一種基于單片機實現(xiàn)簡易混合信號發(fā)生器的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于單片機實現(xiàn)簡易混合信號發(fā)生器的方法。本發(fā)明利用單片機可實現(xiàn)混沌偽隨機信號、正弦信號、方波信號、三角波信號及鋸齒波信號的數(shù)字輸出，通過DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)模擬輸出，經(jīng)過運算放大器實現(xiàn)將DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的電流型信號轉(zhuǎn)換為電壓型信號。通過按鍵可以切換輸出的信號類型以及信號頻率。作為混沌信號發(fā)生器時，單片機的數(shù)據(jù)輸出口P1口還可以作為一個有8路輸出的隨機序列發(fā)生器。該方法可以實現(xiàn)頻率范圍為0.1Hz到500Hz、幅度為0V到4.5V的信號輸出。該電路結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試方便，穩(wěn)定性好，能夠很好地實現(xiàn)不同信號、不同頻率的波形輸出。
【專利說明】一種基于單片機實現(xiàn)簡易混合信號發(fā)生器的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電子通信領(lǐng)域，涉及一種基于單片機產(chǎn)生混合信號的方法，利用該方法可以產(chǎn)生混沌偽隨機信號、正弦信號、方波信號、三角波信號以及鋸齒波信號。具體涉及一種基于單片機的多用途簡易混合信號發(fā)生器的實現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]混沌信號具有隨機性，可用以產(chǎn)生性能良好的偽隨機序列而應(yīng)用于通信、計算機、密碼、科學(xué)研究和實驗室等領(lǐng)域之中。目前已有一些混沌信號發(fā)生器模型，一般分為模擬電路和數(shù)字電路兩種實現(xiàn)方法。其中模擬電路實現(xiàn)較為復(fù)雜，電路易受參數(shù)難以匹配的影響，混沌信號頻率很難做大范圍的調(diào)整。數(shù)字方式實現(xiàn)方法一般借助于嵌入式系統(tǒng)、FPGA和DSP等專用數(shù)字信號處理器實現(xiàn)，這些數(shù)字實現(xiàn)方法電路也較為復(fù)雜，成本較高，體積較大，一般不適合于要求便攜等簡單應(yīng)用場合。另外，目前的混沌信號發(fā)生器往往只是產(chǎn)生單一混沌偽隨機信號，而傳統(tǒng)的函數(shù)信號發(fā)生器又往往僅產(chǎn)生一些諸如正弦波、三角波、方波等模擬或離散信號。
[0003]針對這些情況，該發(fā)明采用成本低廉的單片機作為核心處理芯片，用以實現(xiàn)一個簡易的多用途混合信號發(fā)生器，除能夠產(chǎn)生模擬和數(shù)字的混沌偽隨機序列外，還能夠產(chǎn)生正弦波、方波、三角波及鋸齒波信號，結(jié)構(gòu)簡單，體積輕小，成本低廉，通過按鍵實現(xiàn)波形輸出切換和頻率改變，非常適合野外或運動途中的便攜與實驗研究，學(xué)生課外分散實驗以及需要多種混合信號的其它場所。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種以單片機作為核心處理和控制芯片的多用途混合信號發(fā)生器。
[0005]本發(fā)明的理論基礎(chǔ):
(I)產(chǎn)生混沌信號的理論方法:依據(jù)新設(shè)計的一種離散迭代數(shù)學(xué)模型:
【權(quán)利要求】
1.一種基于單片機實現(xiàn)簡易混合信號發(fā)生器的方法，該信號發(fā)生器由單片機、DAC轉(zhuǎn)換器、按鍵切換電路和運算放大器組成；由單片機計算產(chǎn)生五種數(shù)字信號數(shù)據(jù)，該數(shù)字信號通過單片機輸出后經(jīng)DAC轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬信號，再由運算放大器將數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，電壓信號再經(jīng)過一個增益可調(diào)的反相比例電路輸出； 所述的五種數(shù)字信號數(shù)據(jù)分別是:混沌信號、正弦信號、三角波信號、方波信號和鋸齒波信號； 所述的單片機型號為STC12C2052AD ； 其特征在于: 產(chǎn)生混沌信號具體是:單片機上電后默認輸出混沌信號，首先單片機產(chǎn)生一個隨機數(shù)，將該隨機數(shù)通過數(shù)學(xué)變換讓這一隨機數(shù)的值落在離散混沌方程X (n+1) =aX (n) _b (X (η))3的值域范圍(O, 1)內(nèi)，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:通過按鍵切換電路選擇輸出信號的頻率；單片機在每次輸出信號的一組數(shù)據(jù)后延時一段時間t，然后再輸出下一組數(shù)據(jù)；根據(jù)頻率設(shè)置鍵增加或者減小延時時間t即可改變信號輸出的頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:單片機正常工作時采用外部晶振提供工作頻率，單片機的第4針腳XTAL2、第5針腳XTALl之間連接一個11.0592MHz的石英晶體振蕩器，且這兩個針腳分別通過一個20pF的獨石電容連接到地，對晶振提供簡單的濾波處理；單片機的第I針腳RST和一個電阻R3、電容CI連接，電阻R3另一端接地，電容CI另一端接5V電源，組成一個RC充放電電路，為單片機提供一個上電復(fù)位脈沖；單片機的第10針腳接地；第20針腳接5V電源；采用單片機實現(xiàn)所需信號的數(shù)據(jù)計算，并把計算后的數(shù)據(jù)通過單片機的Pl 口送至數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片；單片機的第12、13、14、15、16、17、18、19針腳和0八0)832的第7、6、5、4、16、15、14、13針腳連接；單片機的第7針腳和DAC0832的第2、18針腳相連，單片機的第8針腳和DAC0832的第19針腳相連，單片機第9針腳和DAC0832的第17針腳連接，單片機第11針腳和DAC0832的第I針腳連接；DAC0832的第8針腳轉(zhuǎn)換參考電壓Vref接+5V電源；DAC0832的第10針腳接地，第20針腳接+5V電源； 運算放大器TL082的第8針腳接+5V電源，第4針腳接-5V電源；DAC0832的第11、12針腳和運算放大器TL082的第6、5針腳連接，第9針腳和TL082的第7針腳連接，運算放大器TL082的第5針腳接地，此時TL082的第7針腳OutB即為DAC0832的模擬信號輸出端；運算放大器TL082的第7針腳和第2針腳之間連接一個電阻R5，第2針腳和第I針腳之間連接一個可調(diào)電阻R6，第3針腳接地；此時通過第I針腳輸出的信號幅度可由可變電阻R6調(diào)節(jié)；所述DAC0832為DAC轉(zhuǎn)換器的主芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:由電阻R1、R2、R4分別和開關(guān)K1、K2、K3構(gòu)成三個開關(guān)電路，其中單片機STC12C2052AD的第2針腳Ρ3.0和電阻R1、K1相連；第3針腳Ρ3.1和電阻R2、Κ2相連；第6引腳和電阻R4、Κ3相連；電阻Rl、R2、R4的另一端接+5V電源，開關(guān)Κ1、Κ2、Κ3的另一端接地；正常情況下，單片機第2、3、6針腳為高電平，當(dāng)有按鍵按下后變?yōu)榈碗娖?；單片機根據(jù)此電平信號判斷選擇波形輸出以及改變輸出信號頻率。
【文檔編號】H03K4/08GK103684263SQ201310568079
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月14日
【發(fā)明者】王光義, 彭存建, 徐進婕, 王曉煒, 任國瑞 申請人:杭州電子科技大學(xué)