一种基于MAX038的宽频程控波形发生器的设计
基于MAX038的超声波发射电路设计
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频率的调节。本系统选用 ｌ 精度 的 Ｄ ０位 Ａ转 换 器 Ｌ ５ １ ｒＣ ６５ 控 制 电 流 ，Ｔ Ｃ ６ ５的 输 出 电压 控 制 在 ０１ ～ Ｖ 之 间 ， Ｌ５１ ．Ｖ ４ 通 过 一 个 １ｋ ０ ｌ 电阻 与 ＭＡ ０ ８的 引 脚 相 连 ，可 以 实 ｑ的 Ｘ３
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ＭＡ ０ ８的输 出频 率 由 注 入 Ｉ 引 脚 的 电 流 、Ｃ Ｃ Ｘ３ Ｉ Ｎ Ｏ Ｓ
引脚 的 电容 ｃ 以及 Ｆ Ｄ Ｆ Ａ Ｊ引 脚 上 的 电 压 Ｆ 决 定 。 当 圳
Ｆ ０时 ，输 出 频 率 为 ： ＝ Ｃ 。 占 空 比 由 Ｄ Ｄ 删＝ ÷ Ａ Ｊ引 脚 上 的 电 压 Ⅷ 控 制 ，计 算 公 式 ：ｄ ＝ ０ ｃ ５ ％一 （ Ｄｊ １．） Ｖ￣ｘ ７４ 。
［ ］ＡｎｌｇＤｅｉ ｓ 司． ３ ２ ａ ｖｃ 公 ｏ ｅ ＯＰ ７数 据 手 册 ［ ｚ］． ０ ２ ２０．
［ ］秦 曾煌 ． 工 学 ［ ］． 京 ：高 等教 育 出版 社 ，２ ０ ． ３ 电 Ｍ 北 ０４ ［ ］ 郑 晖 ， 林 树 青 ． 声 检 测 ［ ］． 京 ： 中 国 劳 动 社 会 保 障 出 ４ 超 Ｍ 北
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基于MAX038的信号发生器的设计
信号发生器的设计[摘要] 本信号发生器,能产生1HZ—1MHZ的正弦波、方波和三角波信号，以单片机89S52构成的最小系统为控制核心,IC8038CCPD为核心的三种信号的振荡电路，以可编程键盘和大液晶构成显示模块,高精度数字电位器X9C103构成的精确调频调幅模块,设计采用了模块化的设计方法,实现了输出的信号在频率和幅值精确调整并在128*64的液晶上实现功能及参数的显示。
[关键词]数字电位器、单片机、调频、调幅一、引言正弦交流信号是一种应用极为广泛的信号。
他通常作为标准信号，用于电子电路的性能试验或参数测量。
在许多测试仪器中也需要用标准的正弦信号检测一些物理量。
在次以MAX038和*（S52单片机为核心元件设计并制作一台信号发生器，使之能产生正弦波、方波和三角波信号。
二、总体方案设计由频率控制模块、幅度控制模块、键盘模块和液晶显示模块组成整个系统。
用单片机控制键盘和液晶显示，用液晶显示四个参数：频率、幅值、类型和不同频率范围中频率的步进。
用单片机控制两个数字电位器中的抽头的位置来实现改变输出的频率和幅度的大小。
系统框图如图1所示。
一、单元模块设计1.函数发生器电路电路图如下：主芯片为压控振荡器ICL8038CCCPD，其中2号脚输出的是正弦波，3号脚输出三角波，9号脚输出方波，频率范围为0.05Hz至1MHz，占空比可以从2%至98%。
失真不大于1%，线性好(误差不大于0.1%)。
定时电容C1至C8决定了信号频率的十个倍频程，从500uF开始,依次减小十倍直到5500pF频率范围相应地0.05Hz~0.5Hz~5Hz~50Hz~500Hz~5KHz~500KHz，其中C8如果取250pF频率可以达1MHz。
通过改变R4电位器来调整相应范围里的频率，通过拨码开关改变电容来改变频率的分段。
通过用一个3线8相译码器74LS138继电器来选择电容。
如图所示函数发生器电路如图3.1所示图3.1X9c103是10K的单100抽头非易失性线性数字电位器,有100个阻值,包含有100个电阻单元的电阻阵列。
基于MAX038多功能信号发生器的设计
基于MAX038多功能信号发生器的设计【摘要】信号发生器广泛应用于电子领域，该设计以MAX038为核心，辅助外围电路，能输出正弦波、方波和三角波三种基本波形，并能进行波形选择和波段选择，并能较好地进行频率调节和幅度调节，该电路输出信号频率范围宽，有较好的实际应用价值。
【关键词】MAX038 波形选择频率调节1电路方案设定如图1所示，该电路设计的核心芯片是MAX038，它是美国马克西姆公司开发的新一代函数信号发生器，它可以产生准确的高频正弦波、方波、三角波信号，频率从0.1Hz～20MHz连续可调，最高振荡频率可达40 MHz。
占空比最大从15%～85%连续可调。
由于在MAX038芯片内采用了多路选择器，所以可以输出三种信号。
本设计输出正弦波、方波和三角波三种基本波形，输出频率范围在10Hz～5MHz之间，并具有频段选择、频率粗调、频率细调、占空比在15%～85%之间可调、50%占空比精确调节以及输出0～10V峰峰值调节等基本功能。
2主要硬件电路设计（1）MAX038接口电路。
如图2所示，该电路为集成函数发生器MAX038与外围各单元电路的接口部分。
A0、A1为波形选择单元电路输入接口；REF为2.5V基准电压输出接口；COSC为频段选择单元电路输入接口；IIN为频率粗调单元电路输入接口；FADJ为频率细调单元电路输入接口；DADJ为占空比调节单元电路输入接口；OUT为输出幅值放大调节单元电路输出接口。
由于此电路设计不使用相位检测以及同步信号输出，故将SYCN、DV+、DGND、PDO悬空，PDI接地。
V+、V-分别接+5V和-5V，将5个GND端接地，为MAX038提供工作电源。
C1、C2、C3、C4和C5均为滤波电容。
（2）波形选择电路。
如图3所示，当A1=1，A0=X时，MAX038输出正弦波，当A1=0，A0=0是，MAX038输出方波，当A1=0，A0=1时，MAX038输出三角波。
该电路采用二输入四与非门74LS00构成双触发器来实现波形选择与指示功能。
基于MAX038的程控函数信号发生器的设计
基于MAX038的程控函数信号发生器的设计引言在现代电子技术的研究及应用领域。
常常需要高精度且频率可调的信号源。
MAX038是MAXIM公司开发的新一代专用函数信号发生芯片，它可以产生正弦波、方波和三角波等三种波形，而且频率和占空比独立可调。
本文设计了一种由LPC2114、MAX038、D／A 转换器以及八选一模拟开关CD4051等构成的程控函数信号发生器。
研究了LPC2114通过D／A转换器实现对MAX038频就绪和占空比的调控方法。
给出了在0.1Hz～20MHz内产生精确的正弦波、方波和三角波的方法。
此外，本函数信号发生器还具有可调范围大、精度高、信号稳定等特点，可以应用于各种电子测量和控制场合。
1 MAX038的主要特性MAX038是MAXIM公司生产的一种具有高频、高精度、低输出电阻而且驱动能力很强的函数信号发生器芯片。
它的内部电路主要由振荡器、振荡频率控制器、2.5 V基准电压源、正弦波形发生器、比较器、多路模拟开关、相位比较器组成。
MAX038主要性能特点如下：◇能精密地产生正弦波、矩形波(含方波)、三角波信号。
◇频率范围从0.1 Hz～20 MHz，最高可达40MHz，各种波形的输出幅度均为2 V(P-P)。
◇占空比调节范围宽，占空比和频率均可单独调节，二者互不影响，占空比最大调节范围为10％～90％。
◇波形失真小，正弦波失真度小于0.75％，占空比调节时的非线性度低于2％。
◇采用±5 V双电源供电，允许有5％变化范围，电源电流为80 mA，典型功耗400 mW，工作温度范围为0～70℃。
◇内设2.5 V电压基准，可利用该电压设定FADJ、DADJ的电压值，从而实现频率微调和占空比调节。
2系统构成与工作原理2.1系统整体构成一系统主要是由主控制器LPC2114、函数发生器MAX038、D／A转换器、LED显示、键盘、波段切换，波形处理和峰值检波等部分组成，其整体结构框图如图1所示。
基于MAX038的函数信号发生器设计
图1 系统框图吉林大学，教师，吉林工业职业技术学院，主要从事虚拟仪器测量技术研究。
Science and Technology Innovation Herald1.2.4 显示及键盘电路设计采用液晶对输出波形、频率、幅度进行键盘进行参数的设置[3]。
其键盘按键正弦波、方波、三角波输出选择键一个，输出频率范围选择按输出幅度设置键一个，步进加键一步进减键一个。
1.3 软件系统的设计的单片机主程序框图如图4所首先进行初始化，然后从片内RAM 中读取回车键按下标志位进行判断，如果没有X038输出初始频率和波形；按下则根据中断处理程序获得的有关数据进行处理时，首先根据输入的键值完成对输出波形、波段以及频率的选择，然后根计算输出频率f所需电压的编程数据送DAC0832，这样就在MAX038的输出相应波形和频率的信号。
最后调用显示子程序，在液晶显示屏上前波形发生器的工作参数，即振荡频率、出波形。
2 结语采用89C52完成对函数发生器MAX038的控制，很好实现程控函数发作，这种程控函数发生器的三一个引脚输出，具有输出频率范围宽、稳定，失真小的特点。
参考文献[1] 李琳.单片高频函数发生器M其应用[J].现代电子技术，2007[2] 蒋金弟，朱永辉，毛培法.MAX038高频精密函数发生器原理及应用[J].山西电子技术，2001（2）：39-43.[3] 谢自美.电子线路设计.实验.测试[M].武汉：华中科技大学出版社，图3 频率步进值选择电路图4 主程序流程科技创新导报Science and Technology Innovation Herald。
基于MAX038的多功能信号发生器的设计
信号发生器作为一种常见的应用电子仪器设备，传统的可以完全由硬件电路搭接而成，如采用555振荡电路发生正弦波、三角波和方波的电路便是可取的路径之一．但是这种电路存在波形质量差，控制难，可调范围小，电路复杂和体积大等缺点．在科学研究和生产实践中，如工业过程控制，生物医学，地震模拟机械振动等领域常常要用到低频信号源．而由硬件电路构成的低频信号其性能难以令人满意，而且由于低频信号源所需的RC很大；大电阻，大电容在制作上有困难，参数的精度亦难以保证；体积大，漏电，损耗显著更是其致命的弱点．一旦工作需求功能有增加，则电路复杂程度会大大增加．在70年代后，微处理器的出现，可以利用处理器、A/D/和D/A，硬件和软件使波形发生器的功能扩大，产生更加复杂的波形．这时期的波形发生器多以软件为主，实质是采用微处理器对DAC的程序控制，就可以得到各种简单的波形．90年代末，出现几种真正高性能、高价格的函数发生器．而近几年来，国际上波形发生器技术发展主要体现在以下几个方面：（1）过去由于频率很低应用的范围比较狭小，输出波形频率的提高，使得波形发生器能应用于越来越广的领域．波形发生器软件的开发正使波形数据的输入变得更加方便和容易．（2）由于VXI总线的逐渐成熟和对测量仪器的高要求，在很多领域需要使用VXI系统测量产生复杂的波形，VXI的系统资源提供了明显的优越性，但由于开发VXI模块的周期长，而且需要专门的VXI机箱的配套使用，使得波形发生器VXI模块仅限于航空、军事及国防等大型领域．在民用方面，VXI模块远远不如台式仪器更为方便．（3）随着信息技术蓬勃发展，台式仪器在走了一段下坡路之后，又重新繁荣起来．不过现在新的台式仪器的形态，和几年前的己有很大的不同．这些新一代台式仪器具有多种特性，可以执行多种功能．而且外形尺寸与价格，都比过去的类似产品减少了一半．二十一世纪，随着集成电路技术的高速发展，出现了多种工作频率可过GHz的DDS芯片，同时也推动了信号发生器的发展．相信在接下来的一段时间里，信号发生器的发展仍将取得跨越式的发展！
基于max038的信号发生器设计
一、课题名称：函数信号发生器二、主要技术指标（或基本要求）：1）能精密地产生三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波信号。
2）频率范围从0.1Hz～20MHz，最高可达40MHz，各种波形的输出幅度均为2V（P－P）。
3）占空比调节范围宽，占空比和频率均可单独调节，二者互不影响，占空比最大调节范围是15％～85％。
4）波形失真小，正弦波失真度小于0.75％，占空比调节时非线性度低于2％。
5）采用±5V双电源供电，允许有5％变化范围，电源电流为80mA，典型功耗400mW，工作温度范围为0～70℃。
6）内设2.5V电压基准，可利用该电压设定FADJ、DADJ的电压值，实现频率微调和占空比调节。
7)低阻抗定压输出，输出电阻典型值0.1欧姆，具有输出过载/短路保护。
三、主要工作内容：方案设想，MAX038,OP07,电路原理等资料查询准备。
电路原理图设计绘制，面包板验证设计可行性。
之后进行PCB板设计调整，电路板定制，元件采购；裸板测试，焊接，整机测试。
实验设计进行报告反馈四、主要参考文献：[1]赵涛，辛灿华，姚西霞，陈晓娟，基于MAX038的多功能信号发生器的设计。
《机电产品与创新》2008.07[2]蒋金弟，朱永辉，毛培法。
MAX038高频精密函数信号发生器原理及应用。
《山西电子技术》2001[3]黄庆彩,祖静,裴东兴.基于MAX038的函数信号发生器的设计[J].仪器仪表学报,2004,S1.[4]陈一新.单片高频函数发生器MAX038及其应用[J].中国仪器仪表,2002,04.[5]赵立民.电子技术实验教程[M].北京:机械工业出版社,2004基于MAX038的多波形函数信号发生系统概述和方案设计·概述信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的信号发生器又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。
各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。
基于MAX038的信号发生器设计
中 南林业科技大学学报 Journa l of Cen tra l South Un iversity of Forestry & Technology
Vol. 30 No. 7 Jul. 2010
基于 MAX038的信号发生器设计
鲍祖尚
(长沙师范学校 , 湖南 长沙 410100)
×V4ref0·95K
。
式中 : I0 为输出电流 ; RS 为采样电阻值 ; V ref为 D /A
收稿日期 : 2010 - 04 - 03 基金项目 : 湖南省科技厅规划课题 (2009GK3101) 作者简介 : 鲍祖尚 (1963 - ) ,男 ,湖南长沙人 ,副教授 ,主要从事单片机与嵌入式系统等方面的科研和教学工作
1 信号发生器整体框图设计
因为 MAX038本身的失真低于 0. 75% ,输出频
率范围为 0. 1～20 000 000 Hz。故只需要考虑步进
方案 。要求输出频率范围为 10 ～1 000 000 Hz,其
步进间隔分段调节 。12位字长的 D /A 转换器具有
4 096种 状 态 , 完 全 能 够 能 满 足 要 求 。设 计 选 用
Hz;我们将频率范围分为 10 ～1 000 Hz与 1 000 ～ 输出频率调整方式取决于 IIN 引脚的输入电流 Iin,
1 000 000 Hz, 选 用 12 位 精 度 的 D /A 转 换 器 TLV5618产生 MAX038振荡频率所需的控制电压 ,
COSC 引脚的电容量 Cf (对地 ) 以及 FADJ 引脚上的 电压 。当 VFADJ = 0 V 时 , 输出的中心频率 f0 为 :
MAX038是一款美信公司产生多种函数信号的 专门器件 ,本文将讨论应用 MAX038 与单片机结合 构成多种信号发生器 ,并实现以下指标 :能产生正弦 波 、方波和三角波 3种周期性波形 ;输出信号频率范 围 10～1 000 000 Hz,输出信号频率可分段调节 :在 10 ～ 1 000 000 Hz 范 围 内 步 进 间 隔 为 10 Hz; 在 1 000～1 000 Hz范围内步进间隔为 1 000 Hz。输 出信号频率值可通过键盘进行设置 ;可实时显示输 出信号的类型 、幅度 、频率和频率步进值 。
基于MAX038的宽频程控正弦波发生器设计
基于MAX038的宽频程控正弦波发生器设计3彭 龑33,符长友(四川理工学院 自贡 643000)摘要:介绍了一个基于MAX038的宽频程控正弦波发生器的设计。
单片机通过D/A转换器对MAX038的控制实现频率和占空比的调控,并能自动地反馈控制输出频率,信号输出频率范围在011Hz～20MHz。
该系统具有程控调节输出频率等突出优点。
关键词:单片机;MAX038;正弦波形发生器中图分类号:T N752・1 文献标识码:B 文章编号:1672-4550(2006)03-0111-04D esi gn of W i de2Frequency and Program2Con trolledW avefor m Genera tor Ba sed on M AX038PE NG Yan,F U Chang2you(Sichuan University of Science&Engineering Zigong 643000)Abstract:This paper intr oduces the design of a wide2frequency and p r ogra m2Contr olled W avef or m Generat or Based on MAX0381SC M can contr ol the frequency of MAX038thr ough D/A converter,and can get the out put frequency aut omatically.The range of the frequency is bet w een011Hz～20Hz.This syste m has the advantage of contr olling and adjusting the out put frequencies.Key words:C MS;MAX038;wavef or m generat or1 引 言在许多电子系统中,经常需要用到频率和幅度可调的正弦波信号作为基准或载波信号。
基于max038多功能信号发生器的设计10462
·产品与市场·收稿日期：２００８－０４－２８基金项目：南京工程学院２００６年度大学生科技创新基金项目（ＮＢ２００６１３７）作者简介：赵涛（１９６５－），男，江苏南京人，副教授，工学博士。
研究方向：电力电子与电力传动。
基于ＭＡＸ０３８多功能信号发生器的设计赵涛１，２，邢灿华１，姚西霞１，陈晓娟１（１．南京工程学院自动化学院，江苏南京２１１１６７；２．南京工程学院先进数控技术江苏省高校重点建设实验室，江苏南京２１００１３）摘要：介绍了一种基于ＭＡＸ０３８的多功能信号发生器的基本组成及设计，该发生器采用单片机控制，可以产生三角波、方波、正弦波和ＰＷＭ信号，也可对外部频率信号进行测量。
发生器采用键盘和上位机设置波形发生器的各种参数并实时显示输出频率值。
关键词：单片机；ＭＡＸ０３８；信号发生器；Ｍ／Ｔ法中图分类号：ＴＮ９１２文献标识码：Ａ文章编号：１００２－６６７３（２００８）０４－０６２－０３０引言信号发生器和频率计在电路、电子实验和设备检测中具有十分广泛的用途。
随着电子技术的迅速发展，目前的信号发生器主要采用专门的函数信号发生器ＩＣ和专用ＤＤＳ芯片，基本上代替了以前用分立元件搭成的信号发生器。
采用ＤＤＳ芯片能产生任意波形并达到很高的频率，但外围电路复杂且成本较高。
国外推出的新一代函数信号发生器ＭＡＸ０３８，具有输出频率高、精度好、调节方式灵活，频率和占空比可以独立调节等优点［１］。
如文献［２］中应用ＭＡＸ０３８构成了感应加热电源逆变触发电路，文献［３］和文献［４］则应用ＭＡＸ０３８构成波形发生器。
从这些文献可以看到，将单片机和ＭＡＸ０３８结合起来，可以获得很好的应用效果。
本文基于实际使用中对信号发生器的具体要求，设计了一种以单片机和ＭＡＸ０３８为核心的程控多功能信号发生器。
可以工作在键盘操作和计算机控制两种控制方式下进行频率、波形等参数设置和调整，ＬＣＤ实时显示当前的输出频率值，具有信号发生，频率计两种工作模式。
基于MAX038的特殊波形信号发生器的设计研究
输出 。如果频率 特性不够 ，还可 以用宽频 带放大电路来完 成 ，如共 基一 共射 串联 电路 。为 了使 输出 电压可调 ，可在
放大器的输入端 或输出端联接不 同的电位器来调节电压的
幅值 。 ３３ ．电源 模 块
电源模块 比较简单 ，可采 用变压器变压后 整流滤波 ，
再 用 正 负 三 端 稳 压 器 稳 压 ，得 到输 出 ＋ ｖ￣ 一 Ｖ的稳 压 电 ５， ５ ｌ ｌ
Ｃ，三 者共 同确定 。￣ＵＦ Ｄ ＝Ｏ Ａ Ｊ Ｖ时 ，输出频率 ｆ ＝Ｉ ／ ｏ ｉ ｎ
ｆ ＝ｉ ｏ ｆ１—０２ １ ＵＦ ＤＪ 。 ．９ ５ Ａ ）
（ ３）占空 比调 节范 围宽 ，占空 比和频率 均可 单独调 ＣＦ ｉ ，Ｉ ｎ＝Ｕｉ／ ｎ ２５Ｋｉ；￣ＵＦ Ｄ ≠０ ｎＲｉ＝ ．／ ｎ Ａ Ｊ Ｖ时 ，输出频率 节 ，二者互不影 响 ，占空比最大调节范围是１ — ５ ５ ８％；
ＭＡ ３ 是ＭＡ Ｍ公司生产的一通用波形发生芯片 ， Ｘ０ ８ ＸＩ
它 比 起 以前 比较 常 用 的 函 数 发 生 器 件 ￣ ８ ３ 系 列 ，从 输 出 Ｈ０８
此外 ，为了使仪器更 好地满足大多数 实验与 电路检 测的要 求 ，该信号发生器还可以输出电荷量。 该信号发 生器电路主要 由信号产生 电路 、电压 电荷输
中国信息界
２ １年第 １， 总第１ ２ ００ ２￣ １ ｔ ６ 期
实践 与应用
基于ＭＸ３的特殊波形信号发生器的设计研究 ｋ０８
周 步新
（ 苏州工业职业技术 学院 江苏 苏州 ２５０ ） １１４
摘
要 ： 本文 简要地 介 绍 了集成 电路 Ｍ ｘ ５ 的性 能 ，并给 出 了基 于Ｍ × ３波 形 发 生 器为核 心 的特殊 波形 信 号 发生 ＡＯ８ Ａ Ｏ８
基于MAX038的单片机控制的信号发生器的设计课程设计任务书
中北大学信息商务学院课程设计说明书学生姓名：王钰春学号： 10050644X08学生姓名：藏苑琪学号： 10050644X16学院：中北大学信息商务学院专业：电子信息工程题目：专业综合实践之单片机部分：基于MAX038地单片机控制地信号发生器地设计指导教师：王浩全职称: 教授2014 年 1 月 10 日中北大学信息商务学院课程设计任务书2013/2014 学年第 1 学期学院：中北大学信息商务学院专业：电子信息工程学生姓名：王钰春学号： 10050644X08学生姓名：藏苑琪学号： 10050644X16课程设计题目：基于MAX038地单片机控制地信号发生器地设计起迄日期： 2013年12 月30 日～2014年1月 10 日课程设计地点： 5院楼 201，510 实验室指导教师：王浩全下达任务书日期: 2013 年 12 月30日课程设计任务书课程设计任务书目录1 绪论 (1)2 设计目地 (1)3 设计内容和要求 (2)4 设计工作任务及工作量要求 (2)5 方案选择及论证 (2)5.1 设计分析 (2)5.2 单片机选择 (2)5.3 系统电路设计方案 (3)6 设计条件及主要参数计算 (4)6.1 频段调节控制 (4)6.2 频率、占空比调节 (5)7 系统设计 (6)8 程序设计 (9)9 系统软件仿真结果 (17)10 设计评述 (18)11 参考文献 (18)12 附录191 绪论随着电子测量及其他部门对各类信号发生器地广泛需求及电子技术地迅速发展，促使信号发生器种类增多，性能提高.尤其随着70年代微处理器地出现，更促使信号发生器向着自动化、智能化方向发展.现在，许多信号发生器带有微处理器，因而具备了自校、自检、自动故障诊断和自动波形形成和修正等功能，可以和控制计算机及其他测量仪器一起方便地构成自动测试系统.当前信号发生器总地趋势是向着宽频率覆盖、低功耗、高频率精度、多功能、自动化和智能化方向发展．在科学研究、工程教育及生产实践中，如工业过程控制、教案实验、机械振动实验、动态分析、材料实验、生物医学等领域，常常需要用到低频信号发生器.而在我们日常生活中，以及一些科学研究中，锯齿波和正弦波信号是常用地基本测试信号.信号发生器作为一种通用地电子仪器，在生产、科研、测控、通讯等领域都得到了广泛地应用. 但市面上能看到地仪器在频率精度、带宽、波形种类及程控方面都已不能满足许多方面实际应用地需求.加之各类功能地半导体集成芯片地快速生产，都使我们研制一种低功耗、宽频带，能产生多种波形并具有程控等低频地信号发生器成为可能.本系统所设计多功能信号发生器是一种能够产生正弦波、三角波地低频信号发生器，在单片机地控制下由MAX038信号发生芯片产生频率占空比可调地正弦波、三角波，对于所产生地两种波形信号，通过功率放大电路可对其幅度、稳定性进行调节，对功率放大电路输出信号进行整形后可以利用单片机地中断口及定时计数器分别测出低频信号测量周期、高频信号地频率以及他们地高电平周期，从而转换为系统输出地频率和占空比，后经过显示电路显示出频率和占空比.2 设计目地巩固掌握单片机工作原理及应用，提高编程能力.本课程设计主要针对电子信息工程专业课程体系设置地要求，安排地一种综合性地课程设计.一方面为了培养学生在查阅资料、复习、学习知识地基础上，进行包括机、电系统地设计、计算、仿真、编程、调试等多个环节地综合能力培养；另一方面，也是对学生进行毕业设计前地一次大型练兵，进一步培养学生独立地分析、解决实际问题地实际能力.另外还培养学生用专业地、简洁地文字,清晰地图表来表达自己设计思想地能力.3 设计内容和要求掌握单片机89C51地工作原理掌握用汇编、C或其他语言实现编程掌握MAX038信号发生器芯片4 设计工作任务及工作量地要求（1）提供核心器件地工作原理与应用介绍；（2）提供用Protel设计地电路原理图，印刷板电路图；（3）提供用Multisim、MaxPlus、Proteus、Medwin、KeilC等软件对电路地仿真、编程与分析；（4）提供符合规定要求地课程设计说明书；（5）提供参考文献不少于15篇，且必须是相关地参考文献；5 方案选择与论证5.1 设计分析课程设计需要各个波形地基本输出，如三角波、正弦波.5.2 单片机选择AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes地可反复擦写地Flash只读程序存储器和256 bytes地随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司地高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，A T89C52单片机在电子行业中有着广泛地应用.此单片机地体积小、低功耗、控制能力强、扩展灵活、微型化使用方便.本设计结合由马克西姆公司MAX038而设计地一种简易信号发生器，通过MAX038来产生一系列有规律地幅度和频率可调地方波、三角波和正弦波.基于MAX038地多波形函数信号发生器具有信号输出频率高、波形稳定、失真小、可控性强等特点.本号发生器包含稳压电源模块、单片机（AT89C52）控制模块、键盘模块、LED显示模块、信号发生模块（MAX038）、功率放大（AD811）及缓冲器(BUF634)模块、分频模块，该设计结构简单，虽然性能指标赶不上标准信号发生器，但能满足一般地实验要求.其成本低、体积小、便于携带等特点，亦可作为电子产品维修人员地随身设备之一.5.3 系统电路设计方案函数信号发生器地实现方法通常有以下几种：方案一：用分立元件组成地函数发生器：通常是单困数发生器且频率不高，其工作不很稳定，不易调试.方案二：可以由晶体管、运放1C等通用器件制作，更多地则是用专门地函数信号发生器1C产生.早期地函数信号发生器1C,如8038等，它们地功能较少，精度不高，频率上限只有300KHZ,无法产生更高频率地信号，调节方式也不够灵活，频率和占空比不能独立调节，二者互相影响.方案三：利用单片集成芯片地函数发生器：能产生多种波形，达到较高地频率，且易于调试.鉴于此，美国马克西姆公司开发了新一代函数信号度生器 ICMAX038,它克服了方案二中芯片地缺点，可以达到更高地技术指标，是上述芯片望尘莫及地.MAX038频率高、精度好，因此它被称为高频精密函数信号度生器1C.在锁相环、压控振德器、频率合成器、脉宽调制器等电路地设计上，MX038都是优选地器件.方案四：利用专用直接数字合成DDSS片地函数发生器：能产生任意波形并达到很高地频率.但成本较高.通过对以上四种方案地比较，我们可以看出几种方案地优缺点：方案一：结构很简单，制作容易，但是输出信号有频率线性度差、频率稳定度低、频率分辨率低、频率转换时间比较长，相位噪声大以及人机界面不友好等缺点.方案二：电路结椅简单，但在频率分辨率、频率变换时间、相位噪声等方面都不如方案三.方案三：结抱相对复杂，但具有输出频率稳定性高，频率输出线形度好、频率分辨度高、波形正确，频率变换时间小，相位噪声小、人机界面好、易于控制等优点、性能优良.方案四：能产生任意波形且达到很高地频率，但是成本较高.基于我们地选择标准——在满足工作要求地前提下，性价比高地发生器是我们地首选.从上面地比较可以看出，方案一和方案二都有各自较大地缺点，难以达到理想地设计要求.而方案四虽然能达到很好地要求，但是从价格方面考虑我们选择方案三比较好.6 设计条件及主要参数计算6.1 频段调节控制固定一个CF值，当IIN 端地电流从2uA到750uA地变化时，对应产生一个频段地频率范围．经实验调整，我们选择了一系列地CF 如图1所示，并确定了各CF所对应地频段和频率范围f1-f2由于系统通过DAC 控制IIN 端电流和FADJ 端电压，将各频段地频率范围划分为65536 级间隔，因此各频段地输出误差为65536/)(21f f f -=∆.图1 输出频率与IIN 电流及振荡电容CF 地关系此外，由于相邻频段之间存在着频率重叠现象，并且考虑到各个频段对应地误差大小有所差异，因此设定各频段地实际起止频率围：f3～f4，以便获得最小地误差.在5脚COCS 和6脚GND 接上电容CF 以后，10脚IIN 是频率控制地电流输入端，利用恒定电流IIN 向电容CF 充电和放电，便可形成振.荡IIN 是受8脚FADJ 和7脚DADJ 端电压地控制，振荡频率由下式确定.，因为我们要求地频率范围在0．2Hz ～10MHz ，分四个频段来满足要求，在每个频段上连续可调，由芯片内部参数可知道，当IIN=2μA~5μA 时，CF 地容量范围可以在10pF~10μF 时，芯片有较好地性能.因此可知：当IIN=2μA 时，；当IIN=750μA 时，.为了使数字控制能够使IIN=2μA~750μA 实现，我们在D/A 转换模块使用图2．5所示地电阻连接方法.当数字量为00H 时，VOUTb 输出为0V 时MAX038地10脚IIN 有2μA 地电流输入.当数字量为FFH 时，VOUTb 输出为基准电压2．50V .MAX038地10脚IIN 有750μA 地电流输入.6.2 频率、占空比调节MAX038地占空比地调整有两种方式，一种时利用内部基准电压源调整，另一种是利用外加电源调整，为使电路简单，采用第一种调整方式.在MAX038 地DADJ 端应用一个－2．3V ～＋2．3V 地电压控制信号， MAX038 地DADJ 引脚上地电压可控制波形地占空比DC(定义为输出波形为正时所占时间地百分数），并且能够改善正弦波地波形，可进行脉冲宽度调制和产生锯齿波.当VDADJ 接地（即VDADJ=0）时，其占空比为50%，占空比地调整可采用MAX505地一片DAC ，输出±2．3V 范围内地电压，占空比可在10%～90%范围内改变，约每伏改变15%，当电压超过±2．3V 将使频率偏移或引起不稳定．为产生一定占空比而加在DADJ 上地电压为：0575.0)%50(⨯-=C DADJ D V ，对双极性输出地D/A 转换器，基准电源为2．3V 时，MAX505接受数据与占空比地关系式为：C D A D J D V D 2.36.129)3.2/1(128+-+=.其中：VDADJ 为DADJ 引脚上地电压，DC 为占空比.这样可完成激励信号地占空比设置.调整CF 地充放电时间，在10%～90%地范围内调整振荡器输出地三角波，最终产生失真地正弦波，锯齿波和脉冲波．这三种波形同时送入混合器，由A0，A1选择输出. 所以为简单起见，关于占空比调节和频率调整，可采用外部电位器调整控制.调节频率调整电路地电位器，改变MAX038输入端IIN 地电流大小，从而改变频率值；调节占空比调节电路中地电位器，改变MAX038输入端DADJ 地电压大小，从而改变占空比.信号发生芯片MAX038,其波形选择引脚A0和A1与单片机地P2. 0和P2. 1 引脚相连，在单片机地控制K 输出正弦波、和三角波2种不同地波形，波 形地频率和幅值可以通过外部地可变电阻进行调节.OUT 为MX038地信号波形 输出，送至放大电路.MAX038在正弦波输出时，输出地信号频率为V F 5.220⨯=.7 系统设计采用单片机AT89C52对主信号发生芯片进行智能控制，对 MAX038产生地波形信号进行频率高低，占空比大小，幅度范围地控制，以及产生波形地选择控制. MX 038主振荡器为三角波振荡器，振荡频率由调频輸入Vfod.参考电流Ii …及外接振採电容器COSC 地容量共同决定.基本振荡器是一个交变地恒流源向电容器充电和放电地弛张振荡器.通过改变COSC 引脚地外接电容和流入IN 引脚地充放电电流地大小来控制输出信号频率.频率范1^1为0. r20MHz,流入IN 地电流加到FADJ 和DADJ 引脚地电压来调制.通过此两引脚可用外接电压信号调整频率.MAX038 部有一个正弦波形成电路把振荡器地三角波转变成一个等幅地低失真正弦波.MAX038地性能特点:能精密地产生三角波、正弦波信号.频率范围从0.1Hz 〜20MHz,最高可达40MHz,各种波形地输出幅度均为 2V (P-P).空比调节范围宽，占空比和频率均可单独调节，互不影响，占空比最大调节范围10%〜90%.波形失真小，正张波失真度小于0.75%,占空比调节时非线性度低于2%.采用土5V双电源供电，允许有5%变化范围，电源电流为80mA,典型功耗400MW,工作温度范围为0〜70’C.设 2.5V电压基准，利用控制端FADJ、DADJ实现频率微调和占空比调.工作原理：MAX038内部还有正弦整形电路、比较器、复用器以及鉴相器电路，它们共同实现了正弦波、三角坡地生成.鉴相器是作为锁相环地备用单元，力异或门电路结拘，输入信号一路来flu 内部差动矩形波OSCA和OSCB,另外一路来自外部引脚PDI.鉴相器地輸出信号电流，由PDO引脚输出平均值变化范围为0^ 550//^.当两跳输入信号地相位差为90时，输出电流地空比为50%,平均值为250/yj.如果构成锁相环跡，则PDO和FADJ相连，并且对地连接一个电阻同时并联一个电密Od.Upd 决定鉴相器地灵敏度，用于滤除电流中地高频成分.采用单片机AT89C52对主信号发生芯片进行智能控制,对MX038产生地波形信号进行频率高低，占空比大小，幅度范围地控制，以及产生波形地选择控制.MAX038地输出频率主要受振蔬电蓉CF , IIN端电流和FADJ端电压地控制.选择一个CF值，对应IIN端电流地变化，将产生一定范围地輸出频率. 另外，改变FADJ端地电压，可以在IIN控制地基础上，对輸出频率实现微调控制.为实现输出频率地数控调整，在IIN端和FADJ端分别连接一个电压输出地DAC.首先，通过DACB产生0V(OOH)到2.5V(0FFH)地輸出电压，经电压 /电流转换网络，产生0|J A到748m a地电流，叠加上网络本身产生地2m A电流，最终对IIN端形成2m a到750p A地工作电流，使之产生相应地输出频率恭围.DACB将此工作电流范围分为256级步进间隔，輸出频率范围也被分为256談步进间隔.所以，IIN端地电流对输出频率实现粗调.第二步，通过DACA 在FADJ端产生一个从-2.3V(00H)到+ 2.3V(0FFH)地电压范围，该范围同祥包含 256級步进间隔，IIN端地步进间隔再次细分为256级步进间隔，从而在粗调地基础上实现微调.图2AT89C52是51系列单片机地一个型号,它是ATMEL公司生产地.AT89C52 是一个低电压，高性能CMOS型8位单片机，片内含8k bytes地可反复擦写地 Fl^h只读程序存储器和256 bytes地随机存取数据存储器（RAM),器件采用 ATMEL公司地高密度、非易失性存储技术生产，兼想标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元.AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O)端口，同时内含 2 个外中断口，3个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，2个读写口.其将通用地微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写地Flash 存储器可有效地降低开发成本.AT89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装式，以适应不同产品地需求.主要功能特性：兼容MCS51指令统8k可反复擦写(>1000次）Flash ROM ，32个双向I/0口，256x8bit 内部RAM，3个16位可编程定时/计数器中断，时钟频率0-24MHZ，2个串行中断，可编程UART串行通道，2个外部中断源，共6个中断源，2个读写中断口线，3级加密位，低功耗空闲和掉电模式，软件设置睡眠和唤醒功能.AT89C52中有一个用于拘成内部振錫器地高增益反相放大器，引脚XTAL1和 XTAL2分别是该放大器地输入端和输出端.这个放大器与作为反馈元件地片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器.外接石英晶体及电^Cl, C2接在放大器地反馈回路中拘成并联振德电路.对外接电容C1, C2虽然没有十分严格地耍求，但电容容量地大小会轻微影响振荡频率地高低、振荡器工作地稳定性、起振地难易程序及温度稳定性，这里选择使用石英晶体.也可以采用外部时钟.采用外部时钟地电路地情况时，外部时钟脉沖接到XTAL1端，即内部时钟度生器地输入端，XTAL2则悬空.图28 程序设计主耍程序代码及其说明：#include<REG52.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define F P1 //P1口作为第一个DAC0832地数据输入,输出100HZ地三角波、正弦波（一个周期32个点）sbit F_la=P3^1。
基于MAX038的多波形发生器的制作
以上几种能力既是独立 的, 又相 互关联, 不可分 割, 而 且相辅 相成, 互 为作用。体育能力的培养, 在 教学中 分两个 过程, 即 教一 学, 学一 用, 运用 已学的知识、技术于体育之中, 才是形成体 育能力的关键所 在。因此, 教学 中应注意强调体育知识的传 授, 让学生 了解 和掌握 人体生 理变化 规律, 使 他们懂得科学锻炼的原理、方法, 以 及体育 锻炼对 人体产 生的影 响。且欣 赏体育比赛, 参加体育文化娱乐活动都离不 开理论知识的指 导, 所以, 学校 体育要为终身体育打好基础, 关键就是要培养和提高学生的体育能力。
二、身体锻练能力的培养
大学生身体锻 炼能 力, 是指 学生 能运 用所 学的科 学锻 炼的 理论 和方 法, 结合 环境和 自身条 件加以 创新, 培养成 独立地 进行体 育锻炼 的能力。 应该从以下几个方面去抓:
1. 自学: 培养学生明确体育锻炼的意义, 学 习有关体育知 识和方法, 能 够结合环境和自身条件, 制定锻炼计划和 方法, 能够结合环 境和自身条件, 制定锻炼计划和方案, 坚持经常持久地锻炼。并养成良好的锻炼习惯。
力、想象能力、思维能力、记忆能力、注意能力等等。特殊能力是相对于 一般 能力来讲的, 它是指入在进行某项专业活动中所表现出来的能力, 如音乐、绘 画、色彩的鉴别及体育的运动能力等。体育能力是一种 特殊能力, 它是由知 识、技术、技能和智力构成的一种个性身心品质的综合体。立足现实, 着眼终 生, 依据体育发展身体, 增强体质这一本质特征; 制定出构成体育运动能力的 六种基本成份, 即: ( 1)身体锻炼能力; ( 2 )运动能力; ( 3)开拓创新能力; ( 4) 组织管理能力; ( 5)保健能力; ( 6)运用体育环境和条件能力。
基于MAX038的单片机控制的信号发生器的设计
中北大学信息商务学院课程设计说明书学生姓名：王钰春学号：学生姓名：藏苑琪学号：学院：中北大学信息商务学院专业：电子信息工程题目：专业综合实践之单片机部分：基于MAX038的单片机控制的信号发生器的设计指导教师：王浩全职称: 教授2014 年 1 月 10 日中北大学信息商务学院课程设计任务书2013/2014 学年第 1 学期学院：中北大学信息商务学院专业：电子信息工程学生姓名：王钰春学号：学生姓名：藏苑琪学号：课程设计题目：基于MAX038的单片机控制的信号发生器的设计起迄日期： 2013年12 月30 日～2014年1月 10 日课程设计地点： 5院楼 201，510 实验室指导教师：王浩全下达任务书日期: 2013 年 12 月30日课程设计任务书课程设计任务书要求按国标GB 7714—87《文后参考文献着录规则》书写，例：1 傅承义，陈运泰，祁贵中.地球物理学基础.北京：科学出版社，1985（15篇以上）目录1 绪论 (1)2 设计目的 (1)3 设计内容和要求 (2)4 设计工作任务及工作量要求 (2)5 方案选择及论证 (2)设计分析 (2)单片机选择 (2)系统电路设计方案 (3)6 设计条件及主要参数计算 (4)频段调节控制 (4)频率、占空比调节 (5)7 系统设计 (6)8 程序设计 (9)9 系统软件仿真结果 (17)10 设计评述 (18)11 参考文献 (18)12 附录 (19)1 绪论随着电子测量及其他部门对各类信号发生器的广泛需求及电子技术的迅速发展，促使信号发生器种类增多，性能提高。
尤其随着70年代微处理器的出现，更促使信号发生器向着自动化、智能化方向发展。
现在，许多信号发生器带有微处理器，因而具备了自校、自检、自动故障诊断和自动波形形成和修正等功能，可以和控制计算机及其他测量仪器一起方便的构成自动测试系统。
当前信号发生器总的趋势是向着宽频率覆盖、低功耗、高频率精度、多功能、自动化和智能化方向发展．在科学研究、工程教育及生产实践中，如工业过程控制、教学实验、机械振动试验、动态分析、材料试验、生物医学等领域，常常需要用到低频信号发生器。
基于MAX038的单片机多波调频信号产生器的设计
基于MAX038的单片机多波调频信号产生器的设计湖北汽车工业学院电子信息系（442002）黄晓林张涛摘要文章介绍了MAX038的特性和功能，以及由单片机、MAX038和D/A转换器构成的多波形数字调频信号产生器的系统结构、控制方式、软件设计和参数配置。
单片机通过D/A转换器对MAX038的控制实现频率和占空比的调控，在0.1Hz～12MHz内产生三角波、正弦波和方波，可应用于各种电子测量和控制场合。
关键词单片机数字调频多波产生器测控应用在现代电子测量、控制、通信系统等技术领域中，具有频率范围宽、分辨率高、快速转换的多种模式的信号源是非常重要的。
本文设计的多波形调频信号产生器是由单片机、MAX038和D/A转换器构成的，它的频率和波形由单片机闭环调控，能较好地面向各种测控应用。
1 MAX038特性功能、内部结构和工作原理MAX038是Maxim公司推出的一种精密高频波形产生器件，可组成程控多波数字调频信号产生器，能产生准确的高频三角波、矩形波和脉冲波。
输出频率范围从0.1Hz～20MHz，可由内部的2.5V带隙电压基准及外部的电容和电阻矩阵控制；占空比可在较大的范围内由一个±2.3V的线性信号控制变化，便于进行脉冲宽度调制和产生锯齿波，占空比和频率控制是独立的。
输出波形可以通过在控制引脚上设置代码来选择，所有输出波形的峰值为±2V；MAX038具有输出阻抗、驱动能力大（可以驱动±20mA的电流）的特点。
1.1 MAX038的特性功能MAX038的主要特性为：0.1Hz～20MHz工作频率范围；三角波、正弦波、矩形波和脉冲波；独立的频率和占空比调整；350:1频率扫描范围；15%～85%可控占空比；低阻抗输出缓冲器，0.1Ù；低失真正弦波，75%；低温度漂移，200ppm/℃；具有TTL/CMOS 兼容的输出，可用来同步外部器件；±5V电源。
基于MAX038的这些特点，可采用多路开关接通电容和电阻来调整其外部基频，然后由DAC0832提供可在±2.3V和±2.4V变化的电压，使占空比在15%～85%范围内变化，频率在基频的±70%的范围内变化，从而得到所需的占空比和频率。
基于MAX038的函数信号发生器设计
基于MAX038的函数信号发生器设计
渠珊珊
【期刊名称】《科技创新导报》
【年(卷),期】2013(000)003
【摘要】详细介绍了一种基于MAX038,以STC89C52为主控部件的函数信号发生器的设计.通过键盘设置输出波形、波形的频率和步进值,使其输出规定的波形.波形频率在10 Hz～1 MHz范围内步进可调、幅度在0～5 V范围内步进可调,输出波形稳定,失真度很小.
【总页数】2页(P26-27)
【作者】渠珊珊
【作者单位】吉林工业职业技术学院吉林132013
【正文语种】中文
【中图分类】TP391
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基于MAX038的宽频程控正弦波发生器设计
基于MAX038的宽频程控正弦波发生器设计*彭 龑**,符长友(四川理工学院 自贡 643000)摘要:介绍了一个基于MAX038的宽频程控正弦波发生器的设计。
单片机通过D/A转换器对MAX038的控制实现频率和占空比的调控,并能自动地反馈控制输出频率,信号输出频率范围在0 1H z~20MH z。
该系统具有程控调节输出频率等突出优点。
关键词:单片机;MAX038;正弦波形发生器中图分类号:TN752 1 文献标识码:B 文章编号:1672-4550(2006)03-0111-04Design ofW i de Frequency and Progra m Controlled W avefor m Generator Based on MAX038PENG Y an,FU Chang you(Sichuan University o f Science&Eng i n eer i n g Zigong 643000)Abst ract:This paper intr oduces the desi g n of a w i d e frequency and progra m Controlled W avefor m Generator Based on MAX038 SC M can control the frequency o fMAX038through D/A converter,and can get the output frequency auto m atica ll y.The range of the frequency is bet w een0 1H z~20H z.This syste m has the advantage o f contro lli n g and adjusti n g t h e output frequencies.K ey w ords:C M S;MAX038;w avefor m generator1 引 言在许多电子系统中,经常需要用到频率和幅度可调的正弦波信号作为基准或载波信号。
基于MAX038的宽频程控正弦波发生器设计
基于MAX038的宽频程控正弦波发生器设计
彭龑;符长友
【期刊名称】《实验科学与技术》
【年(卷),期】2006(004)003
【摘要】介绍了一个基于MAX038的宽频程控正弦波发生器的设计.单片机通过D/A转换器对MAX038的控制实现频率和占空比的调控,并能自动地反馈控制输出频率,信号输出频率范围在0.1 Hz～20 MHz.该系统具有程控调节输出频率等突出优点.
【总页数】4页(P111-114)
【作者】彭龑;符长友
【作者单位】四川理工学院,自贡,643000;四川理工学院,自贡,643000
【正文语种】中文
【中图分类】TN78
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收稿日期:2003-10-08作者简介:张权,男,硕士研究生。
文章编号:1000-8829(2004)07-0013-03一种基于MAX038的宽频程控波形发生器的设计De sign of Wide 2Frequency and Program 2Controlled Waveform Generator Ba sed on MAX038(上海大学自动化系,上海 200072) 张 权,姚 骏,李 斌摘要:介绍了一种基于MAX038的宽频程控波形发生器。
它可以产生三角波、方波和正弦波,输出频率范围为1.6kHz ～40MHz 。
与其他类型的波形发生器相比,该系统具有程控调节输出频率的突出优点:以单片机和集成波形发生芯片MAX038为核心构成硬件电路能自动地反馈控制输出频率;采用上位机(PC 机)的软件设置波形发生器的各种参数并实时显示输出频率值。
该波形发生器已经成功地应用于超声波发射换能器中。
关键词:MAX038;单片机;波形发生器中图分类号:TP211文献标识码:BAbstract :A wide 2frequency and program 2controlled waveform gen 2erator based on MAX038is introduced.It can produce triangle ,square and sine waveforms with the frequency range from 1.6kHz to paring with other waveform generators ,it has the prominent feature of controlling the output frequency automatically by program.The core of hardware circuit is a MCU and a waveform generator chip 2MAX038.The output frequency can be adjusted au 2tomatically by means of feedback control.In the software running on PC ,parameters are preset and transmitted to MCU.The current output frequency will be sent back and displayed in the CRT.This waveform generator has been successfully applied in ultrasonic sen 2sor to generate high 2frequency ultrasonic wave.K ey w ords :MAX038;MCU ;waveform generator 传统的波形发生器通常由晶体管、运放IC 等分离元件制成。
与此相比,基于集成芯片的波形发生器具有高频信号输出、波形稳定、控制简便等特点。
典型的集成化波形发生芯片有美国Harris 公司的ICL8038和美国MAXIM 公司的MAX038。
前者只能产生300kHz 以下中低频率的波形,而且频率调节和占空比调节不能单独进行,无法满足高频精密信号激励源的要求。
相比而言,MAX038具有频率范围宽、稳定性高等优点。
但以往研制的基于MAX038波形发生器往往存在以下问题:①输出频率范围窄:多数发生器的输出频率可调范围为:8kHz ～16.383MHz [4,5,8],有的则更窄,只有10Hz ～1MHz [7];②波形、频段的选择通过手动开关完成[3,4,7];③通过电位器来调整输出频率值[3,7];④调试复杂:调试时需要高精密的电压表、失真度仪等[6]。
笔者设计了一种以单片机和MAX038为核心的宽频程控波形发生器。
该波形发生器的突出特点是:输出频率范围宽(1.6kHz ～40MHz ),可实现输出频段的自动选择;具有输出频率测量及输出频率反馈调节的功能,提高了输出波形的频率精度;在上位机(PC 机)中进行频率等波形参数设置和调整,实时显示当前的输出频率值。
1 系统工作原理本系统主要由7部分组成:单片机A T89C52、波形发生电路、数模转换器、频率反馈测量电路、通信接口电路、功率放大电路和上位机(PC 机)。
系统原理框图如图1所示。
上位机软件可以对输出频段、输出频率、输出波形和波形持续时间等一系列参数进行设置。
通过串行通信接口电路将参数传送至单片机AT89C52。
作为微处理器,AT89C52实现了整个系统的控制。
通过单片机控制一组干簧管继电器,实现1.6kH z ～40MH z 8个频段的选择;通过设置MAX038的波形选择位实现输出波形的选择;通过控制数模转换器MAX531和波形发生芯片MAX038实现波形频率的程控输出;通过控制频率测量电路(多路数据选择器SN74LS356和分频器TC74HC4040A )实现输出信号的周期测量并反馈回单片机完成输出频率的自动调节功能。
单片机还将当前测得的频率值传到上位机进行实时显示。
2 硬件电路设计2.1 波形发生电路波形发生电路的核心部件是集成化波形发生芯片MAX038。
MAX038是美国MAXIM 公司推出的一种高频精密波形发生器件,只需连接少量的外部器件,就可产生0.1Hz ～40MHz 的三角波、正弦波和方波。
本系统采用了倍频方式使MAX038的输出频率加倍,则最大输出频率可以扩展到40MHz 。
输出波形的频率F 0可用下面的公式表示F 0=2×I IN /C i [2] (i =1～8)(1)式中,I IN 为输入MAX038IIN 引脚的频率控制电流;C i (i =1～8)为连接在MAX038的COSC 引脚和地线间的一组外部电容。
图1 系统原理框图 系统设计了MAX038IIN 引脚的电流I IN 由单片机和D/A转换器进行控制,调节范围为80～400μA 。
电容C i 由单片机的P2口控制8组干簧管继电器来进行选择。
本波形发生器的输出频率分为8个频段,依据式(1)计算得出各个频段范围,如表1所示。
选定C i 后,可在对应的频段内调节I IN 的大小以达到控制输出频率的目的。
系统中,波形的选择由单片机P1.3和P1.4控制A0、A1两个引脚的逻辑电平来设定:A0=0;A1=0时,输出方波;A0=0,A1=1时,输出正弦波;A0=1,A1=0时,输出三角波[2]。
2.2 数模转换器MAX531本系统中选用12位高精度的串行D/A 转换器MAX531控制电流I IN 。
输出电压VOU T的范围控制在0.8～4V ,并通过一个10kΩ的电阻形成80～400μA 的频率控制电流I IN 输入到MAX038的IIN 引脚。
在选定了频段后,改变电流I IN 即可控制波形发生器的输出频率。
2.3 频率测量电路在系统设计和调试的过程中,发现如果只采用单片机—数模转换—波形发生这一开环的频率控制方式,由于D/A 转换的精度和各种元器件参数精度的限制,电路中各种干扰及温度漂移等因素的影响,输出频率往往和理论公式不很吻合,这也是文献中提到的各种波形发生器的致命缺陷。
为了解决这一问题,本系统采用了闭环控制的方法,将当前输出频率分频后反馈回单片机,以实现输出频率的精确控制。
表1 各个频段范围iC iF 0/HzniC iF 0/Hzn120p F (8～40)M 125 4.7nF (34～170)k 520.1nF (1.6～8)M 1060.01μF (16～80)k 430.47nF (0.34～1.7)M 870.047μF (3.4～17)k 241nF(160～800)k680.1μF(1.6～8)k1 因为系统的输出频率最高可达到40MHz ,所以在频率测量时必须进行分频,以满足单片机计时器的计数范围。
系统采用了分频器TC74HC4040A 和8选1数据选择器SN74L S356实现(上接第12页)图4 重块标定重复性实验记录曲结结果表1 重块标定重复精度实验结果标定序号上升测量L 1/格下降测量L 2/格上、下测量均值L =L 1+L 22偏差δδi =L CP -L i128.428.728.550.1228.528.828.650.0328.628.828.7-0.05428.728.728.7-0.05平均值L CP28.65标定的相对精度为m δL CP=0.21% 可以看出本次重块标定重复误差为0.21%。
这说明重块标定法重复性精度较高,稳定性好。
另外,重块标定法还在上海佘山地震台和河北涉县地震台等地使用,其中,上海佘山地震台的重块标定重复性精度达0.1%。
4 结束语重块标定方法属绝对标定,它不仅可以反映倾斜仪的稳定性,而且通过直接施加已知倾斜角而得到记录曲线格值,仪器所有环节的增益均无需在标定中计算,减小了计算误差。
同时,该标定方法对倾斜仪工作环境的影响较小,在标定过程中,质量块上升或下降只需几十秒钟,电机工作时的发热量少,对环境温度影响小。
另外,由于固定支撑杆采用高强度、低膨胀合金材料,具有很好的弹性稳定性,采用轴向加载,可以保证较高的重复性和稳定性。
参考文献:[1] 徐祥和.电子精密机械设计[M ].北京:国防工业出版社,1995.[2] 罗峰.VS 型垂直摆倾斜仪的设计及其智能化研究[D ].地震研究所,1999.[3] 肖峻.高精度垂直摆倾斜仪及其应用研究[D ].中国科学院测量与地球物理研究所,2002.□分频及频率测量的功能。
MAX038的SYNC 引脚输出Y 与输出波形同频率的方波信号,符合TTL 电平标准。
将SYNC 引脚的信号送入TC74HC4040A 分频器分频。
对不同的频段,系统通过程序控制将采用不同级数进行分频,具体如表1所示。
通过8选1数据选择器SN74L S356将分频后的方波信号选通后送至单片机的P0.0,由内部定时器T1进行计数。
这样就可测出分频后方波信号的半周期,经过与上位机传来的基准半周期比较后,来实现输出频率的调节。
2.4 通信接口电路本系统采用MAX202来实现单片机和上位机(PC 机)之间的通信。
MAX202的R1OU T 、T1IN 引脚分别与单片机A T89C52的RXD 、TXD 引脚相连;R1IN 、T1OU T 与上位机的COM 口相连。
2.5 功率放大电路在波形发生器的应用中,通常对输出波形具有一定的功率要求。
本设计选用MAX477对输出信号进行功率放大。
MAX477是一种低噪声、高精度、高输出电流的高频运算放大器,其-3dB 带宽可达到300MHz ,最小输出电流为100mA 。