[發明專利]一種基于單片機實現簡易混合信號發生器的方法

有效

• 申請號: 201310568079.3
• 申請日: 2013-11-14
• 公開（公告）號: CN103684263B
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發明（設計）人: 王光義;彭存建;徐進婕;王曉煒;任國瑞
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: H03B28/00
• 分類號: H03B28/00;H03K3/02;H03K4/06;H03K4/08
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙)33240
• 代理人: 杜軍

1.一種基于單片機實現簡易混合信號發生器的方法，該信號發生器由單片機、DAC轉換器、按鍵切換電路和運算放大器組成；由單片機計算產生五種數字信號數據，該數字信號通過單片機輸出后經DAC轉換器轉換為模擬信號，再由運算放大器將數模轉換器輸出的電流信號轉換為電壓信號，電壓信號再經過一個增益可調的反相比例電路輸出；

所述的五種數字信號數據分別是：混沌信號、正弦信號、三角波信號、方波信號和鋸齒波信號；

所述的單片機型號為STC12C2052AD；

其特征在于：

產生混沌信號具體是：單片機上電后默認輸出混沌信號，首先單片機產生一個隨機數，將該隨機數通過數學變換讓這一隨機數的值落在離散混沌方程X(n+1)＝aX(n)-b(X(n))³的值域范圍(0,1)內，b＞0,a∈(1,3),n＝0,1,2...N，N為自然數，當a∈(2.3,3.0)時其迭代解是混沌的；變換后的隨機數作為該混沌方程的初始值進行迭代運算，即可得到一個X(n)混沌序列，由于X(n)的值域在(0,1)之間，因此再對X(n)序列進行數學變換讓其值落在[0,255)之間的整數點上；最后通過單片機的P1口將數據送出，此時可以得到一個8路輸出的數字混沌序列，P1口和DAC轉換器連接，通過DAC轉換器輸出一個模擬的混沌信號；

產生正弦信號具體是：通過按鍵切換電路選擇輸出一個正弦信號，通過先存儲一個周期的正弦表在單片機中，然后利用查表輸出的方式產生正弦信號；單片機輸出的正弦表數據經過DAC轉換器后即可輸出正弦信號；

產生三角波信號具體是：通過按鍵切換電路選擇輸出一個三角波信號；首先利用單片機根據方程X(m)＝m；m＝0,1,2…255輸出256個點；再根據方程X(m)＝255-m輸出256個點即可得到一個周期的三角波信號；最后再周期輸出三角波信號；

產生方波信號具體是：通過按鍵切換電路選擇輸出一個方波信號；利用單片機交替輸出0x0和0xFF兩個數即可實現輸出方波信號；

產生鋸齒波信號具體是：通過按鍵切換電路選擇輸出一個鋸齒波信號；利用單片機根據方程X(m)＝m輸出256個點即可得到一個周期的鋸齒波信號；最后再周期輸出鋸齒波信號；

通過按鍵切換電路選擇輸出信號的頻率；單片機在每次輸出信號的一組數據后延時一段時間t，然后再輸出下一組數據；根據頻率設置鍵增加或者減小延時時間t即可改變信號輸出的頻率；

單片機正常工作時采用外部晶振提供工作頻率，單片機的第4針腳XTAL2、第5針腳XTAL1之間連接一個11.0592MHz的石英晶體振蕩器，且這兩個針腳分別通過一個20pF的獨石電容連接到地，對晶振提供簡單的濾波處理；單片機的第1針腳RST和一個電阻R3、電容C1連接，電阻R3另一端接地，電容C1另一端接5V電源，組成一個RC充放電電路，為單片機提供一個上電復位脈沖；單片機的第10針腳接地；第20針腳接5V電源；采用單片機實現所需信號的數據計算，并把計算后的數據通過單片機的P1口送至數模轉換芯片；單片機的第12、13、14、15、16、17、18、19針腳和DAC0832的第7、6、5、4、16、15、14、13針腳連接；單片機的第7針腳和DAC0832的第2、18針腳相連，單片機的第8針腳和DAC0832的第19針腳相連，單片機第9針腳和DAC0832的第17針腳連接，單片機第11針腳和DAC0832的第1針腳連接；DAC0832的第8針腳轉換參考電壓Vref接+5V電源；DAC0832的第10針腳接地，第20針腳接+5V電源；

運算放大器TL082的第8針腳接+5V電源，第4針腳接-5V電源；DAC0832的第11、12針腳和運算放大器TL082的第6、5針腳連接，第9針腳和運算放大器TL082的第7針腳連接，運算放大器TL082的第5針腳接地，此時TL082的第7針腳OutB即為DAC0832的模擬信號輸出端；運算放大器TL082的第7針腳和第2針腳之間連接一個電阻R5，第2針腳和第1針腳之間連接一個可調電阻R6，第3針腳接地；此時通過第1針腳輸出的信號幅度可由可變電阻R6調節；所述DAC0832為DAC轉換器的主芯片。

2.根據權利要求1所述的一種基于單片機實現簡易混合信號發生器的方法，其特征在于：由電阻R1、R2、R4分別和開關K1、K2、K3構成三個開關電路，其中單片機STC12C2052AD的第2針腳P3.0和電阻R1、K1相連；第3針腳P3.1和電阻R2、K2相連；第6引腳和電阻R4、K3相連；電阻R1、R2、R4的另一端接+5V電源，開關K1、K2、K3的另一端接地；正常情況下，單片機第2、3、6針腳為高電平，當有按鍵按下后變為低電平；單片機根據此電平信號判斷選擇波形輸出以及改變輸出信號頻率。