1、一种 020Hz 超低频信号发生器的设计与实现1 引 言 雷达的天线控制系统是一个自动调整系统，其任务是使天线自动跟踪目标。目标(例如：飞机等)在空间瞬时坐标的倍息，就是雷达天线控制系统的输入量。要实现对雷达天线控制系统的性能测试，必须对目标信息进行模拟，为此，我们设计了一种单片机控制下的超低频信号发生器，用其产生频率和幅度都能改变的正弦信号模拟不同的目标信息。该超低频 信号发生器采用了主一从式双 CPU 结构，通过串行通信方式将两个 CPU 联系起来。从CPU 控制产生 020Hz 频率变化的正弦信号，主 CPU 控制所产生信号的幅度，并且充分地利用了单片机强大的程序控制和计算功能，采用查表
2、的方法利用软件生成了正弦信号，从而大大地节省了硬件开销，动态地实现了目标信息的模拟。2 超低频信号发生器硬件 组成及工作过程超低频信号发生器的硬件结构框图如图 1 所示。三要由以下部分组成：双机通信部分：实现主从 CPU 的串行通信。D/A 转换电路；把 8031 从单片机送来的正弦二进制数码变成正弦电压，其幅度由 D/A 转换器 2 所输出的参考电压控制。正 弦信号 的幅度控制电路：在 8031 主单片机控制的控制下产生一定幅度范围内的参考电压。功率 放大 z 把 D/A 变换送来的正弦电压进行功率放大，驱动雷达天线转动。其工作过程是：由从 CPU 查询频率存储单元( 存放信号频率值)，并开
3、始执行信号生成程序 ，通过 D/A 转换器 1 和两级运算放大器，将数字量变成模拟量，从而得到超低频的正弦信号，其正弦信号的幅度控制由主 CPU 控制 D/A 转换器 l 的参考电压，从而实现正弦信号幅度的控制，正弦信号的频率通过主一从 CPU 的串行通信由主 CPU 预置到从 CPU 的频率存储器单元。3 超低频信号发生器的硬件电路设计3.1 双机通信部分超低频信号发生器由两个 CPU 控制，主、从 CPU 都以 MCS 一 51 系列单片机 8031 为核心，配以锁存器 74LS373、和 EPROM27128 构成单片机最小系统。从 CPU 主要是产生正弦信号，经过 D/A 转换和运算放
4、大器，信号形成后经过一级功率放大送到雷达天控系统的相敏检波器，其正弦信号的幅度、频率均受主 CPU 的控制。主 CPU 和从 CPU 之间的通信采用串行通信，通信方式为异步通信，引脚是 10(RXD)和 110(TXD)，一个是接收，一个是发送。在本系统中主 CPU 通过串行通信控制从 CPU， 初始化串行口工作方式 1，波特率为 1200baud。3.2 数模(D/A)转换部分D/A 转换部分选用的是 DAC0832。DAC0832 是 CMOS 工艺制造的 8 位单片 D/A 转 换器，属于 R-2RT 型电阻网络的 8 位 D/A 转换器，建立时间 150ms，为电流输出型，并且片内带输
5、入数字锁存器。DAC0832 与 8031 接成的是单缓冲方式，由于 DAC0832 是电流输出，而我们用的是模拟电压，在这种情况下，要将输出的电流转换成电压，转换电路接成同相电压输出形式，其输出电压 Vout=IR(1+R2/R1)。在 D/A 转换电路中，ILE 接+5V，片选信号 CS 和转换控制信号 XFER 都通过 非门连到 P2.7，这样输出寄存器和 DAC 寄存器地址都是 7000H，“写”选通线 WR1 和 WR2 都和 8031 的“写”信号线连接，CPU 对 0832 执行一次“写”操作，把一个数据直接写入 DAC 寄存器，DAC0832 的输出模拟信号随之对应变化。这样，由 CPU 送来的数据 SD0SD7，通过 DAC0832 转换成电流输出，由 R4、R5 等将电流信号转换成电压信号，经反 相放大使得到了所需要的超低频正弦信号。
