基于PIC16F877A的混沌信號發(fā)生器的設(shè)計

2 基于PIC16F877A的混沌信號發(fā)生器的硬件設(shè)計
基于最經(jīng)典的Lorenz混沌方程，用輸出電壓U，W代替Lorenz混沌系統(tǒng)中的兩個變量x，z；利用單片機(jī)PIC16F877A軟件編程方法產(chǎn)生二路數(shù)字混沌信號，再經(jīng)D／A轉(zhuǎn)換成模擬混沌信號、電壓放大后與低頻信號混頻、調(diào)制，再進(jìn)行功率放大，從而得到可應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)的混沌信號源。具體框圖如圖3所示。

2．1 數(shù)字混沌信號的產(chǎn)生
混沌信號的產(chǎn)生方法很多，可以利用模擬元件進(jìn)行產(chǎn)生模擬混沌信號，也可用采用單片機(jī)或DSP等芯片，利用軟件方法產(chǎn)生數(shù)字混沌信號。由于數(shù)字方法具有保密性好、電路簡單、信號產(chǎn)生穩(wěn)定等優(yōu)點，加上PIC單片機(jī)的硬件系統(tǒng)設(shè)計簡潔，指令系統(tǒng)設(shè)計精練，故該電路采用PIC16F877A單片機(jī)作為主芯片，電路如圖4所示。系統(tǒng)時鐘采用標(biāo)準(zhǔn)的4 MHz的晶體振蕩方式XT，復(fù)位電路采用MCLR外接低電平信號進(jìn)行人工復(fù)位，單片機(jī)I／O端口B和C分別輸出混沌數(shù)字信號。
2．2 D／A轉(zhuǎn)換電路
由于混沌信號要與低頻音樂信號進(jìn)行混頻、AM調(diào)制，故數(shù)字混沌信號必須進(jìn)行數(shù)／模轉(zhuǎn)換，電路中采用DAC0832進(jìn)行D／A轉(zhuǎn)換，如圖5所示。

C3和C4為濾波電容，主要對電源進(jìn)行高頻和低頻濾波，10腳和3腳分別接數(shù)字地和模擬地，以減少數(shù)字／模擬接地干擾，通過D／A轉(zhuǎn)換，把電壓信號轉(zhuǎn)換為交流電流從第11腳輸出。
2．3 電壓放大電路
由于PIC產(chǎn)生的信號比較微弱，必須進(jìn)行電壓放大，采用LM386進(jìn)行電流一電壓轉(zhuǎn)換和電壓放大，如圖6所示。信號通過U5實現(xiàn)電流一電壓轉(zhuǎn)換電路，通過RP2電位器進(jìn)行取樣，然后經(jīng)U6進(jìn)行電壓放大，輸出送至后一級電路。