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        基于AT89C51單片機的函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計與實現(xiàn)

        2021-09-10 07:22:44胡浩天
        科技研究 2021年14期
        關(guān)鍵詞:正弦波方波數(shù)碼管

        摘要:本系統(tǒng)利用單片機AT89C51采用程序設(shè)計方法產(chǎn)生波形,再通過D/A轉(zhuǎn)換器DAC0808將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號,最終由7SEG-MPS8-CC顯示出來。通過按鍵來控制三種波形的類型選擇、頻率和幅度的變化,并通過數(shù)碼管顯示其各自的類型以及幅度和頻率的大小。可產(chǎn)生方波,三角波,正弦波,具有數(shù)字顯示輸出信號頻率和電壓幅值功能,其正弦波、三角波頻率調(diào)節(jié)范圍:0.1-50HZ 輸出幅值:1.0-1.5V,方波頻率調(diào)節(jié)范圍:1Hz-1KHz 輸出幅值:5V。

        關(guān)鍵詞:函數(shù)發(fā)生器、單片機、D/A轉(zhuǎn)換器、7SEG-MPS8-CC

        1 電路設(shè)計原理介紹

        該系統(tǒng)采用AT89C51單片機作為主控制系統(tǒng);采用DAC0808為數(shù)模轉(zhuǎn)換器;采用7SEG-MPS8-CC數(shù)碼管作為顯示器件。

        利用單片機AT89C51采用程序設(shè)計方法產(chǎn)生三角波、正弦波、矩形波三種波形,再通過D/A轉(zhuǎn)換器DAC0808將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號,最終由7SEG-MPS8-CC顯示出來。通過按鍵來控制三種波形的類型選擇、頻率和幅度的變化,并通過數(shù)碼管顯示其各自的類型以及幅度和頻率的大小。系統(tǒng)大致包括按鍵控制電路部分、數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路部分以及顯示電路部分三部分。

        2 主要元件及電路介紹

        2.1 AT89C51介紹

        AT89C51提供以下標準功能:2K字節(jié)閃速存儲器,128字節(jié)RAM,15根I/O口,兩個16位定時器,一個五向量兩級中斷結(jié)構(gòu),一個全雙工串行口,一個精密模擬比較器以及兩種可選 的軟件節(jié)電工作方式。空閑方停止CPU工作但允許RAM、定時器/計數(shù)器、串行工作口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM內(nèi)容但振蕩器停止工作并禁止有其它部件的工作到下一個硬件復位。

        2.2 DAC0808數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片介紹

        DAC0808是8位數(shù)模轉(zhuǎn)換集成芯片,電流輸出,穩(wěn)定時間為150ns,驅(qū)動電壓±5V,33mW。DAC0808可以直接和TTL,DTL和CMOS邏輯電平相兼容。

        2.2 數(shù)碼管介紹

        數(shù)碼管是一種半導體發(fā)光器件,其基本單元是發(fā)光二極管。數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管,八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個發(fā)光二極管單元(多一個小數(shù)點顯示);按能顯示多少個“8”可分為1位、2位、4位等等數(shù)碼管;按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極(COM)的數(shù)碼管,共陽數(shù)碼管在應用時應將公共極COM接到+5V,當某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時,相應字段就點亮,當某一字段的陰極為高電平時,相應字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極(COM)的數(shù)碼管,共陰數(shù)碼管在應用時應將公共極COM接到地線GND上,當某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時,相應字段就點亮,當某一字段的陽極為低電平時,相應字段就不亮。

        3 使用說明

        本函數(shù)信號發(fā)生器由AT89C51單片機及按鍵、數(shù)模轉(zhuǎn)換及波形輸出等部分構(gòu)成,可產(chǎn)生三種波形,方波,三角波,正弦波,具有數(shù)字顯示輸出信號頻率和電壓幅值功能,其正弦波、三角波頻率調(diào)節(jié)范圍:0.1-50HZ 輸出幅值:1.0-1.5V,方波頻率調(diào)節(jié)范圍:1Hz-1KHz 輸出幅值:5V。

        (1)開機:打開電源,機器進入初始化狀態(tài),此時輸出正弦波。

        (2)其中7個按鍵引出的7個線分別接單片機的P1.0—P1.7口,KEY1用來切換輸出波形,初始輸出正弦波,按一次改為輸出三角波,再按一次改為輸出方波,KEY2和KEY3用來調(diào)節(jié)頻率的加1減1,KEY4和KEY5用來調(diào)節(jié)頻率的加0.1減0.1,KEY6和KEY7用來調(diào)節(jié)振幅的加減。當按KEY2時輸出波形的頻率增加1,按KEY3時輸出波形的頻率減小1,當按KEY4時輸出波形的頻率增加0.1,按KEY5時輸出波形的頻率減小0.1。當按KEY6時輸出波形的幅度增加0.1,按KEY7時輸出波形的幅度減小0.1。

        參考文獻

        [1]周旭欣,周淇.單片機原理及應用[M].北京:北京航空航天大學出版社,2016.157~275

        [2]Guiyun Tian.Foumdation and Application pf Microcontroller[M].北京:高等教育出版社,2018.46~89

        作者簡介:胡浩天 2001 男 漢族 江西高安 本科在讀 南昌航空大學 330063

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