基于AT89S51單片機的PWM專用信號發生器的設計

　　1 引言

　　渦流無損檢測作為無損檢測應用最廣泛的方法之一，具有傳感器結構簡單、靈敏度高、測量范圍大、不受油污等介質影響、抗干擾能力強等優點，已被廣泛應用于冶金、機械、化工、航空等多個工業部門。然而由于受趨膚效應的影響，常被限制在對導體表面及亞表面層的檢測上，這使其檢測應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，能夠對材質以及缺陷進行定量評價。而脈沖信號的波形、頻率、幅值、占空比等參數的改變對檢測結果有著不同的影響。因此為了獲得不同的脈沖激勵下的檢測結果。特制作了這一專用高精度大功率脈沖信號發生器。

　　2 硬件設計

　　為滿足試驗要求，該信號發生器的設計目的是能產生多個波形，且頻率，電壓，占空比均可以調節的高精度，大功率脈沖信號。該信號發生器的硬件部分：通過單片機控制數模轉換芯片輸出不同的波形，再經過兩級放大以及高頻模擬開關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。系統硬件框圖如圖1示。

圖1 系統硬件框圖

　　2.1顯示及鍵盤與單片機接口電路設計

　　為實驗過程中觀察和調節方便，我們設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，電壓調節鍵2個，頻率調節鍵2個，占空比調節鍵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芯片的接口電路設計

　　D/A芯片選用由National Semiconductor公司生產的DAC0832，它是20引腳雙列直插式低功耗CMOS器件，它內部具有兩級數據寄存器，完成8位電流D/A轉換。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。為了與DAC0832較高的轉率換速相匹配，這里選用National Semiconductor公司生產LF357運算放大器與之配合使用。LF357不僅具有高轉換速率，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。