能满足电化学领域对信号发生器要求的设计方案

能满足电化学领域对信号发生器要求的设计方案

　　OCM4X8C的液晶显示屏为128×64点阵，可显示4行，每行8个汉字。为了便于简单、方便地显示汉字，该模块具2 Mb的中文字型CGROM，该字型ROM中含有8 192个16×16点阵中文字库;同时，为了便于英文和其他常用字符的显示，具有16 Kb的16×8点阵的ASCII字符库。LCD显示电路如图3所示，LEDA为液晶显示模块背光源的正极，接+5 V电源;LEDK为背光源的负极，接地;PSB控制串行/并行连接方式，当模块的PSB脚接低电平时，模块即进入串行接口模式，串行模式使用串行数据线R/W、串行时钟线E以及片选端RS来传送数据，即构成3线串行模式。按照串行操作时序编程，即可进行显示。

 

　　3.3 E2PROM电路

　　串行E2PROM是可在线电擦除和电写入的存储器，具有体积小，接口简单，数据保存可靠，可在线改写，功耗低等特点，而且为低电压写入，在单片机系统中应用十分普遍。利用E2PROM可以存入信号发生器的初始化状态表，单片机复位清零之后直接调用该表对系统进行初始化。AT24C64与单片机的连接电路如图4所示。

　　4 系统软件设计

　　软件程序是实现超低频信号发生器的核心，根据键盘输入参数准确地调节控制电平上、下限的数字电位器以及控制输入电压的DAC8532等，使信号发生器能够正常工作。软件流程如图5所示。

　　5 超低频信号的实现

　　对于方波和三角波的输出频率划分为4档输出。为了使4个档次的频率分布均匀，电阻的选择也很关键。通过计算，选择2 MΩ，75 kΩ，4 kΩ，310Ω。由公式：

　　可以算出4个档位满足的频率范围：电容C=10μF，该设计中Uo最大取值为10 V，Ui的最大取值为10 V，使得电路工作的Ui的最小取值为0.1 V，根据公式：

　　得出频率范围为0.125 mHz～80 Hz。

　　为了确保超低频信号波形稳定，重复性好，在波形的实现过程中要注意以下几点：

　　(1)模拟开关的使用。该系统最初使用模拟开关来控制4个频率档位，但是由于模拟开关的导通电阻和截止电阻，使模拟开关的闭合不是完全闭合，断开也不是完全断开，而且模拟开关的截止电阻不够大，因此4个模拟开关并联截止电阻就会更小，再与积分电阻并联就严重地影响了积分周期，从而影响了超低频信号的输出。最终改用继电器控制最低频率段，利用模拟开关控制剩余的三个频率段，这样低频信号输出稳定。

　　(2)输入信号不能过小。如果输入信号过小，使得信号与运放的失调电流、失调电压相当，那么输出信号的误差很大。

　　(3)积分电容的选择。超低频对于电容也有特定的要求，为了使信号稳定，该超低频信号发生器电容为聚四氟乙烯电容器，容值为10μF。由于电路板上的绝缘电阻不够大，积分电容不能直接焊在电路板，而是通过两根导线与运放相连。

　　(4)积分电阻的选择。电阻值过大，对于运放的要求太高，电阻值过小，无法产生超低频波形，因此选择了最大积分电阻为2 MΩ的金属电阻。

　　(5)运放的选择。超低频信号对运算放大器的要求很高，该系统选择OP37低失调电流、低失调电压的运算放大器。

　　6 结语

　　由单片机控制的超低频信号发生器，与现有采用计数器、只读存储器、D/A转换器和滤波器等组成的信号发生器相比，频率准确度和稳定度较高。该信号发生器产生的三种波形是电化学实验中常用的波形，且最低频率可达到0.125 mHz，这是电化学实验对于低频的要求，在医学和电化学研究方面具有广泛的应用前景。