数控电位器在频率可调信号源中的应用

发布于：2006/11/11 9:09:51 | 1293 次阅读

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压控振荡器（VCO）的应用十分广泛，若用直流电压作为控制电压，压控振荡器就成了频率调节十分方便的信号源。本言语采用数控电位器，程序控制其产生不同的直流电压，以达到信号源频率可调的要求。实验证明，该智能信号源系统线性度好，频率漂移小，动态范围宽，工作频率高，以及当控制电压为零时中心频率易于设置。

1 系统硬件结构

　　本系统包括四个模块：单片机、数控电位器、液晶显示模块和多输出压控振荡器。控制器采用ATMEL公司的AT89C2051，它是一种低功耗，高性能，片内含2kB EEPROM和128 RAM的8位CMOS微控制器，与MCS-51单片机兼容。

1.1 9312模块功能及特点

　　Xicor X9312为8脚双列直插式封装形式（见图2），是固态非易失性电位器，是理想的数字控制的微调电阻器。X9312是一个包含有99个电阻单元的电阻阵列。在每个单元之间和二个端点都有可以被滑动单元访问的抽头点。滑动单元的位置由、和三个输入端控制。滑动端的位置可以被储存在一个非易失性存储器中，因而在下上电工作时可能被重新调用。

X9312芯片具有以下特点：

●片内含一个七位计数器和一个七位非易失性存储器：

●具有存储和唤醒控制电路；

●一个一百选一解码器，它有100个滑动抽头点，滑动端的位置取决于三线接口，类似于TTL升/降计数器；

●99个电阻单元，有温度补偿，±20%端点到端点阻值范围，0V至+15V电压范围；

●低功耗CMOS，VCC为3V至5V，工作电流3mA，等待电流1mA。

X9312引脚说明如下表所示：

引脚	名称	功能
1		“增加”输入脚。负边沿触发。触发之将使滑动端向计数器增加或减少的方向移动，移动的方向由端等的逻辑电平决定
2		升/降输入脚。输入滑动端移动的方向
3	VH VL	高电压端及低电压端。X9312的VH和VL等效于一个机械电位器的固定端。其最小电压是0V而电压是+15V。但必须注意VH和VL这个术语只是规定了由输入端选择的关于滑动端方向的相对位置，而不是端点上的电压
4	VSS	地
5	Vw	滑动端。相当于机械电位器的可移动端。滑动端在电子阵列中的位置由控制输入端决定。滑动端的串联电阻值典型40Ω
7		片选输入端。为低时选中。当为高时，且输入端也为高时，当前计数器的值被储存在非易失性存储器中。当存储操作完成后，X9312将处于低功耗的等待方式，直到器件再次被选中
8	VCC	电源电压

X9312方式选择：

			方式
L		H	向上滑动
L		L	向下滑动
	H	X	存储滑动端位置
H	X	X	等待电流
	L	X	不存储，返回等待

1.2 液晶显示模块简介

　　SMS0408液晶显示模块包括电源正极、电源地、串行移位脉冲和串行数据输入四个接口。数据位为0时显示开，为1时显示关。含有DISI-DIS5共5个RAM，串行送数时，先送DISI的位，送DIS5的位。每显示一屏共发40个脉冲。

SMS0408地址对照表：

	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0
	/	/	/	/	/	/	COI	/	DIS1
DIGIT4	H4	C4	D4	E4	G4	B4	A4	F4	DIS2
DIGIT3	H3	C3	D3	E3	G3	B3	A3	F3	DIS3
DIGIT2	H2	C2	D2	E2	G2	B2	A2	F2	DIS4
DIGIT1	H1	C1	D1	E1	G1	B1	A1	F1	DIS5

2 系统软件设计

　　本系统软件采用MCS-51汇编语言直接编制，因而具有程序简洁，占用存贮空间小，控制及时等优点。系统程序都固化在AT89C2051片内的EEPROM中。系统软件主要由主程序、中断服务子程序、延时子程序和BCD转换子程序组成，还有几个主要的功能模块，显示模块。系统开机后，首先执行初始化，使所有的X9312输出为零；开外部中断；计算频率数，即1秒内的脉冲数；执行显示模块功能；延时2秒后对显示器刷新。系统软件框图如图3所示。软件的重要部分就是计算频率数，BCD码变换，对SMS0408的串行送数及刷新，以及中断服务子程序中的键号判断和相应功能模块的执行。部分程序如下：

INI1：CLR P3.0 ；XP9312-1初始化

NOP

CLR P1.6

….

SETB P1.4 ；存X9312-1初值

NOP

SETB P3.0

….

3 实验体会

　　XP9312在具体应用中要求注意输入的工作电压，强度超出其极限参数可能导致器件的性损坏。VH和VL的上下门限值也应注意。在编制软件时还要充分考虑X9312的各输入信号和输出信号的工作时序，使它正确存储数据，获得理想的实验结果。

4 结束语

　　两片X9312可以达到10000（100×100）级调节，完够解决实验中的细微调节问题。实验中得到的信号线性度好，频率范围宽，漂移小，可以广泛应用到生产和实验中。比如在变频器的应用中，直流电源逆变为交流电源，当这个交流电源正好为50Hz时会受到现场工频信号的干扰。这时使用数控电位器和单片机进行智能化微调。使逆变出的交流信号频率在47.5Hz-52.5Hz之间而不是正好为50Hz，就可以克服现场工频电源信号的干扰。

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