張招勇，朱兆優(yōu)

（東華理工大學(xué) 電子工程系，江西 撫州344000）

直流小信號(hào)源是一種常用的信號(hào)源，它廣泛地應(yīng)用在電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中。以前，由于各種條件限制，常用的小信號(hào)源一般電壓可調(diào)性不夠好，難以滿(mǎn)足各種實(shí)驗(yàn)需要。近年來(lái)，由于計(jì)算機(jī)，A/D轉(zhuǎn)換器，D/A轉(zhuǎn)換器以及各種高級(jí)語(yǔ)言的發(fā)展，為直流小信號(hào)源的產(chǎn)生和測(cè)量研究提供了重要依據(jù)。

1 直流小信號(hào)源設(shè)計(jì)方案

1.1 基本設(shè)計(jì)思路

單片機(jī)嵌入式可編程直流小信號(hào)源以輸出功能為主，基本設(shè)計(jì)思路為:以嵌入式單片機(jī)AT89C51為開(kāi)發(fā)內(nèi)核，利用單片機(jī)I/O口和DAC7512D/A芯片相連，設(shè)計(jì)模擬輸出電路，使D/A模擬輸出電壓范圍為0V～5V，經(jīng)過(guò)OP27運(yùn)算放大電路，使直流小信號(hào)源的輸出電壓范圍為0～10V。通過(guò)MCP3202A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出到微處理器，單片機(jī)通過(guò)軟件編程，將轉(zhuǎn)換成的數(shù)字信號(hào)輸出到LED數(shù)碼管顯示電路，顯示出要顯示的測(cè)量數(shù)據(jù)。

1.2 基本實(shí)現(xiàn)方法

利用單片機(jī)控制原理和支持軟件及D/A，運(yùn)算放大電路，A/D等外設(shè)電路構(gòu)成產(chǎn)生直流小信號(hào)源，采用編程的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出電壓可調(diào)。AT89C51是整個(gè)電路中的核心部件，在程序里設(shè)置初始值，由軟件通過(guò)編程在P0.2引腳產(chǎn)生高低電平，經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換，理論上輸出0～5V的模擬電壓，可以利用獨(dú)立按鍵進(jìn)行微調(diào)控制.再經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大電路處理后，作為該直流小信號(hào)源的輸出.輸出電壓范圍主要與參考電壓和運(yùn)算放大有關(guān)。本系統(tǒng)理論輸出電壓范圍為0～10V。本系統(tǒng)為了完整性，還采用了A/D與單片機(jī)引腳連接，輸出的直流小信號(hào)源經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，通過(guò)單片機(jī)引腳P2.4輸入高低電平，讀回模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，然后通過(guò)編程處理送入到數(shù)碼管顯示電路進(jìn)行顯示。

2 硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 硬件原理圖

構(gòu)成直流小信號(hào)源的元件主要由AT89C51單片機(jī)芯片、DAC7512數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片、OP27運(yùn)算放大芯片、MCP3202 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、獨(dú)立控制按鍵，靜態(tài)數(shù)碼管顯示及部分電阻組成。具體電路原理圖如圖1所示。

圖1 直流小信號(hào)源電路原理圖

2.2 人機(jī)接口電路

電路包括獨(dú)立功能按鍵電路和數(shù)碼管顯示電路，主要功能是通過(guò)獨(dú)立功能按鍵控制初始值的變化，從而控制模擬電壓輸出大小，對(duì)輸出的模擬電壓進(jìn)行微調(diào)控制。顯示單元由一組74LS164芯片和LED數(shù)碼管組成靜態(tài)顯示電路，由于74LS164的移位功能，因此每次顯示都送一組數(shù)據(jù)進(jìn)行同時(shí)顯示，這樣顯示就不會(huì)出亂，具有一起顯示的功效。數(shù)碼管的筆形碼為:0x09，0x7d，0x07，0x15，0x71。

3 軟件電路的設(shè)計(jì)

軟件開(kāi)發(fā)主要采用單片機(jī)C語(yǔ)言程序，包括獨(dú)立功能按鍵控制程序，12位D/A轉(zhuǎn)換子程序，通過(guò)功能鍵盤(pán)編程設(shè)定輸出值，利用12位D/A(DAC7512)轉(zhuǎn)換子程序輸出模擬電壓，經(jīng)運(yùn)算放大電路放大，再用12位A/D(MCP3202)轉(zhuǎn)換子程序?qū)敵鲭妷夯夭?，最后用AT89C51單片機(jī)的P2口進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取，在定時(shí)中斷程序里利用數(shù)碼管對(duì)讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。

4 結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)的直流小信號(hào)源的設(shè)計(jì)是以8051單片機(jī)為核心，外圍電路以 DAC7512，OP27，MCP3202作信號(hào)輸入/輸出處理，構(gòu)建的直流小信號(hào)源可以使輸出電壓在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。本設(shè)計(jì)采用硬件和軟件相結(jié)合，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且操作方便，具有一定的應(yīng)用和參考價(jià)值。

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