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(多图) 基于AT89C52单片机的超低频信号发生器设计

现代电子技术 杨晶晶 刘岩?? 2011年04月18日 ?? 收藏0

  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。

AT24C64与单片机的连接电路

  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。

  5 超低频信号的实现

  对于方波和三角波的输出频率划分为4档输出。为了使4个档次的频率分布均匀,电阻的选择也很关键。通过计算,选择2 MΩ,75 kΩ,4 kΩ,310Ω。由公式:

公式

  可以算出4个档位满足的频率范围:电容C=10μF,该设计中Uo最大取值为10 V,Ui的最大取值为10 V,使得电路工作的Ui的最小取值为0.1 V,根据公式:

公式

  得出频率范围为0.125 mHz~80 Hz。

  为了确保超低频信号波形稳定,重复性好,在波形的实现过程中要注意以下几点:

  (1)模拟开关的使用。该系统最初使用模拟开关来控制4个频率档位,但是由于模拟开关的导通电阻和截止电阻,使模拟开关的闭合不是完全闭合,断开也不是完全断开,而且模拟开关的截止电阻不够大,因此4个模拟开关并联截止电阻就会更小,再与积分电阻并联就严重地影响了积分周期,从而影响了超低频信号的输出。最终改用继电器控制最低频率段,利用模拟开关控制剩余的三个频率段,这样低频信号输出稳定。

  (2)输入信号不能过小。如果输入信号过小,使得信号与运放的失调电流、失调电压相当,那么输出信号的误差很大。

  (3)积分电容的选择。超低频对于电容也有特定的要求,为了使信号稳定,该超低频信号发生器电容为聚四氟乙烯电容器,容值为10μF。由于电路板上的绝缘电阻不够大,积分电容不能直接焊在电路板,而是通过两根导线与运放相连。

  (4)积分电阻的选择。电阻值过大,对于运放的要求太高,电阻值过小,无法产生超低频波形,因此选择了最大积分电阻为2 MΩ的金属电阻。

  (5)运放的选择。超低频信号对运算放大器的要求很高,该系统选择OP37低失调电流、低失调电压的运算放大器。

  6 结语

  由单片机控制的超低频信号发生器,与现有采用计数器、只读存储器、D/A转换器和滤波器等组成的信号发生器相比,频率准确度和稳定度较高。该信号发生器产生的三种波形是电化学实验中常用的波形,且最低频率可达到0.125 mHz,这是电化学实验对于低频的要求,在医学和电化学研究方面具有广泛的应用前景。


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DAC8532? AT89C52? 信号发生器? 医学?

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