基于M ultisim軟件的可編程波形發(fā)生器設(shè)計(jì)＊

徐 剛

(南昌大學(xué),江西 南昌 330031)

M ultisim是美國國家儀器有限公司推出的以Window s為基礎(chǔ)的電子電路仿真軟件,它適用于模擬電路、數(shù)字電路、模擬/數(shù)字混合電路、射頻電路以及部分微機(jī)接口電路的仿真。它為用戶提供了一個集成化的虛擬設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境,包含了電路原理圖的圖形輸入、電路硬件描述語言輸入方式。通過M ultisim軟件和虛擬儀器技術(shù),使用者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設(shè)計(jì)和測試這樣一個完整的綜合設(shè)計(jì)流程,仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)情況非常接近,滿足使用者從參數(shù)到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求。

運(yùn)用M ultisim軟件設(shè)計(jì)電路,比傳統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)具有明顯優(yōu)勢。例如keil c51僅能對單片機(jī)的I/O進(jìn)行仿真,不能對整個電路的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析。又如p roteus能夠很好的仿真單片機(jī)電路,但沒有M ultisim分析復(fù)雜數(shù)字電路的能力。M ultisim軟件集模擬仿真、電路設(shè)計(jì)、狀態(tài)分析于一體,能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)同步,邊設(shè)計(jì)邊實(shí)驗(yàn),修改調(diào)試方便;仿真實(shí)驗(yàn)中不消耗實(shí)際的元器件和測試儀器,實(shí)驗(yàn)成本低,實(shí)驗(yàn)直觀,實(shí)驗(yàn)速度快;仿真實(shí)驗(yàn)成功的電路模型還可以直接運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)中;克服實(shí)驗(yàn)環(huán)境、實(shí)驗(yàn)條件下的限制,利用自己的計(jì)算機(jī)就能模擬課后習(xí)題的輸出值及波形。

本文以可編程波形發(fā)生器為例,介紹M ultisim軟件用于單片機(jī)電路的軟硬件設(shè)計(jì)和仿真實(shí)驗(yàn)方法。

1 硬件電路設(shè)計(jì)

圖1 可編程波形發(fā)生器電路

圖1中可編程波形發(fā)生器電路主體采用8051單片機(jī),IDAC8作為數(shù)模轉(zhuǎn)換器,為用戶輸出需要的波形。IDAC8是8位的數(shù)模轉(zhuǎn)換器,它能將數(shù)字電壓信號轉(zhuǎn)化為模擬量輸出,用于驅(qū)動元件。它的原理由D7-D0接受數(shù)字信號,轉(zhuǎn)換公式為

由于輸入的電壓Iref+為5v,所以,當(dāng)D7-D0都輸入1時(shí),輸出的電壓近似5v;都輸入0時(shí),輸出電壓0v。直接輸出,電壓不連續(xù),得到的曲線不光滑,所以在輸出端接一個c1=10pf的電容,可得到較好的結(jié)果。

2 軟件設(shè)計(jì)與仿真結(jié)果

在M ultisim軟件中,選擇8051作為中心處理器,提供8位二進(jìn)制數(shù),在p roject type中,選擇“use external hex file”即可從已有的hex文件中選擇。電路圖連接無誤后,進(jìn)行仿真。

2.1 鋸齒波的輸出

通過P0口的依次遞加,來增加電壓值。到達(dá)最高點(diǎn)后,從0繼續(xù)開始,即可得到鋸齒波的波形。程序設(shè)計(jì)如下:

運(yùn)行上述程序,仿真結(jié)果如圖2所示。

圖2 鋸齒波的波形圖

圖3 三角波的波形圖

2.2 三角波的輸出

輸出三角波的設(shè)計(jì)思路類似輸出鋸齒波,只需在電壓最高值時(shí),再以相同速率降低即可。程序設(shè)計(jì)如下:

運(yùn)行上述程序,仿真結(jié)果如圖3所示。

2.3 正弦波的輸出

將正弦波360°分為256點(diǎn),則每個點(diǎn)之間的間隔為1.4°,然后計(jì)算每個電壓對應(yīng)的數(shù)字量即可,最后做成正弦波。為了輸出波形的準(zhǔn)確,此時(shí)的電容應(yīng)取一大值,濾去雜波信號,提高輸出的信噪比,這里c1= 200nf。

程序設(shè)計(jì)如下:

運(yùn)行上述程序,仿真結(jié)果如圖4所示。

圖4 正弦波的波形圖

3 結(jié)束語

本文在M ultisim軟件平臺上設(shè)計(jì)的可編程波形發(fā)生器,根據(jù)仿真結(jié)果證明硬件電路設(shè)計(jì)和軟件編程是正確的,能夠達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)目的。通過可編程波形發(fā)生器實(shí)例看出,M ultisim軟件應(yīng)用于電路設(shè)計(jì)方便快捷,可以有效提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量和效率,這種設(shè)計(jì)手段具有一定的推廣價(jià)值。

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