基于M ultisim軟件的可編程波形發生器設計＊

徐 剛

(南昌大學,江西 南昌 330031)

M ultisim是美國國家儀器有限公司推出的以Window s為基礎的電子電路仿真軟件,它適用于模擬電路、數字電路、模擬/數字混合電路、射頻電路以及部分微機接口電路的仿真。它為用戶提供了一個集成化的虛擬設計實驗環境,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,使用者可以完成從理論到原理圖捕獲與仿真再到原型設計和測試這樣一個完整的綜合設計流程,仿真結果與實驗情況非常接近,滿足使用者從參數到產品的設計要求。

運用M ultisim軟件設計電路,比傳統的電路設計具有明顯優勢。例如keil c51僅能對單片機的I/O進行仿真,不能對整個電路的運行狀態進行分析。又如p roteus能夠很好的仿真單片機電路,但沒有M ultisim分析復雜數字電路的能力。M ultisim軟件集模擬仿真、電路設計、狀態分析于一體,能夠實現設計與實驗同步,邊設計邊實驗,修改調試方便;仿真實驗中不消耗實際的元器件和測試儀器,實驗成本低,實驗直觀,實驗速度快;仿真實驗成功的電路模型還可以直接運用到實際生產中;克服實驗環境、實驗條件下的限制,利用自己的計算機就能模擬課后習題的輸出值及波形。

本文以可編程波形發生器為例,介紹M ultisim軟件用于單片機電路的軟硬件設計和仿真實驗方法。

1 硬件電路設計

圖1 可編程波形發生器電路

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

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

2 軟件設計與仿真結果

在M ultisim軟件中,選擇8051作為中心處理器,提供8位二進制數,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。到達最高點后,從0繼續開始,即可得到鋸齒波的波形。程序設計如下:

運行上述程序,仿真結果如圖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

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

運行上述程序,仿真結果如圖3所示。

2.3 正弦波的輸出

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

程序設計如下:

運行上述程序,仿真結果如圖4所示。

圖4 正弦波的波形圖

3 結束語

本文在M ultisim軟件平臺上設計的可編程波形發生器,根據仿真結果證明硬件電路設計和軟件編程是正確的,能夠達到預期的設計目的。通過可編程波形發生器實例看出,M ultisim軟件應用于電路設計方便快捷,可以有效提高設計的質量和效率,這種設計手段具有一定的推廣價值。

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