陳李仁+彭森

摘 要：波形發(fā)生器是一種常用的信號源，廣泛地應用于電子電路、自動控制系統(tǒng)和教學實驗等領域。本文所研究的信號發(fā)生器采用單片機和DAC0832結(jié)合起來，通過數(shù)字電子電路向模擬電路轉(zhuǎn)化，該系統(tǒng)雖然性能指標不如標準產(chǎn)品，但是它體積小，成本低，便于攜帶等特點，亦可作為電子隨身設備之一。本次實驗將由AT89C51單片機和DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換器構(gòu)成波形發(fā)生器，此波形發(fā)生器可產(chǎn)生方波、三角波、鋸齒波、梯形波、階梯波等多種波形，波形的幅值可以用程序進行改變，并可根據(jù)需要選擇單極性輸出，具有線路簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、價格低廉、性能優(yōu)越等優(yōu)點。在本設計的基礎上，加上按鍵用來更改不同波形之間的切換，實現(xiàn)不同波形的輸出。

關鍵詞：波形發(fā)生器；數(shù)模轉(zhuǎn)換；波形輸出

1 引言

波形的產(chǎn)生是通過AT89C51單片機執(zhí)行某一波形發(fā)生程序，向DAC0832轉(zhuǎn)換器的輸入端按一定的規(guī)律發(fā)生數(shù)據(jù)，從而在D/A轉(zhuǎn)換電路的輸出端得到相應的電壓波形。

AT89C51單片機的最小系統(tǒng)有三種聯(lián)接方式。一種是兩級緩沖器型，即輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過兩級緩沖器型，即輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過兩級緩沖器后，送D/A轉(zhuǎn)換電路。第二種是單級緩沖器型，輸入數(shù)據(jù)經(jīng)輸入寄存器直接送入DAC寄存器，然后送D/A轉(zhuǎn)換電路。第三種是兩個緩沖器直通，輸入數(shù)據(jù)直接送D/A轉(zhuǎn)換電路進行轉(zhuǎn)換，本設計采用單緩沖方式。

2 系統(tǒng)硬件及組成

2.1 系統(tǒng)硬件設計

本系統(tǒng)提供了五種不同的波形輸出，通過五個按鍵控制相應的方波，鋸齒波，三角波、梯形波和階梯波。每次只能有一個鍵按下，沒有按鍵按下時沒有波形產(chǎn)生，按鍵輸入信號給單片機，單片機對按鍵的情況進行處理，例如第一個按鍵按下時，系統(tǒng)需要產(chǎn)生一個方波，那么單片機循環(huán)輸出0和1，那么通過DAC0832就通過運放循環(huán)輸出高低電平，這樣系統(tǒng)就能夠輸出方波，同樣的道理，鋸齒波、三角波、梯形波和階梯波的產(chǎn)生也可以采用相似的道理。

本設計的硬件系統(tǒng)分為三個模塊：單片機系統(tǒng)模塊，DA轉(zhuǎn)換模塊，軟件設計模塊。

3 系統(tǒng)軟件設計原理框圖

3.1 原理框圖如圖1所示：

3.2 方波的實現(xiàn)過程

此波形的實現(xiàn)只需開始的時候設置一個初值然后直接輸出這個值就行了，輸出一段時間后，然后再重新置一個數(shù)據(jù)，然后再輸出這個數(shù)據(jù)一段時間，但是此時的時間一定要等于前面那段時間。這樣才是一個方波，如果兩個時間不相同，那就相當于一個脈沖波了。

3.3 三角波的實現(xiàn)過程

三角波的實現(xiàn)是設置一個初值，然后進行加數(shù)，同樣是加到某個數(shù)之后再進行減數(shù)，減到初值之后就再返回到先前的操作。此程序輸入的VREF的電壓是+5V，因此該波形輸出的最大頻率是初值為00H和最終值為0FFH，且步數(shù)為1，這樣輸出的波形是最大的。

3.4 鋸齒波的實現(xiàn)過程

鋸齒波的實現(xiàn)過程是首先定義一個初值然后進行加法操作，加的步數(shù)的多少則根據(jù)要求的頻率來進行。然后加到某個數(shù)之后就再重新設置為初值，再重復執(zhí)行剛剛的操作，如此循環(huán)下去。在本程序中初值為00H.最大值為OFFH。

4 結(jié)論

1、晶振電路實現(xiàn)了模擬時鐘信號的輸出。

2、復位電路實現(xiàn)了電路的手動復位和按鍵復位的結(jié)合。

3、DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換電路實現(xiàn)了電壓的輸入與模擬波形的產(chǎn)生。

4、單極性緩沖電路實現(xiàn)了波形的輸出。

5、通過調(diào)節(jié)變阻器的分壓將電壓輸入VREF端口，進行特定波形的幅值調(diào)節(jié)。

6、實驗程序完成了五種波形的產(chǎn)生，通過按鍵的切換進行各個波形的輸出，每當一次按鍵被按下，相應的波形輸出。

參考文獻

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[3].周潤景. 基于proteus的電路及單片機設計與仿真[M].北京：北京航空航天大學出版社， 2010

[4].郭天祥. 51單片機C語言教程[M].北京：電子工業(yè)出版社， 2009

作者簡介

陳李仁， 邵陽學院魏源國際學院電子科學與技術專業(yè)學生

彭森， 邵陽學院信息工程系教師