本文設(shè)計(jì)并制作了一種便于模擬汽車電磁閥實(shí)際工作狀態(tài)的電源。根據(jù)電磁閥在汽車中的工作要求，對電磁閥在各種工作狀態(tài)下的質(zhì)量要求進(jìn)行模擬測試。同時(shí)解決測試出口電磁閥產(chǎn)品性能指標(biāo)的難題，為我國電磁閥的出口產(chǎn)品提供必要的技術(shù)性能測試設(shè)備。電磁閥在現(xiàn)代汽車中應(yīng)用十分廣泛，電磁閥的性能與汽車的性能緊密相關(guān)。施加到電磁閥的電源在實(shí)際工作時(shí)的狀態(tài)是異常復(fù)雜的，主要表現(xiàn)在電磁閥電源的電壓幅度、頻率、占空比的復(fù)雜性和隨機(jī)性。為了保證電磁閥出廠的質(zhì)量，本文設(shè)計(jì)并制作了一種便于模擬汽車電磁閥實(shí)際工作狀態(tài)的電源。根據(jù)電磁閥在汽車中的工作要求，對電磁閥在各種工作狀態(tài)下的質(zhì)量要求進(jìn)行模擬測試。同時(shí)解決測試出口電磁閥產(chǎn)品性能指標(biāo)的難題，為我國電磁閥的出口產(chǎn)品提供必要的技術(shù)性能測試設(shè)備。

　　系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理

　　如圖1所示，整個(gè)系統(tǒng)包括單片機(jī)、I／O擴(kuò)展電路、D／A轉(zhuǎn)換電路、PWM產(chǎn)生電路、頻率選擇電路、光電隔離和驅(qū)動(dòng)電路及鍵盤和顯示電路。系統(tǒng)以單片機(jī)為控制中心，采用DDS芯片AD9851和PWM控制芯片SG3525為波形發(fā)生設(shè)備，采用8255A擴(kuò)展單片機(jī)外圍接口作為三路D／A轉(zhuǎn)換電路數(shù)據(jù)輸入口，三路模擬電壓分別用于控制頻率、占空比和幅度。通過單片機(jī)處理數(shù)據(jù)控制波形發(fā)生設(shè)備輸出信號的頻率和占空比，再通過后級的頻率選擇電路和光耦隔離與驅(qū)動(dòng)電路，實(shí)現(xiàn)輸出頻率、占空比和幅度可調(diào)的PWM信號。此外，人機(jī)接口采用鍵盤和LCD顯示，通過RS 232串口進(jìn)行通信后，由PC機(jī)實(shí)現(xiàn)。

　　信號產(chǎn)生與控制電路

　　系統(tǒng)要求產(chǎn)生頻率在O～25 000 Hz之間占空比可調(diào)的PWM信號，采用PWM控制芯片SG3525可以很方便地產(chǎn)生頻率和占空比獨(dú)立可調(diào)的PWM信號，但由于SG3525在150 Hz以下頻率極不穩(wěn)定，因此需要將信號分為兩個(gè)頻率段進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中低頻段為O～200 Hz，采用AD9851作為信號發(fā)生器，高頻段為200～25 000 Hz，采用SG3525作為信號發(fā)生器。

　　低頻段PWM信號產(chǎn)生電路

　　AD9851 是高集成度的直接數(shù)字頻率合成器，該器件頻帶寬、頻率與相位均可控。其主要組成為：相位累加器、相位相加器、波形存儲(chǔ)器、數(shù)字相乘器和D／A 轉(zhuǎn)換器?；竟ぷ鳛椋涸诓蓸訒r(shí)鐘信號的控制下，通過由頻率碼控制的相位累加器輸出相位碼，將存儲(chǔ)于只讀存儲(chǔ)器中的波形量化采樣數(shù)據(jù)值按一定的規(guī)律讀出，經(jīng) D／A轉(zhuǎn)換和低通濾波后輸出正弦信號。

　　低頻段信號產(chǎn)生電路如圖2所示，設(shè)計(jì)電路中，AD9851外接30 MHz有源晶振作為參考頻率源。單片機(jī)與AD9851采用高速并行接口工作方式，以AT89C55的引腳P1．0～P1．7作為AD9851的并行數(shù)據(jù)輸入端口，P2．O，P2．1，P2．2作為I／O口輸出數(shù)據(jù)對AD9851的RESET，F(xiàn)Q_UD，W_CLK進(jìn)行控制。AD9851輸出頻率可變的方波送到單片機(jī)外部中斷INT0，P2．3為低頻PWM信號輸出端口。單片機(jī)具體輸入方式為：有效復(fù)位信號RESET使輸入數(shù)據(jù)地址指針指向第1個(gè)輸入寄存器，W_CLK上升沿寫入第1組8位數(shù)據(jù)，指針指向下一個(gè)輸入寄存器。連續(xù)5個(gè)W_CLK上升沿完成全部40位控制數(shù)據(jù)的輸入。此后WCLK信號上升沿?zé)o效。FQ_UD上升沿到來時(shí)這40位控制數(shù)據(jù)由輸入寄存器寫入頻率，相位控制寄存器，更新輸出頻率和相位，同時(shí)把地址指針復(fù)位到第1個(gè)輸入寄存器，等待下一組新數(shù)據(jù)的寫入。

　　AD9851 首先通過IOUT引輸出頻譜純凈的正弦信號，輸出經(jīng)外部無源低通濾波后，由引腳VINP進(jìn)入AD9851內(nèi)部高速比較器，最后由引腳 VOUTN輸出得到穩(wěn)定性很好的方波。將方波引入單片機(jī)外部中斷引腳，中斷設(shè)置為下降沿觸發(fā)，將單片機(jī)端口P2．3設(shè)置為低頻PWM信號輸出端。如圖3所示，P2．3口輸出頻率與INT0一致，占空比可調(diào)的矩形波。

　　具體控制占空比過程如下：單片機(jī)進(jìn)入外部中斷之后，將P2．3置高電平，延時(shí)一段時(shí)間t，再將P2．3置低電平。這樣P2．3口就輸出占空比q％=t／T的矩形波，通過改變延時(shí)t就能改變占空比，延時(shí)函數(shù)如下：單片機(jī)晶振為12 MHz時(shí)，此函數(shù)延時(shí)8c μs，假設(shè)AD9851輸出頻率為f的方波送給INT0。由于本設(shè)計(jì)低頻率段在0～200 Hz范圍內(nèi)，AD9851送給外部中斷引腳的方波周期比較大，因此采用上述方法可以比較精確地控制q在O～100內(nèi)變化，輸出比較理想的頻率占空比獨(dú)立可調(diào)的低頻PWM信號。