基于PIC16F877A的混沌信號發生器的設計

2 基于PIC16F877A的混沌信號發生器的硬件設計
基于最經典的Lorenz混沌方程，用輸出電壓U，W代替Lorenz混沌系統中的兩個變量x，z；利用單片機PIC16F877A軟件編程方法產生二路數字混沌信號，再經D／A轉換成模擬混沌信號、電壓放大后與低頻信號混頻、調制，再進行功率放大，從而得到可應用于生物醫學的混沌信號源。具體框圖如圖3所示。

2．1 數字混沌信號的產生
混沌信號的產生方法很多，可以利用模擬元件進行產生模擬混沌信號，也可用采用單片機或DSP等芯片，利用軟件方法產生數字混沌信號。由于數字方法具有保密性好、電路簡單、信號產生穩定等優點，加上PIC單片機的硬件系統設計簡潔，指令系統設計精練，故該電路采用PIC16F877A單片機作為主芯片，電路如圖4所示。系統時鐘采用標準的4 MHz的晶體振蕩方式XT，復位電路采用MCLR外接低電平信號進行人工復位，單片機I／O端口B和C分別輸出混沌數字信號。
2．2 D／A轉換電路
由于混沌信號要與低頻音樂信號進行混頻、AM調制，故數字混沌信號必須進行數／模轉換，電路中采用DAC0832進行D／A轉換，如圖5所示。

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