鍵，回車鍵。采用外部譯碼方式，8279的SL0～SL2經74LS138（2）輸出接鍵盤，同時經74LS138（1）輸出驅動後送LED。8279的顯示輸出B0～B3，A0～A3作8位數據輸出
，當鍵盤出現有效閉合鍵時，數據自動進入8279的RAM存儲器
，並向CPU申請中斷。

 

 

MAX038的頻率控製電壓由10位DAC1020提供
，經Rin＝50kΩ的電阻進入Lin引腳
，8051的P2．6作為DAC1020的片選信號，采用雙緩衝器方式，鎖存10位數據。DADJ引腳電壓範圍－2．4V～＋2．4V由8位DAC0832的雙極性輸出電壓提供，即占空比調節的控製電壓。用8051的P2．5作為DAC0832的片選信號，基準電壓采用MAX038內部2．5V基準電壓，接入VR端。DAC0832的ILE接＋5V，片選端和數據傳送端都與74LS373輸出線A0相連。

 

設Lin輸入端電壓為Vin，串接電阻為Rin，則有公式：

 

F0＝Vin／〔Rin×CF〕

 

式中，F0是輸出頻率，單位MHz；Vin是輸入端電壓
，單位V；Rin是串接電阻
，單位Ω；CF是決定輸出頻率的串入電容值，單位pF。

 

取Rin＝50kΩ
，Vin的範圍0．5～5V，這樣對於某一電容，可提供十倍掃頻範圍
，從而電容的選擇就可確定輸出頻率範圍，即頻段。第一頻段電容取100μF，頻率範圍0．1～1Hz
，第二頻段到第九頻段電容選擇按十倍衰減，即可獲得各頻段頻率範圍，第九頻段頻率範圍是10～20MHz
，每一頻段步進值選各頻段低段頻率的0．5％。有九個頻段供選擇切換

，8051的P1．2～P1．5通過T1042譯碼後送入頻段設定電路，由軟件啟動頻段設定電路中的開關來進行頻段選擇。

 

3．2 係統軟件設計方案及實現

 

係統的主程序流程框圖如圖2所示。

先對8279進行初始化，即允許中斷申請，清8279狀態，置鍵盤顯示方式及時鍾編程等，再置MAX038初始波形與頻率、占(zhan)空(kong)比(bi)。然(ran)後(hou)測(ce)試(shi)回(hui)車(che)鍵(jian)是(shi)否(fou)閉(bi)合(he)，以(yi)決(jue)定(ding)是(shi)否(fou)進(jin)行(xing)中(zhong)斷(duan)處(chu)理(li)，判(pan)斷(duan)輸(shu)出(chu)波(bo)形(xing)並(bing)輸(shu)出(chu)控(kong)製(zhi)信(xin)號(hao)
，有(you)關(guan)輸(shu)出(chu)波(bo)形(xing)頻(pin)率(lv)的(de)控(kong)製(zhi)電(dian)壓(ya)及(ji)占(zhan)空(kong)比(bi)的(de)計(ji)算(suan)送(song)DAC1020及DAC0832，最後將波形頻率及占空比送顯示緩衝區，調顯示子程序顯示。

 

4 結束語

 

利用單片機對MAX038的實時程序控製可產生高頻高精度的輸出波形，係統運行穩定，輸出波形失真小、漂移小、頻率範圍寬，基於8051的CHMOS單片機也可方便地實現嵌入應用。