摘要：在數(shù)字電路中，常常需要一種不需外加觸發(fā)脈沖就能夠產(chǎn)生具有一定頻率和幅度的矩形波電路，特別是要求頻率和占空比可調(diào)的這種電路，它就是多諧振蕩器。文章采用可編程控制器來(lái)設(shè)計(jì)完成該功能，它具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，完成方便，頻率和占空比用軟件就可調(diào)試，不需要對(duì)電路重新組裝的特點(diǎn)。
關(guān)鍵詞：多諧振蕩器；可編程控制器；頻率和占空比可調(diào)

0 引言
    可編程控制器在我國(guó)的應(yīng)用已有二十幾年的歷史，隨著目前生產(chǎn)自動(dòng)化水平的提高，以及各種系統(tǒng)的需要，可編程控制器以其外部電路簡(jiǎn)單、模塊化結(jié)構(gòu)、可靠性高，尤其可以通過(guò)方便地編制和修改軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)順序控制的功能等特點(diǎn)，在各行各業(yè)中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。在各類數(shù)字和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，都離不開多諧振蕩器，雖然市場(chǎng)上有許許多多種多諧振蕩器，但功能卻各不相同。本文以日本三菱公司型號(hào)為FX2-24MR的可編程控制器為例進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，并仿真驗(yàn)證，設(shè)計(jì)了一款用可編程控制器構(gòu)成的多諧振蕩器。與普通振蕩器相比，本設(shè)計(jì)有以下幾方面優(yōu)勢(shì)：a．構(gòu)成簡(jiǎn)單，具有通用性。改變程序和接線又可作其它用途；b．程序編寫簡(jiǎn)單，易于理解和掌握；c．通過(guò)軟件改變參數(shù)就可很方便地獲得想要的頻率和占空比。

1 設(shè)計(jì)
    首先我們以一個(gè)具體工作任務(wù)為目標(biāo)，看看整個(gè)多諧振蕩器的設(shè)計(jì)全過(guò)程。該具體工作任務(wù)為設(shè)計(jì)一個(gè)頻率為f=0．4Hz，占空比q=40％的多諧振蕩器。
    我們采用狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖SFC來(lái)實(shí)施這一工作任務(wù)。
    (1)通過(guò)工作任務(wù)計(jì)算波形的周期T以及波形的高電平持續(xù)時(shí)間t1、低電平持續(xù)時(shí)間t2。周期按計(jì)算公式T=1／f=1／0．4=2．5s完成，t1和t2按占空比公式q=t1／(t1+t2)和t1+t2=T完成。將T=2．5s和q=40％代入到以上兩個(gè)公式中，求解這個(gè)二元一次方程組，得到t1=1s，t2= 1．5s。
    現(xiàn)在我們的工作任務(wù)變?yōu)橐@得一個(gè)方波，它的高電平持續(xù)時(shí)間為1s，低電平持續(xù)時(shí)間為1．5S。即波形如圖1所示。

    (2)采用狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖SFC時(shí)，起始狀態(tài)元件選擇S0，中間狀態(tài)元件選擇S20。高電平持續(xù)時(shí)間繼電器采用T0，低電平持續(xù)時(shí)間繼電器采用T1，它們的時(shí)間參數(shù)根據(jù)規(guī)則分別設(shè)置為K10和K15。據(jù)此我們可以畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖SFC，如圖2所示。

    將狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖SFC變?yōu)榭梢詫?shí)施的梯形圖軟件后，我們就可以將它寫入到計(jì)算機(jī)里面去了。由圖2的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖得到的梯形圖軟件如圖3所示。

2 I／O分配表
    根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)控制所需的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)，分配可編程控制器的輸入與輸出點(diǎn)，見(jiàn)表1。

3 可編程控制器多諧振蕩器實(shí)施的接線圖
    可編程控制器多諧振蕩器的實(shí)施最終要反映到三菱 FX2-24MR型可編程控制器的輸入／輸出接線上，圖4為可編程控制器多諧振蕩器實(shí)施的接線圖。SB1為啟動(dòng)按鈕，SB2為停止按鈕，24V直流電源為可編程控制器外加的直流電源。

4 運(yùn)行觀察
    根據(jù)所設(shè)計(jì)的可編程控制器多諧振蕩器梯形圖，采用型號(hào)為FX2-24MR的可編程控制器，把可編程控制器方式開關(guān)置于運(yùn)行“SHOP”檔，通過(guò)計(jì)算機(jī)及數(shù)據(jù)線把程序?qū)懭氲娇删幊炭刂破髦?，再把可編程控制器方式開關(guān)置于運(yùn)行“RUN”檔，合上X0，我們會(huì)看到與Y0聯(lián)接的指示燈亮1s后熄滅，緊接著與Y1連接的指示燈亮1．5s后再熄滅，以后交替循環(huán)進(jìn)行，按X1可結(jié)束工作任務(wù)，從而達(dá)到工作任務(wù)所設(shè)計(jì)的要求。實(shí)際運(yùn)用時(shí)，將指示燈更換成負(fù)載就可以正常工作了，Y0輸出頻率為f、占空比為q的方波，Y1輸出頻率為f、占空比為(1-q)的方波。

5 擴(kuò)展小結(jié)
    當(dāng)我們需要任意頻率f、任意占空比q的方波，我們只需改變圖2和圖3軟件中的時(shí)間繼電器T0、T1的參數(shù)就可以實(shí)現(xiàn)。方法如下：
    將f和q代入公式
   
    計(jì)算出t1=q／f，t2=(1-q)／f。T0時(shí)間繼電器中的參數(shù)K就選擇計(jì)算出來(lái)的t1×10，T1時(shí)間繼電器中的參數(shù)K就選擇計(jì)算出來(lái)的t2×10，修改好這二個(gè)參數(shù)后再按前面所敘述的方法將程序?qū)懭氲?strong>可編程控制器中運(yùn)行，我們所要求的結(jié)果就可以實(shí)現(xiàn)了。