景德镇陶瓷学院本科生毕业设计（论文） R2724KR281234U15V+INV-接晶振TX2110CONLF398REFCHOUT8765CLK2IN1K-15+15调零OUT输出至A/DC39150pFGNDLF398（采样保持电路） 图3-7 采样保持电路 LF398引脚名称及功能： 1脚：V+ 正电源电压输入脚 2脚：偏置调零引脚 233脚：IN 输入引脚 4脚：V- 负电源电压输入脚 5脚：OUT 输出引脚 6脚：CH 保持电容引脚 7脚：REF 参考电压输入引脚 8脚：CON 控制逻辑IN（+）
采样保持电路有两种工作状态:采样状态和保持状态。
采样状态:控制开关K闭合,输出跟随输入变化。（K在芯片内部） 保持状态:输出与前一个采样点的输入相同,不随该时刻输入变化而变化。 在本设计中,采用的是典型的LF398采样保持电路,该电路具有输入阻抗高,采样速率快,下降速率低等一系列优良的交直流性能,被广泛应用于高精度采样保持电路中。 3.4.2 A/D转换
采样后的信号虽然时间上不连续,但幅度仍然连续,仍为模拟信号,必须经过量化,转换成数字信号,才能送入单片机处理。量化过程即是进行A/D转换的过程,A/D转换将采样后的模拟信号转换成数字量。
AD570是一个用电平启动的8位逐次比较型A/D转换器,转换时间25μs,精度±2LSB。芯片内含:D/A转换电路、时钟脉冲、比较器、逐次逼近寄存器SAR、缓冲寄存器。
DB0～DB7:数据输出线。AD570内部有三态缓冲寄存器,但该寄存器不是外部
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景德镇陶瓷学院本科生毕业设计（论文） 可控的,在A/D转换结束时,该寄存器自动接通,在读走数据前,数据输出线上一直有信号输出。因此,接口电路中应设计附加的、外部可控的三态缓冲器,该附加缓冲器仅在读取数据时选通。AIN模拟量输入,单端,可以是单极性或双极性,由15脚 BOF(Bipolar OFF)选择:BOF接地,单极性,输入范围0～+10V;BOF悬空,双极性,输入范围-5V～+5V。B/C启动信号(BLANK/CONV),电平启动。 同样考虑到AT89C52单片机I/O引脚资源有限,本系统的LED输出均通过74HC245连接到AT89C52单片机的P0端口,从而实现的端口扩展和复用A/D转换的电路如图3-8所示。 U6DB0B0DB1B11234567GND1C1A1Y2C2A2YGND74F125Vcc4C4A4Y3C3A3Y141312111098+5Y输出至P0扩展口DB3B3DB2B274F125U7+574F125Vcc4C4A4Y3C3A3Y141312111098DB4B4DB5B51234567GND1234567891C1A1Y2C2A2YGND74F125U8NCDB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7AD570DB7B7DB6B6DB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7NCAD570DRDGNDBOFAGNDAIN-15VBLANK/CONV+5V181716GND151413OUTAIN采样输入12-151110+5S18SW-PB 2图3-8 A/D转换的电路 3
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3.5 输入输出接口电路设计
3.5.1 输入接口电路设计
用户将所需的频率通过接口电路输入到单片机,单片机将它转换为控制字送AD9850就可以产生所需要的正弦波形。系统的输入设备不需要特别的设计,一个 4x4矩阵键盘就可以满足系统的需要。4x4键盘的8根线接到单片机的P1端口,行输出接在P1端口的低4位,列输出接在P1端口的高4位,在这些键中有0～9、一个小数点、一个频率输入、一个相位输入、一个取消键和一个确认键,这15个键就可以完成系统的输入所需要的所有数据,如表3-2。输入接口电路如图3-9所示。
表3-2 键字、面板
1 4 7 0E(—) 2 5 8 0 3 6 9 0F(.) 频率输入 相位输入 0C(取消) 0D(确定) 第 32 页 共74页
景德镇陶瓷学院本科生毕业设计（论文） S2SW-PBS3SW-PBS4SW-PBS5SW-PBS6SW-PBS7SW-PBS8SW-PBS9SW-PBS10SW-PBS11SW-PBS12SW-PBS13SW-PBS14SW-PBS15SW-PBS16SW-PBS17SW-PB+5R110KR210KR310KR410KR510KR610KR710KR810KP10P11P12P13P14P15P16P17 图3-9 输入接口电路 3.5.2 输出接口电路设计 1、信号输出 由前面的分析可知,AD9850输出经过一个低通滤波器就可以得到所需要的正弦波形,若要得到方波只需将所产生的正弦波通过AD9850内部集成的比较器即可,下面主要分析如何获得三角波。 三角波也是常用信号之一,本系统采用RC积分电路将方波信号转换成三角第 33 页 共74页 景德镇陶瓷学院本科生毕业设计（论文） 波信号。但考虑信号频率很宽,低频达到1Hz以下,高频达1MHz以上,为了完成不同频段时的线性积分,需要不同大小的积分电容(100 pF、1nF、10nF、100nF、1μF、10μF)。又由于数控和自动切换的需要,本系统采用CD4051八选一电路,如图6所示。CD4051八选一电路的控制信号经过74HC373来源于AT89C52单片机的P0～P3接口,74HC373也是考虑复用P0端口而设置的。AD9850输出的方波经积分电路转换为三角波。 输出至采样保持INS19SW-PBS20SW1-PBS2SW-PBR19三角方波QOUTB正弦IOUTC7R1750KR1850KR161KC9INHU11COMPINPUT-INPUT+V-LM308NCOMP2V+OUTPUTNC8+15765微调1K12341uF10uFC10U191-10Hz1X010-101uF20HzX1C11X3X100-14KHzX21K-105KHzX3100nFINH6INHC127-15VEE8Vss10nFGNDCD4501VDDX7X6X5X4CBAC14+51615100pF14C131001K3-1MHz10K-11200KHz11A1nF10BABC接P0扩9C展口至单片机 图3-10 积分电路及外围电路 CD4501引脚功能说明，如下表3-3： 表3-3
引脚号 1 2 4 5 12 13 14 15 9 10 11 3 6 7 8 符号 IN/OUT A B C OUT/IN INH VEE Vss 功能 45输入/输出端 地址端 公共输出/输入端 禁止端 负电压端 数字信号接地端 图3-11给出了积分电路波形图。
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