简易信号发生器设计及PLC实现

Ｃ Ｔ Ｐ 编程器 中设 计好 程序后 ， 器 ，具 有 可 靠 性 高 、功 能 强 大 、使 在Ｐ Ｓ Ｅ ７
易 的 产 生 方 波 信 号 。生 成 方 波 的 梯
用灵活等诸 多优点 。采用ＰＬＣ 计信 下载到 ＣＰＵ模块 中，经ＥＭ２ ５ 设 ３ ＣＮ输 形 图程 序 如 图３ 示 。通过 两 个 定 时 所 ０ 号发生 器可 以免去 复杂 电子线路 的设 出的信号可 用示波 器观 察输 出波形 的 器分别控制 高低 电平的 时间 ，如 １ 送 计 ，通 过编 程来产 生数字信 号 ，再配 质 量 。 入 Ｔ３ ，定时 ｌ ｍ 后Ｔ３ 为 ｌ ２ ０ ｓ ２ ，启 动 Ｔ６ ９ ，同样定时 １ｍｓＴ ６ １ ０ ， ９ 为 ，其常闭 触 点为０ ，定时器Ｔ３ 启动 信号断开 ， ２ Ｔ３ 变为０ ２ 。两 定时器相互 控制即可 得
动 及频率 漂移均 能达 到相 当稳定 的状 电 压 和 电 流 两 种 模 式 ，电 压信 号输 截断 ，不会影响输 出信号 。
态 。设计 信号 发生 器通常采 用分立 元 出量程 为 ±１ Ｖ，电流信 号输 出量 程 ０ 件 或单 片集成 芯片 ，其稳定性 和 灵活 为０～２ ｍＡ。本文 采 用 电 压输 出方 ０ 性较差且不易调试
以专用 的模拟 量转换 模块 即可输 出需
要的模 拟信号 。在 不改变硬 件的 前提 下 ，可 通过 编程 灵活 设定产 生信号 的 图１ 系统配置图
５８ 今日电子 ．２１年１ ０２ 月
到 周期２ ｍｓ ０ Ｎ时钟信号 。用Ｔ３ 控 制 周期为０ ０ ２ ．２×５ ＝ｌ。频率 为１ 。可 样 采样 点 数Ｎ＝５ ，最大 数输 出电压 ０ ｓ ＨＺ ０ 高 低 电平 的输 出 ， 当Ｔ３ ＝０ 输 出低 通 过改 变采样 点数和 定时 器计数 值改 ＋ Ｖ。在周期为２ ｍＳ ２ ， ５ ０ 的采样 时钟下 ， 电平数 字量 为０ ，对应 模拟量 为０ Ｖ；
送到 模拟 量输 出寄存 器输 出。改变两 齿约陡 峭 ；累加最 大值决 定 了锯 齿波 了位 存储 器来选择 是进 行加 运算 还是 个定 时器 的计数 值可设 定方波 的频率 输 出幅值的最大值 。 和 占空 比 ，幅值 可通过 调整输 出到数
模转换端 口的数字量改变 。
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本 文 以 西 门 子 公 司 的 Ｓ —２ Ｏ ７ Ｏ 系 器能产生的信号频率均不 高。
列ＰＬＣ中的 ＣＰＵ ２ 模块为 核心 ， ２ ２
模拟 量输 出数 据 字格 式 如 图２ 所
信 号发生 器分 为模拟式 和数 字合成式 配 合ＥＭ２ ２ ３ 模拟 量 扩 展 模块 ，实现 示 。模 拟量输 出数据 字是左 对齐 的 ， 两 种 。数 字合成 式信 号发生 器无论频 了 一 简 易 信 号 发 生 器 。 系 统框 图 如 最高有效位是符号位 ，０ 示正值 。最 表 个连续 的０ ，在将数 据字 装载 率 、幅 度乃至信 号的 信噪 比均优于模 图 ｌ 所示 。ＥＭ２ ２ 有４ ３配 路模 拟 量输 低位是 ４ 寄存 器之前 ，低４ 的４ 被 位 个０ 拟 式 ， 不 仅频 率精 准 ，而 且 相 位抖 出 ，提 供 Ｄ／Ａ转 换通 道 。其 输 出有 ＮＤＡ Ｃ
减运算。当Ｍ０ ０ ，存储器的值进行 ．＝１
０ ｌ ¨ 『 Ｓ１
Ｈ
ｌ
３ 三 角 波
变生成 锯齿波 的频率 ；采样 点数 越 多 当Ｔ ２ ３ 上升沿到来时 ，将存 储器中的值
当Ｔ３ ＝ｌ ２ ，输 出 高 电平 ，数 字 量 为 锯 齿波 斜率越 小 ，即锯齿 约平缓 ；采 Ｊ ３ ０ Ｊ ２ ，每来一个上升沿就加一次 ，直 ￣ １０ ０ ６ ０ ，对应模拟量 为＋ Ｖ，将数 字量 样 点数越 少 ，锯齿波 斜率越 小 ，即锯 到寄存 器中的数加到 １０ ０ ５ ６ ０ 。这里采用
ＭＢ Ｓ 厂—— 电压输出
丌丌 Ｂ Ｌ Ｓ
式 ，其对应 的数字范 围为 ：－ ２ ０ ～ ３ ０ ０ 图２模拟 量输 出数据字格式
１ 方 波
பைடு நூலகம்
Ｐ （ ｏ ｒ ｍ ｍａ ｌ Ｌ ｇ ｃ ＋３ ０ ０ ＬＣ Ｐｒ ｇ ａ ｂ ｅ ｏ ｉ ２ ０ 。分辨率 为 ｌ 一 （ 中ｌ 符 ２￣ 其 ｒ 位
简易信号发生器设计及 Ｐ Ｃ实现 Ｌ
哈尔滨理工大学 王华林
电子科技大学中山学院
王鹏
于效宇
于舒春
刘艳
信 号 发 生 器 又 称 为 信 号 源 或振 幅值和频率 。本文设 计开发 了由ＰＬＣ 程序设 计
荡器 ，在航空航 天 、 电子 、通信等 诸 实现 的简易信 号发 生器 ，实验证 明可
ＣＯ ｒ １ｅ ， ｎｔ ｏ １ ｒ 可编 程逻辑控制 器 ）是 号位 ），精 度为满量程 的 ±０ ５ ．％。模
一
方 波 是 控 制 系 统 中 最 常 用 的 信 号 ，利 用定时器指 令 ，ＰＬＣ可以很 容
种在 众多领 域广泛 应用 的数字 控制 拟量输 出的 电压 建立时 间为 ｌ ０ Ｓ ０ 。
在 程序设 计 中用定时 器构建 信号
多领域 有着广 泛应 用 。信 号发生 器主 提供稳 定可 靠的输 出波形 ，且可 方便 发 生 器的 时钟 信 号 ， 由于Ｓ —２ ０ ７ ０ 系 要给被 测 电路 提供所 需要 的 已知信 号 地更新配置 ，操作 灵活 。 （ 各种 波形 ），然 后用其 他仪表 测量 感兴 趣的参 数 。常见的信 号发生 器可 系统组成 以产 生方波 、锯 齿波 、三 角波 、正余 弦波 等标准 波形 。从设计 角度 出发 ， 列 ＣＰＵ模块 能提供的定时 器有 ｌ 、 ｍＳ １ｍＳ ０ ｍｓ ０ 、１０ 三种 。能 产生的最高时 钟频率为 １ ｋＨＺ 。受此 限制 ，信 号发生