【正文】 很寬，D=1%99%，由此可獲得窄脈沖、寬脈沖或方波。（5）外圍電路非常簡單，易于制作。通過調(diào)節(jié)外部阻容元件值，即可改變振蕩頻率，產(chǎn)生高質(zhì)量的中、低頻正弦波，矩形波（或方波，窄脈沖）,三角波（或鋸齒波）等函數(shù)波形，其應用領域比普通單一波形的信號發(fā)生器更為廣闊。此外8038還能實現(xiàn)FM調(diào)制，掃描輸出。 ICL8038內(nèi)部原理圖 ICL8038內(nèi)部原理電路圖ICL8038是單片集成函數(shù)發(fā)生器，其內(nèi)部原理電路框圖如圖31。在圖31中，ICL8038由恒流源II2，電壓比較器CC2和觸發(fā)器等組成。電壓比較器CC2的門限電壓分別為2VR/3和VR/(VR=VCC+VEE)，電流源I1和I2的大小可通過外接電阻調(diào)節(jié)，且I2必須大于I1。當觸發(fā)器的Q端輸出為低電平時，它控制開關S使電流源I2斷開。而電流源I1則向外接電容C充電，使電容兩端電壓VC隨時間線性上升，當VC上升到VC=2VR/3時，比較器C1輸出發(fā)生跳變，使觸發(fā)器輸出端Q由低電平變?yōu)楦唠娖?，控制開關S使電流源I2接通。由于I2I1，因此電容C放電，vc隨時間線性下降。當vc下降到vc≤VR/3時，比較器C2輸出發(fā)生跳變，使觸發(fā)器輸出端Q又由高電平變?yōu)榈碗娖?，I2再次斷開，I1再次向C充電，vc又隨時間線性上升。如此周而復始，產(chǎn)生振蕩，若I2=2I1，vc上升時間與下降時間相等，就產(chǎn)生三角波輸出到腳3。而觸發(fā)器輸出的方波經(jīng)緩沖器輸出到腳9。三角波經(jīng)正弦波變換器變成正弦波后由腳2輸出。因此，ICL8038能輸出方波、三角波和正弦波等三種不同的波形與下降時間相等，就產(chǎn)生三角波輸出到腳3。而觸發(fā)器輸出的方波經(jīng)緩沖器輸出到腳9。三角波經(jīng)正弦波變換器變成正弦波后由腳2輸出。因此，ICL8038能輸出方波、三角波和正弦波等三種不同的波形其中，振蕩電容C由外部接入，它是由內(nèi)部兩個恒流源來完成充電放電過程。恒流源2的工作狀態(tài)是由恒流源1對電容器C連續(xù)充電，增加電容電壓，從而改變比較器的輸入電平，比較器的狀態(tài)改變，帶動觸發(fā)器翻轉來連續(xù)控制的。當觸發(fā)器的狀態(tài)使恒流源2處于關閉狀態(tài)，電容電壓達到比較器1輸入電壓規(guī)定值的2／3倍時，比較器1狀態(tài)改變，使觸發(fā)器工作狀態(tài)發(fā)生翻轉，將模擬開關K由B點接到A點。由于恒流源2的工作電流值為2I，是恒流源1的2倍，電容器處于放電狀態(tài)，在單位時間內(nèi)電容器端電壓將線性下降，當電容電壓下降到比較器2的輸入電壓規(guī)定值的1／3倍時，比較器2狀態(tài)改變，使觸發(fā)器又翻轉回到原來的狀態(tài)，這樣周期性的循環(huán)，完成振蕩過程?！　≡谝陨匣倦娐分泻苋菀撰@得3種函數(shù)信號，假如電容器在充電過程和在放電過程的時間常數(shù)相等，而且在電容器充放電時，電容電壓就是三角波函數(shù)，三角波信號由此獲得。由于觸發(fā)器的工作狀態(tài)變化時間也是由電容電壓的充放電過程決定的，所以，觸發(fā)器的狀態(tài)翻轉，就能產(chǎn)生方波函數(shù)信號，在芯片內(nèi)部，這兩種函數(shù)信號經(jīng)緩沖器功率放大，并從管腳3和管腳9輸出。　　適當選擇外部的電阻RA和RB和C可以滿足方波函數(shù)等信號在頻率、占空比調(diào)節(jié)的全部范圍。因此，對兩個恒流源在I和2I電流不對稱的情況下，可以循環(huán)調(diào)節(jié)，從最小到最大，任意選擇調(diào)整，所以，只要調(diào)節(jié)電容器充放電時間不相等，就可獲得鋸齒波等函數(shù)信號?！　≌液瘮?shù)信號由三角波函數(shù)信號經(jīng)過非線性變換而獲得。利用二極管的非線性特性，可以將三角波信號的上升成下降斜率逐次逼近正弦波的斜率。ICL8038中的非線性網(wǎng)絡是由4級擊穿點的非線性逼近網(wǎng)絡構成。一般說來，逼近點越多得到的正弦波效果越好，失真度也越小，在本芯片中N＝4，失真度可以小于1。在實測中得到正弦信號的失真度可達0．5左右。其精度效果相當滿意。 電路分析由于ICL8038單片函數(shù)發(fā)生器有兩種工作方式，即輸出函數(shù)信號的頻率調(diào)節(jié)電壓可以由內(nèi)部供給，也可以由外部供給。在初始階段我們用以下幾種由內(nèi)部供給偏置電壓調(diào)節(jié)的接線圖對芯片進行測試，觀察其特性。 圖 ICL8038典型接法針對以上電路失真無法調(diào)節(jié)的缺點，我們改進方案，實現(xiàn)正弦波正負失真的可調(diào)。由于該芯片所產(chǎn)生的正弦波是由三角波經(jīng)非線性網(wǎng)絡變換而獲得。該芯片的第1腳和第12腳就是為調(diào)節(jié)輸出正弦波失真度而設置的。下圖為一個調(diào)節(jié)輸出正弦波失真度的典型應用，其中第1腳調(diào)節(jié)振蕩電容充電時間過程中的非線性逼近點，第12腳調(diào)節(jié)振蕩電容在放電時間過程中的非線性逼近點，在安裝調(diào)試中，我們選用兩只100K的多圈精密電位器，反復調(diào)節(jié)，達到了很好效果的方波占空比調(diào)節(jié)、正弦波和三角波的對稱調(diào)節(jié)。 ，波形的選擇是通過單刀三置開關SW1來實現(xiàn)的，頻率調(diào)節(jié)依靠可變電阻RV3和電容C1，幅值調(diào)節(jié)通過程控增益放大器AD603調(diào)節(jié)，為了使放大器不會干擾波形，在放大器前接入一個電壓跟隨器。這個電路已經(jīng)可以產(chǎn)生方波、正弦波和三角波，下一步設計用單片機控制按鍵來選擇波形以及波形幅值和頻率的調(diào)節(jié)。 單片機最小系統(tǒng)單片微型計算機（單片機）作為微型計算機的一個很重要的分支，自問世以來，以其極高的性價比，受到人們的重視和關注，因此應用廣泛，發(fā)展迅速。相對而言，單片機體積小、重量輕、抗干擾能力強、對環(huán)境要求不高，且價格相對低廉、可靠性高、靈活性好、開發(fā)較為容易。目前，在我國，單片機已經(jīng)廣泛地應用于只能儀表、機電設備過程控制、自動檢測、家用電器和數(shù)據(jù)處理等各個方面。本系統(tǒng)采用AT89C52單片機，該單片機AT89C52是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機。AT89C2052是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C52是一種高效微控制器，AT89C2052是它的一種精簡版本。AT89C52單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。，它將計算機的功能都集成到這個芯片內(nèi)部去了，就這么一個小小的芯片就能構成一臺小型的電腦，因此叫做單片機。 AT89C52 DIP封裝芯片它有40個管腳，分成兩排，每一排各有20個腳，其中左下角標有箭頭的為第一腳，然后按逆時針方向依次為第2腳、第3腳……第40管腳。AT89C52單片機的功能： 主要特性與MCS51 兼容 　　4K字節(jié)可編程FLASH存儲器 　　壽命：1000寫/擦循環(huán) 　　數(shù)據(jù)保留時間：10年 　　全靜態(tài)工作：0Hz24MHz 　　三級程序存儲器鎖定 　　1288位內(nèi)部RAM 　　32可編程I/O線 　　兩個16位定時器/計數(shù)器 　　5個中斷源 　　可編程串行通道 　　低功耗的閑置和掉電模式 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 管腳說明（）VCC：供電電壓。 　　GND：接地。 　　P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P0口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。 　　P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 　　P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 　　P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。 　　P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 　　口管腳 備選功能 　　 RXD（串行輸入口） 　　 TXD（串行輸出口） 　　 /INT0（外部中斷0） 　　 /INT1（外部中斷1） 　　 T0（記時器0外部輸入） 　　 T1（記時器1外部輸入） 　　 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） 　　 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） 　　P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 　　RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。 　　ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 　　/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。 　　/EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 單片機電源40腳是電源：AT89C52工作電源電壓為5（1+）V，且典型值為5V；在線路中，電源去藕是一個關鍵問題。整個線路往往會由于電源引線而產(chǎn)生電路諧振，當有大的瞬時變化時，也會產(chǎn)生尖峰干擾信號。消除這兩種現(xiàn)象的有效辦法就是在片子的電源管腳與地之間加上適當?shù)娜ヅ弘娙荨Ｒ陨鲜菃纹瑱CAT89C52的基本資料，接下去介紹本次設計中單片機控制電路，：如圖所示，單片機下邊的一個是晶振電路，另外一個是復位電路，它是單片機正常工作的必要電路。P1口、INT0和INT1接液晶顯示模塊，控制它顯示波形的類型、幅值和頻率。P0口接D/A轉換芯片，控制波形輸出的頻率。P2口接鍵盤電路，通過鍵盤輸入，改變信號的類型、幅值和頻率。RXD端和TXD端接A0和A1，控制波形的類型。RD端和WR端接D/A芯片的使能端，控制數(shù)模轉換芯片，從而控制它頻率的改變。另外單片機EA/VP端接口接電源，為單片機提供電源。該模塊為本設計的控制模塊，所有芯片都是單片機控制的，是設計的核心部分。 單片機控制系統(tǒng)原理圖 頻率控制模塊 頻率與接入ICL8038的電容有關，電容越大頻率越小，再此利用單片機控制接入電容的大小來調(diào)節(jié)信號輸出的頻率。另外，尤三極管構成模擬開關。由單片機編碼計數(shù)器，由兩個按鍵調(diào)節(jié)電容容值的增減，從而控制輸出信號的頻率。接單片機P1口接地接ICL8038 10腳 頻率控制模塊 幅值控制模塊幅值控制電路在本設計中占有重要的地位，該模塊主要用DAC0832數(shù)模轉換芯片以及AD603程控增益放大芯片。 幅值控制模塊的原理。如上圖中所示，DAC0832的工作模式為單緩沖方式。如上圖所示，該原理圖為幅值控制模塊，通過單片機控制DAC0832的輸出電壓，再將 DAC0832的輸出電壓作為AD603的電壓控制端，AD603的控制端為差分電壓，~ ，,只需將GPOS的電壓控制在0~1V的變化范圍內(nèi)即可。5,7腳直連，這樣增益范圍是10~+30Db 。而AD603的輸出電壓最大值為5V ，最小值為0V。需要經(jīng)過運放的縮小才能達到要求。AD603還要求信號輸入端VINP的幅值在2V之內(nèi)，因此有需要一系列的放大縮小處理，使3個信號輸出端的幅值都達到要求，為了避免干擾，還加上了電壓跟隨器作隔離處理， 信號幅值預處理此模塊采用DAC0832和AD603進行輸出控制。通過單片機對它的控制端進行改變，改變其輸出阻值，以此改變AD603的控制電壓來改變放大增益，從而達到改變輸出電壓的目的。 AD603簡介AD603是一款低噪聲、電壓控制型放大器，用于射頻(RF)和中頻(IF)自動增益控制(AGC)系統(tǒng)。它提供精確的引腳可選增益，90 MHz帶寬時增益范圍為11 dB至+31 dB，9 MHz帶寬時增益范圍為+9 dB至+51 dB。用一個外部電阻便可獲得任何中間增益范圍。 nV/√Hz，采用推薦的177。5 V電源時功耗為125mW。很多信號采集系統(tǒng)中，信號變化的幅度都比較大，那么放大以后的信號幅值有可能超過A/D轉換的量程，所以必須根據(jù)信號的變化相應調(diào)整放大器的增益。在自動化程度要求較高的系統(tǒng)中，希望能夠在程序中用軟件控制放大器的增益，或者放大器本身能自動將增益調(diào)整到適當?shù)姆秶?。AD603正是這樣一種具有程控增益調(diào)整功能的芯片。它是美國ADI公司的專利產(chǎn)品，是一個低噪、90MHz帶寬增益可調(diào)的集成運放，如