基于可編程控制器多諧振蕩器的設計與分析

摘要：在數字電路中，常常需要一種不需外加觸發脈沖就能夠產生具有一定頻率和幅度的矩形波電路，特別是要求頻率和占空比可調的這種電路，它就是多諧振蕩器。文章采用可編程控制器來設計完成該功能，它具有設計簡單，完成方便，頻率和占空比用軟件就可調試，不需要對電路重新組裝的特點。
關鍵詞：多諧振蕩器；可編程控制器；頻率和占空比可調

0 引言
可編程控制器在我國的應用已有二十幾年的歷史，隨著目前生產自動化水平的提高，以及各種系統的需要，可編程控制器以其外部電路簡單、模塊化結構、可靠性高，尤其可以通過方便地編制和修改軟件來實現順序控制的功能等特點，在各行各業中得到了越來越廣泛的應用。在各類數字和計算機系統中，都離不開多諧振蕩器，雖然市場上有許許多多種多諧振蕩器，但功能卻各不相同。本文以日本三菱公司型號為FX2-24MR的可編程控制器為例進行程序設計，并仿真驗證，設計了一款用可編程控制器構成的多諧振蕩器。與普通振蕩器相比，本設計有以下幾方面優勢：a．構成簡單，具有通用性。改變程序和接線又可作其它用途；b．程序編寫簡單，易于理解和掌握；c．通過軟件改變參數就可很方便地獲得想要的頻率和占空比。

1 設計
首先我們以一個具體工作任務為目標，看看整個多諧振蕩器的設計全過程。該具體工作任務為設計一個頻率為f=0．4Hz，占空比q=40％的多諧振蕩器。
我們采用狀態轉移圖SFC來實施這一工作任務。
(1)通過工作任務計算波形的周期T以及波形的高電平持續時間t1、低電平持續時間t2。周期按計算公式T=1／f=1／0．4=2．5s完成，t1和t2按占空比公式q=t1／(t1+t2)和t1+t2=T完成。將T=2．5s和q=40％代入到以上兩個公式中，求解這個二元一次方程組，得到t1=1s，t2= 1．5s。
現在我們的工作任務變為要獲得一個方波，它的高電平持續時間為1s，低電平持續時間為1．5S。即波形如圖1所示。

(2)采用狀態轉移圖SFC時，起始狀態元件選擇S0，中間狀態元件選擇S20。高電平持續時間繼電器采用T0，低電平持續時間繼電器采用T1，它們的時間參數根據規則分別設置為K10和K15。據此我們可以畫出狀態轉移圖SFC，如圖2所示。

將狀態轉移圖SFC變為可以實施的梯形圖軟件后，我們就可以將它寫入到計算機里面去了。由圖2的狀態轉移圖得到的梯形圖軟件如圖3所示。