基于AT89S51單片機的PWM專用信號發(fā)生器的設(shè)計

　　1 引言

　　渦流無損檢測作為無損檢測應(yīng)用最廣泛的方法之一，具有傳感器結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、測量范圍大、不受油污等介質(zhì)影響、抗干擾能力強等優(yōu)點，已被廣泛應(yīng)用于冶金、機械、化工、航空等多個工業(yè)部門。然而由于受趨膚效應(yīng)的影響，常被限制在對導(dǎo)體表面及亞表面層的檢測上，這使其檢測應(yīng)用范圍受到了很大的限制。但是，若檢測線圈在脈沖激勵作用下，因脈沖信號中含有豐富、連續(xù)的頻率成分，所以檢測線圈中所得到的信息不僅包含了被檢測　　試件的表面、亞表面信息，還包含其深度信息，能夠?qū)Σ馁|(zhì)以及缺陷進行定量評價。而脈沖信號的波形、頻率、幅值、占空比等參數(shù)的改變對檢測結(jié)果有著不同的影響。因此為了獲得不同的脈沖激勵下的檢測結(jié)果。特制作了這一專用高精度大功率脈沖信號發(fā)生器。

　　2 硬件設(shè)計

　　為滿足試驗要求，該信號發(fā)生器的設(shè)計目的是能產(chǎn)生多個波形，且頻率，電壓，占空比均可以調(diào)節(jié)的高精度，大功率脈沖信號。該信號發(fā)生器的硬件部分：通過單片機控制數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片輸出不同的波形，再經(jīng)過兩級放大以及高頻模擬開關(guān)進行波形整形得到較為完美的波形后，再用一組達林頓管進行電流放大得到較大功率的脈沖信號。系統(tǒng)硬件框圖如圖1示。

圖1 系統(tǒng)硬件框圖

　　2.1顯示及鍵盤與單片機接口電路設(shè)計

　　為實驗過程中觀察和調(diào)節(jié)方便，我們設(shè)置了對輸出波形最高電壓、占空比、頻率的七段管LED顯示以及對波形、波形最高電壓、占空比、頻率的鍵盤選擇。其中，LED顯示安排如下：電壓由一只七段管進行顯示，占空比由兩只七段管，頻率有三只七段管進行顯示；鍵盤安排如下：波形選擇鍵2 個，電壓調(diào)節(jié)鍵2個，頻率調(diào)節(jié)鍵2個，占空比調(diào)節(jié)鍵2個。六只七段管顯示與單片機接口電路如圖2示，圖中利用六只74LS164為LED管串入并出移位積存器，P3.3用于控制顯示器的輸入，2×4鍵盤與單片機接口電路如圖2示。

圖2 LE D顯示與單片機接口電路

圖3 2×4鍵盤與單片機接口電路

　　2.2單片機控制D/A芯片的接口電路設(shè)計

　　D/A芯片選用由National Semiconductor公司生產(chǎn)的DAC0832，它是20引腳雙列直插式低功耗CMOS器件，它內(nèi)部具有兩級數(shù)據(jù)寄存器，完成8位電流D/A轉(zhuǎn)換。要得到滿足實驗要求的波形，還必須通過DAC0832的輸出端接運算放大器來實現(xiàn)。為了與DAC0832較高的轉(zhuǎn)率換速相匹配，這里選用National Semiconductor公司生產(chǎn)LF357運算放大器與之配合使用。LF357不僅具有高轉(zhuǎn)換速率，而且具有：低輸入偏置電流，低輸入偏移電流（僅為30pA）, 低輸入噪聲電流（僅為 ）,高共模抑制比，寬頻帶增益。單片機控制D/A芯片連接電路如圖4示。