可編程寬頻帶精密延時器設計

1． 系統設計方案

在水下探測時，常常利用激光發生器以一定的頻率發出激光探測信號，到達探測目標后反射。反射回的信號中的一部分被反射光采集器采集，將信號轉換后傳入從 PC機，通過遠程傳輸傳入主PC機做數據及圖像處理。在基準信號和發射光采集器開始工作之間需要有精確的延時系統，以便用于測量物體距離等重要參數。

精密延時系統由源信號發生器發出毫秒級的脈沖信號，經信號調節電路并經選通后輸入粗調延時裝置，再由細調延時裝置進行微調延時，延時的時間可由單片機通過鍵盤控制或者通過上位機（PC機）串行通信實現，系統控制可達到精度為1ns。本系統設計框圖如圖1所示。

圖1 系統設計框圖

2.系統硬件電路設計

本系統主要電路由單片機控制電路、串行接口電路、細調延時電路、粗調延時電路、基準信號發生電路、鍵盤顯示電路等組成。串行接口電路采用MAX232三線制與上位機COM口相連保持通訊。通過上位機的可視化軟件對硬件進行控制，操作者能夠通過PC機上的鍵盤控制細調延時在0—255ns時間內的選定，進而為實現遠程控制提供了功能。鍵盤顯示電路采用與CPU串行接口的HD7279A專用管理鍵盤和LED顯示器的智能控制芯片，具有接口電路和外圍電路簡單，占用口線少的優點。下面著重討論延時控制電路的設計。

2.1 基準信號發生部分電路

本部分電路采用典型函數發生器芯片MAX038，加外圍控制選擇電路以及由運放組成的放大器、加法器，以輸出符合標準的源信號。將MAX038的A0、 A1接地，輸出標準的方波，但此時上升沿斜坡有十幾納秒的±2V信號，輸出信號不能夠滿足系統的要求，因此必須用運放電路將其轉換為0-5V的方波信號輸出到粗調延時電路的輸入端。

2.2 粗調延時電路

本部分電路主要應用延時芯片DS1000_200，用撥碼開關選取粗延時的時間。輸入脈沖由DS1000_200的IN端輸入，由5位撥碼開關選通后輸入細調延時電路的輸入端,能夠選擇40、80、120、160、200ns的延時時間。

2.3 細調延時電路

本部分電路主要是利用AD9501的特性，加上外圍電路的配合,選用合適的參數，達到準確的輸出延時脈沖的目的，電路框圖如圖2所示。程序控制選通端由 D0-D7通過74LS373鎖存由單片機89C51地址選通控制,由Trigger端輸入脈沖信號，以控制芯片的工作時間。輸出端Out應該和復位端 Reset連接在一起，每當輸出端輸出一個信號，便使芯片重新工作，輸出的信號由高電平變為低電平。為了延時后的輸出信號的寬度達到系統的要求，采用兩個 “非門”將其隔開，能夠達到約200ns的脈沖寬度，而且還能提高輸出延遲脈沖的觸發能力，但對延時的精度有一定的影響。