波形發(fā)生器設(shè)計(jì)解析

1、五邑大學(xué)單片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目：波形發(fā)生器設(shè)計(jì)院 系信息學(xué)院專業(yè)電子信息工程學(xué)號(hào) 3112001979學(xué)生姓名 陳梓聰指導(dǎo)教師波形發(fā)生器設(shè)計(jì)摘要本文以STC89C51片機(jī)為核心設(shè)計(jì)了一個(gè)低頻函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。信號(hào)發(fā)生器采用數(shù)字波 形合成技術(shù)，通過(guò)硬件電路和軟件程相結(jié)合，可輸出自左義波形，如正弦波、方波、三角波、梯 形波及他任意波形，波形的頻率和幅度在一沱范國(guó)內(nèi)可任意改變。波形和頻率的改變通過(guò) 軟件控制，幅度的改變通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)。介紹了波形的生成原理、硬件電路和軟件部分的設(shè)汁 原理。該信號(hào)發(fā)生器具有體積小、價(jià)格低、性能穩(wěn)定、功能齊全的優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞：低頻信號(hào)發(fā)生器；單片機(jī)：D/A轉(zhuǎn)換-、設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一

2、個(gè)能產(chǎn)生正弦波、方波、三角波、梯形波、鋸齒波的波形發(fā)生器。二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、進(jìn)行硬件電路設(shè)計(jì)。2、編寫(xiě)程序，并進(jìn)行程序測(cè)試。3、利用單片機(jī)采用軟件設(shè)計(jì)方法產(chǎn)生五種波形。4、焊接電路，將程序下載到單片機(jī)，并用示波器對(duì)輸出程序進(jìn)行測(cè)試。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、工作原理：數(shù)字信號(hào)可以通過(guò)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，因此可通過(guò)產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)再轉(zhuǎn)換成模 擬信號(hào)的方法來(lái)獲得所需要的波形。89C51單片機(jī)本身就是一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)，具有組 成微型計(jì)算機(jī)的各部分部件：中央處理器CPU、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM.只讀存儲(chǔ)器ROM、 I/O接口電路、左時(shí)器/計(jì)數(shù)器以及串行通訊接口等，只要將89C51再配宜鍵盤(pán)及、數(shù)模轉(zhuǎn)換 及波

3、形輸岀、放大電路等部分，即可構(gòu)成所需的波形發(fā)生器，英信號(hào)發(fā)生器構(gòu)成系統(tǒng)框圖如 下圖所示。按鍵電路 單片機(jī) 波形ROM表數(shù)模轉(zhuǎn)換電路波形輸出 P3.1QDrl QrnP3 24NT0 P3PI .2PIP3.4/TOrl .4P3Pl 3Pl 7ATK51圖（2）4、數(shù)樓轉(zhuǎn)換電路由于單片機(jī)產(chǎn)生的是數(shù)字信號(hào)，要想得到所需要的波形，就要把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信 號(hào)，所以該文選用價(jià)格低廉、接口簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)換控制容易并具有8位分辨率的數(shù)模轉(zhuǎn)換器 DAC0832。DAC0832主要由8位輸入寄存器、8位DAC寄存器、8位D/A轉(zhuǎn)換器以及輸入 控制電路四部分組成。但實(shí)際上，DAC0832輸出的電量也不是真正能連續(xù)

4、可調(diào)，而是以英 絕對(duì)分辨率為單位增減，是準(zhǔn)模擬量的輸出。DAC0832是電流型輸出，在應(yīng)用時(shí)外接運(yùn)放 使之成為電壓型輸出。根據(jù)對(duì)DAC0832的數(shù)據(jù)鎖存器和DAC寄存器的不同的控制方式，DAC0832有三種工作方 式：直通方式、單緩沖方式和雙緩沖方式。本設(shè)計(jì)選用直通方式。DAC0832的數(shù)據(jù)口和單 片機(jī)的P2 口相連。CSDA：片選信號(hào)輸入線（選通數(shù)據(jù)鎖存器），低電平有效；WR：數(shù)據(jù)鎖存器寫(xiě)選通輸入線，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效。由ILE、CS、WR1的 邏輯組合產(chǎn)生LEI,當(dāng)LEI為髙電平時(shí)，數(shù)據(jù)鎖存器狀態(tài)隨輸入數(shù)據(jù)線變換，LEI的負(fù)跳 變時(shí)將輸入數(shù)據(jù)鎖存。CS23456789011

5、110ILI12D1 DWR?NDI3vccWR2XFERDI4DI5DIBDI7I0UT2I0UT120亙魚(yú)HZZEJ?4ZZZZ77VREFRFBGND圖（3）5、運(yùn)算放大電路和低通濾波電路LM324的5管腳與DACO832的（IOUT2） 12管腳相連，LM324的6管腳與DAC0832的 （IOUTD 11管腳相連,LM324的7管腳與DACO832的REF（9）管腳相連。LM324運(yùn)算放大器的作用是將DAC0832輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)VI,輸出端連了 一個(gè)低通濾波器。如果不加低通濾波器，也能夠生成波形，但是產(chǎn)生的信號(hào)會(huì)有毛刺，如果 加一個(gè)低通濾波器不僅能起到濾波的作用，還能起

6、到平滑的作用。低通濾波器的截止頻率 F=l/（2*pi*R3*C6h這里我們選擇R3為100歐姆的電阻,C6為104電容，截止頻率F=16KHZ。 實(shí)驗(yàn)表明，此時(shí)的輸出波形效果不錯(cuò)。圖(4)四、安裝調(diào)試1. 不通電，用萬(wàn)用表根據(jù)電路圖仔細(xì)檢查各線路連接是否正常。2. 首先是調(diào)試單片機(jī)部分，DA和運(yùn)算放大器芯片不接。用STC_ISP_V483軟件通過(guò)串口 下程序?？词欠窨梢哉Ｏ鲁绦?。3. 當(dāng)可以正常下程序時(shí)，給51單片機(jī)下一個(gè)讓所有I/O 口一會(huì)兒輸入0,延時(shí)，再輸岀1, 以此類推。用萬(wàn)用表測(cè)量各I/O 口得電壓是不是一會(huì)兒高，一會(huì)兒低。4. 安上DA和運(yùn)算放大器芯片，給單片機(jī)下一個(gè)輸岀正弦波

7、的測(cè)試程序，通過(guò)示波器看輸 出是否正常。5. 給單片機(jī)下一個(gè)完整的程序，分別按下SI、S2,看波形是否改變五、系統(tǒng)仿真波形 正弦波：三角波:方波:J、NNN、梯形波:六、實(shí)驗(yàn)結(jié)論基于單片機(jī)的信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)，這個(gè)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)中涉及到一個(gè)典型的控制過(guò)程。 通過(guò)單片機(jī)控制一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器DACO832產(chǎn)生所需要的電流，然后使用運(yùn)算放大器LM324 可以將英電流輸岀線性地轉(zhuǎn)換成電壓輸出，再將電壓經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器的放大，可以得到足夠 幅度的信號(hào)。通過(guò)程序的控制，可以產(chǎn)生一系列有規(guī)律的波形。這樣一個(gè)信號(hào)發(fā)生裝宜在控 制領(lǐng)域有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用范用。最終做出來(lái)的信號(hào)發(fā)生器滿足了題目中的所有要求：產(chǎn)生 五種波形。

8、正弦波、三角波、矩形波、鋸齒波、梯形波。參考文獻(xiàn)：1、劉煥成工程背景下的單片機(jī)原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì)第2版2、STC公司官方網(wǎng)頁(yè)下載資料3、郭天翔.新概念51單片機(jī)C語(yǔ)言教程入門(mén)、提高、開(kāi)發(fā)、拓展全.北京.電子 工業(yè)出版社2009. 1附錄：程序設(shè)計(jì)#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intvoid delay(uint);void delay l(uint);sbit cs=P3A2;sbit wr=P3A6;sbit keyl=PlA0; sbit key2二PIT; sbit key3=PlA2; sbit key4

9、=PlA3; sbit key5=PlA4; uchar j=0;uint a=0,b=0,c=0,d=0;uchar code tosinf 128=0x80,0x86,0x8c,0x92,0x9&0x9f,0xa5,0xab, 0xb0,0xb6、0xbc,0xc 1,0xc7,0xcc,0xd 1,0xd5, 0xda,0xde,0xe2,0xe6,0xea,0xed,0xf0,0xf3, 0xf6,0xf8,0xfa,0xfc,0xfd,0xfe,0xff,0xff, 0xff,0xff,0xff,0xfe,0xfd,0xfc,0xfa,0xf8, 0xf6.0xf3,0xf0,0xe

10、d,0xea,0xe6,0xe3,0xde, 0xda,0xd6,0xd 1,0xcc,0xc7Qxc 1,0xbc,0xb6, Oxb 1,Oxab,0xa5,0x9f,0x99,0x92,0x8c,0x86, 0x80,0x79,0x73,0x6d,0x67,0x61,0x5b,0x55, 0x4f,0x49,0x43,0x3e,0x39,0x33,0x2e,0x2a, 0x25,0x21,0x 1 d.Ox 19,0x 15,0x12,0xf,0xc,0x9, 0x7,0x5,0x3,0x2,0x 1,0x0,0x0,0x0,0x0.0x0, Ox 1,0x2,0x3,0x5,0x7,0

11、x9,0xcQxe,0x 12、0x 15, 0x18, Ox lc,0x20,0x25,0x29,0x2e,0x33,0x38, 0x3d,0x43,0x48,0x4e,0x54,0x5a,0x60,0x66, 0x6c,0x73,0x79;/*正弦波碼 */ void delay(uint z) 延時(shí)子程序uint ij;for(i=z;i0;i) for(j=110;j0;j-);void delay 1 (uint y)uint i;for(i=y;i0;i);void main()cs=0;wr=0;TMOD=0x01;TH0=(65535-10000)/256;TLO=(65535

12、-10000)%256;EA=1;ETO=1;while(l) if(keyl=O)/ 正弦波P2=tosinj; delayl(lOO);ifO=127)j=0; else j+;if(key2=O)/ 三角波if(a128)P2=a; delay(2);elseP2=255-a;delay(2);a+;if(a=255)a=0;1 if(key3=O)/ 方波TRO=1;if(b=10)P2=Oxff;if(b=20)b=0;P2=0;) if(key3=l)TRO=O;|if(key4=0) /鋸齒波if(c255) P2二c; delay;C+；if(c=255) c=0; P2=0;delayl(l);) if(key