基于8051單片機(jī)的波形發(fā)生器設(shè)計(jì)

1、基于8051單片機(jī)的波形發(fā)生器設(shè)計(jì)第1頁(yè)，共13頁(yè)基于基于80518051單片機(jī)的波形發(fā)生器設(shè)計(jì)單片機(jī)的波形發(fā)生器設(shè)計(jì)摘要：摘要：波形發(fā)生器是能夠產(chǎn)生大量的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)和用戶定義信號(hào)，并保證高精度、高穩(wěn)定性、可重復(fù)性和易操作性的電子儀器。本系統(tǒng)是基于AT89C51單片機(jī)的數(shù)字式低頻信號(hào)發(fā)生器，采用AT89C51單片機(jī)作為控制核心，外圍采用數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路（DAC0832）、運(yùn)放電路（LM324）、按鍵和8位數(shù)碼管等。通過(guò)按鍵控制可產(chǎn)生方波、

2、三角波、正弦波等，同時(shí)用數(shù)碼管顯示其對(duì)應(yīng)的頻率。介紹DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)原理和使用方法，AT89C51的基礎(chǔ)理論，以及與設(shè)計(jì)電路有關(guān)的各種芯片。文中著重介紹了如何利用單片機(jī)控制DA轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生上述信號(hào)的硬件電路原理和軟件編程原理，其設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、性能優(yōu)好，可用于多種需要低頻信號(hào)的場(chǎng)所，具有一定的實(shí)用性。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：AT89C51，DAC0832，LM324一引言引言波形發(fā)生器也稱函數(shù)發(fā)生器，作為實(shí)驗(yàn)信號(hào)源，是現(xiàn)今各種電子電路實(shí)驗(yàn)

3、設(shè)計(jì)應(yīng)用中必不可少的儀器設(shè)備之一。目前，市場(chǎng)上常見的波形發(fā)生器多為純硬件設(shè)計(jì)而成，且波形種類有限，多為鋸齒波，正弦波，方波，三角波等波形，而且這種電路存在波形質(zhì)量差，控制難，可調(diào)范圍小，電路復(fù)雜和體積大等缺點(diǎn)。在科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐中，如工業(yè)過(guò)程控制，生物醫(yī)學(xué)，地震模擬機(jī)械振動(dòng)等領(lǐng)域常常要用到低頻信號(hào)源，而由硬件電路構(gòu)成的低頻信號(hào)其性能難以令人滿意，而且由于低頻信號(hào)源所需的很大。大電阻，大電容在制作上有困難，參數(shù)的精度也難以保證。體積大，

4、漏電，損耗顯著更是RC致命的弱點(diǎn)。二功能分析和方案論證與比較功能分析和方案論證與比較依據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求選取不同的設(shè)計(jì)方案，波形發(fā)生器的具體指標(biāo)要求也有所不同。通常，波形發(fā)生器需要實(shí)現(xiàn)的波形有正弦波、方波、三角波和鋸齒波，有些場(chǎng)合可能還需要任意波形的產(chǎn)生。各種波形指標(biāo)有：波形的頻率、幅度要求，頻率穩(wěn)定度，準(zhǔn)確度等。對(duì)于不同波形，具體的指標(biāo)要求也會(huì)有所差異，例如，占空比是脈沖波形特有的指標(biāo)。波形發(fā)生器的設(shè)計(jì)方案多種多樣，大致可以分為三大類：

5、純硬件設(shè)計(jì)法、純軟件設(shè)計(jì)法和軟硬件結(jié)合設(shè)計(jì)法。1方案一方案一在波形發(fā)生器設(shè)計(jì)純硬件法的早期，波形發(fā)生器的設(shè)計(jì)主要是采用運(yùn)算放大器加分立元件來(lái)實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)的波形比較單一，主要為正弦波、方波和三角波。工作原理相對(duì)簡(jiǎn)單：首先是產(chǎn)生正弦波，然后通過(guò)波形變換(正弦波通過(guò)比較器產(chǎn)生方波，方波經(jīng)過(guò)積分器變?yōu)槿遣?實(shí)現(xiàn)方波和三角波。在各種波形后加上一級(jí)放大電路，可以使輸出波形的幅度達(dá)到要求，通過(guò)開關(guān)電路實(shí)現(xiàn)不同輸出波形的切換，改變電路的具體參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)

6、頻率、幅度和占空比的改變。通過(guò)對(duì)電路結(jié)構(gòu)的優(yōu)化及所用元器件的嚴(yán)格選取可以提高電路的頻率穩(wěn)定性和準(zhǔn)確度。純硬件法中，正弦波的設(shè)計(jì)是基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)方法也比較多，電路形式一般有LC、RC和石英晶體振蕩器三類。LC振蕩器適宜于產(chǎn)生幾兆赫茲至幾百兆赫茲的高頻信號(hào)；石英晶體振蕩器能產(chǎn)生幾千赫茲至幾百兆赫茲的高頻信號(hào)且穩(wěn)定度高；對(duì)于頻率低于幾兆赫茲，特別是在幾百赫茲時(shí)，常采用RC振蕩電路。RC振蕩電路又分為文氏橋振蕩電路、雙T網(wǎng)絡(luò)式和移相式振蕩電路等類型

7、。其中，以文氏橋振蕩電路最為常用。目前，實(shí)現(xiàn)波形發(fā)生器最簡(jiǎn)單的方法是采用單片集成的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。它是將產(chǎn)生各種波形的功能電路集成到一個(gè)集成電路芯片里，外加少量的電阻、電容元件來(lái)實(shí)現(xiàn)。采用這種方法的突出優(yōu)勢(shì)是電路簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)方便，精度高，性能優(yōu)基于8051單片機(jī)的波形發(fā)生器設(shè)計(jì)第3頁(yè)，共13頁(yè)AT89C51單片機(jī)的最小系統(tǒng)有三種連接方式。一種是兩級(jí)緩沖器型，即輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)兩級(jí)緩沖器后，送入DA轉(zhuǎn)換電路。第二種是單級(jí)緩沖器型，即輸入數(shù)據(jù)經(jīng)輸

8、入寄存器直接送入DAC寄存器中，然后再送入DA轉(zhuǎn)換電路。第三種是兩個(gè)緩沖器直通，輸入數(shù)據(jù)直接送入DA轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換。本電路仿真的總圖如下：圖2系統(tǒng)電路1MCS51MCS51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)典型的MCS51單片機(jī)芯片集成了以下幾個(gè)基本組成部分。一個(gè)8位的CPU?；騿卧獌?nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM）。B128B256或片內(nèi)程序存儲(chǔ)器（ROM或EPROM）。KB4KB84個(gè)8位并行IO接口P0~P3。兩個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)器。5個(gè)中斷源的中斷