低频以及超低频信号在医学、电化学研究和实验教学中都有广泛的应用,尤其在电化学领域里,超低频信号发生器已成为电化学仪器必不可少的组成部分。电化学仪器配以方波、三角波和正弦波发生器,可以研究电化学系统各种暂态行为;配以慢的线性扫描信号或阶梯波信号,可以自动进行稳态(或接近稳态)极化曲线测量。然而市面上适用于电化学领域的信号发生器很少,传统信号发生器无法满足专业需求,且购买成本太高。现介绍一种用单片机控制的信号发生器,可输出方波、三角波及正弦波。产生的波形信号频率范围是0.125 mHz(毫赫兹)~80 Hz,输出的模拟信号电压范围是-10~+10 V,输出信号的幅值和频率具有一定的调节范围。该信号发生器与传统的信号发生器相比,有如下的特点:该信号发生器可以满足电化学领域对于信号发生器的要求,最低频率可达到0.125 mHz,在国内达到先进水平,且该信号发生器在超低频时精度高,失真度小,性能稳定,电路结构简单,体积小。
1 工作原理
超低频信号发生器的输入参数有扫描方式、上下限电平、波形频率。其中,扫描方式有单次、往返、连续三种选择;上下限电平在-10~+10 V之间,且上限电平大于下限电平;波形频率范围为0.125 mHz~80 Hz。输出波形有三种:方波、三角波、正弦波。当信号发生器上电后,先进行复位清零,然后进行系统初始化,用户通过将键盘设置扫描频率、上下限电平及扫描方式等参数输入单片机,并通过LCD进行显示。按照一定的算法准确调节各个功能模块,断开积分电路模块中控制仪器工作的模拟开关,使信号发生器开始工作,从而输出所需信号波形。
2 波形产生原理
该信号发生器可以产生频率、峰谷值可调的、连续的方波、三角波和正弦波。下面详细介绍三种波形的产生原理。
2.1 正弦波产生原理
由于该信号发生器的最低频率可达到0.125 mHz,传统的正弦波产生电路已经无法满足要求。该仪器使用16位的数/模转换器DAC8532产生正弦波。与RC桥式正弦波振荡电路和LC正弦波振荡电路相比,该方法简单、可靠,且稳定度高。
2.2 方波产生原理
传统的方波产生电路由反相输入的滞回比较器和RC电路组成,RC回路既作为延迟环节,又作为反馈网络,通过RC充、放电实现输出状态的自动转换。但是产生的方波无法满足超低频的要求,而且波形的幅值和频率调节困难。该系统的方波产生电路是通过CMOS模拟开关的不断转换来产生的该电路使用ADG201A作为模拟开关,当开关断开时电路输出高电平;当开关闭合时,电路输出低电平。方波的幅值由输入电压决
定,而周期则由模拟开关转换的频率来决定。电路简单,能满足超低频的要求,而且该电路产生的方波是连续的模拟波形,且幅值和频率调节方便。
2.3 三角波产生原理
该信号发生器的三角波是用积分电路产生的,与传统的三角波产生电路不同,该三角波的产生过程是一个闭环控制系统,如图1所示。方波发生电路是控制积分电路的积分方向。积分电路的输出与用户输入的上下限电平送入比较器进行比较,将比较结果送入RS触发器。当积分电路的输出高于用户输入的上限电平(或者低于下限电平)时,RS触发器控制方波发生电路使其输出电压反向,继续将积分电路的输出和用户输入的上下限电平送入比较器比较,周而复始,从而输出所需信号的波形。
3 硬件电路设计
3.1 基于AT89C52的硬件电路设计
电路框图如图2所示。
3.2 LCD显示电路
以前普遍应用于显示终端的LED,因不能方便地显示汉字及图形而逐渐被淘汰,该信号发生器使用OCM4X8C液晶显示模块进行显示。OCM-4X8C是具有串/并接口,其内部含有中文字库的图形点阵液晶显示模块。该模块的控制驱动器采用台湾矽创电子公司的ST7920,因而具有较强的控制显示功能。
OCM4X8C的液晶显示屏为128×64点阵,可显示4行,每行8个汉字。为了便于简单、方便地显示汉字,该模块具2 Mb的中文字型CGROM,该字型ROM中含有8 192个16×16点阵中文字库;同时,为了便于英文和其他常用字符的显示,具有16 Kb的16×8点阵的ASCII字符库。LCD显示电路如图3所示,LEDA为液晶显示模块背光源的正极,接+5 V电源;LEDK为背光源的负极,接地;PSB控制串行/并行连接方式,当模块的PSB脚接低电平时,模块即进入串行接口模式,串行模式使用串行数据线R/W、串行时钟线E以及片选端RS来传送数据,即构成3线串行模式。按照串行操作时序编程,即可进行显示。[page]
3.3 E2PROM电路
串行E2PROM是可在线电擦除和电写入的存储器,具有体积小,接口简单,数据保存可靠,可在线改写,功耗低等特点,而且为低电压写入,在单片机系统中应用十分普遍。利用E2PROM可以存入信号发生器的初始化状态表,单片机复位清零之后直接调用该表对系统进行初始化。AT24C64与单片机的连接电路如图4所示。
4 系统软件设计
软件程序是实现超低频信号发生器的核心,根据键盘输入参数准确地调节控制电平上、下限的数字电位器以及控制输入电压的DAC8532等,使信号发生器能够正常工作。软件流程如图5所示。
关键字:AT89C52 单片机 超低频信号
引用地址:
AT89C52单片机的超低频信号设计
推荐阅读最新更新时间:2024-03-16 13:43
一种频率稳定的低功耗振荡器电路设计
对于大多数SoC(System on a Chip)设计而言,时钟发生器模块是必不可少的组成部分。提供时钟参考源一般有两种方式 :一种是使用晶体振荡器。它能够提供频率精度很高的时钟信号,并且该频率受电源电压、温度以及工艺(PVT)的影响很小,但需要额外占用两个PAD来连接芯片外面的晶体,从而增加了芯片的面积和成本。同时,对于外部环境的干扰,晶体振荡器存在停振的可能。另外一种是集成于芯片内部的振荡器。对于对时钟频率要求不是太高的应用环境,采用内部的振荡器既可以节省面积,又可以保证其工作的可靠性。目前,出于功耗和性能的考虑,芯片往往设计多种工作模式。当芯片空闲时,为了节省功耗,可以让芯片进入休眠模式。在休眠模式下,芯片主时钟会被
[电源管理]
单片机控制下的ISD芯片内容复制电路的解决方案
针对ISD系列语音录放芯片内容复制难的问题,较为全面地给出了源芯片多信息段起始地址的获取方法,同时给出了一个 单片机 控制 下的ISD芯片内容复制 电路 的解决方案。 1 引言 ISD系列语音芯片是美国ISD公司(于1998年底被台湾华邦兼并)推出的高品质随录随放型语音芯片。凭借该公司独有的 模拟 语音及多层式储存技术(ANALOG speech & multilevel storage technology),ISD芯片将语音信号以 模拟 信号形态直接存储于非易失性多级存储阵列(一种E2PROM)里,使声音的存储与播放有别于一般 电子 合成语音,从而在录放过程中无需经过传统形式的A/D、D/A转换,进而更能达到原音重现的效果
[模拟电子]
AVR单片机实现了232到CAN转换
#include iom16v.h //寄存器定义; #include macros.h //宏定义; #define uchar unsigned char //数据类型定义 #define uint unsigned int //数据类型定义 #pragma interrupt_handler INT1_17:3 //定义INT1的中断服务程序 #pragma interrupt_handler Timer0:10 //定义定时计数器0的中断服务程序 #pragma interrupt_handler Usart_receive:12 /
[单片机]
提高MSP430G系列单片机的Flash擦写寿命的方法
摘要 在嵌入式设计中,许多应用设计都需要使用EEPROM 存储非易失性数据,由于成本原因,某些单片机在芯片内部并没有集成EEPROM。MSP430G 系列处理器是TI 推出的低成本16 位处理器,在MSP430G 系列单片机中并不具备EEPROM。为了存储非易失性数据,MSP430G 系列处理器在芯片内部划分出了256 字节的Flash 空间作为信息Flash,可用于存储非易失性数据,但是由于Flash 与EEPROM 在擦写寿命上存在一定差距,所以在实际应用中,这种应用方式并不能够满足所有客户的需求。本应用笔记介绍了使用代码区域Flash 来模拟EEPROM,通过一定的软件处理算法,可以大大增加数据存储周期的一种方法。本文给出了
[单片机]
ST发布低成本嵌入式闪存微控制器STR910F
5月2日讯,ST发布通用闪存微控制器系列:STR910F,组合了以太网连接功能、ARM9E处理器核与大容量嵌入式SRAM及闪存。STR910F系列为基于ARM的闪存MCU设置了新的性/价与连接功能标准,为系统设计人员在低成本LAN或网络节点中转入强大的嵌入式控制应用带来了众多新的可能。 STR910F系列专为满足高性能嵌入式控制应用不断增长的需求开发,支持以太网连接功能。这些器件是ST基于ARM7TDMI MCU的STR7XX系列的扩充。销售点终端与外设、自动贩卖机、工业控制与工厂自动化、串行协议网关、楼宇设备自动化、安全与监视、便携式仪表等应用对性能与网络连接功能的需要越来越高。此外,这些应用也需要更大容量的嵌入式程
[新品]
找到地址去送信——单片机寻址方式学习心得
刚开始学单片机时,由于没有数字电路和微机原理的基础,很多概念都不是很清楚,特别是在学习单片机原理的时候,那些概念弄得烦不胜烦。尤其是什么寄存器、寻址、地址、指针 都快把我折磨得疯掉了。想放弃又觉得不甘心,于是就硬着头皮狂啃了几天,才有点了解。现将心得记录如下,能力有限,如果有错误或不足请指正。 CPU执行指令过程:由程序存储器(ROM)中读取指令代码,送入指令寄存器中,经过译码器译后由定时于控制电路发出相应的控制信号,完成控制功能。 程序计数器(PC):存放即将要执行的指令地址的地方。 寄存器:寄存器是CPU在运算过程中用于存放操作数的地方。相当与一个加工厂的货物暂时存放点。在这货物暂时存放点里存放有一些货物即操作数。CPU没执行一
[单片机]
单片机40个实验之广告灯的左移右移
1. 实验任务 做单一灯的左移右移,硬件电路如图4.4.1所示,八个发光二极管L1-L8分别接在单片机的P1.0-P1.7接口上,输出 0 时,发光二极管亮,开始时P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 ┅ P1.7 P1.6 ┅ P1.0亮,重复循环。 2. 电路原理图 3. 系统板上硬件连线 把 单片机系统 区域中的P1.0-P1.7用8芯排线连接到 八路发光二极管指示模块 区域中的L1-L8端口上,要求:P1.0对应着L1,P1.1对应着L2, ,P1.7对应着L8。 4. 程序设计内容 我们可以运用输出端口指令MOV P1,A或MOV P1,#DATA,只要给累加器值或常数值,然后执行上述的指令,即可达到输
[单片机]
C8051单片机实现多目标超声波测距的设计
超声波测距传感器以其测量精度高、响应快和价格低廉而广泛应用在工业现场测距、移动机器人导航和定位等场合。超声波测距传感器常用的方式是1 个发射头对应1 个接收头,也有多个发射头对应1 个接收头。 它们共同之处是:每个接收头只测量一个位置,这个位置就是除盲区内因发射的超声波旁瓣引起的接收信号超声波包络峰值外,第1个接收信号超声波包络峰值对应的距离。 在机器人自主导航避障时,机器人只关心最近障碍物的距离,是能够完成自主避障的。 但是在机器人定位时,尤其在动态环境下,1 个接收头同时测量多个距离,能够更多地描述环境信息,这对机器人用超声波定位具有重要意义。 1 超声波 1. 1 超声波测距原理 超声波测距原理比较简单,一般是采用时差法
[单片机]