基于單片機(jī)波形發(fā)生器的設(shè)計(jì)

1、    基于單片機(jī)波形發(fā)生器的設(shè)計(jì)    陳李仁+彭森摘 要：波形發(fā)生器是一種常用的信號(hào)源，廣泛地應(yīng)用于電子電路、自動(dòng)控制系統(tǒng)和教學(xué)實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域。本文所研究的信號(hào)發(fā)生器采用單片機(jī)和dac0832結(jié)合起來(lái)，通過(guò)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(biāo)不如標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，但是它體積小，成本低，便于攜帶等特點(diǎn)，亦可作為電子隨身設(shè)備之一。本次實(shí)驗(yàn)將由at89c51單片機(jī)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(jìn)行改變，并可根據(jù)需要選擇單極性輸出，具有線路簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、價(jià)格低廉

2、、性能優(yōu)越等優(yōu)點(diǎn)。在本設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，加上按鍵用來(lái)更改不同波形之間的切換，實(shí)現(xiàn)不同波形的輸出。關(guān)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(guò)at89c51單片機(jī)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(yīng)的電壓波形。at89c51單片機(jī)的最小系統(tǒng)有三種聯(lián)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)緩沖器型，即輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)兩級(jí)緩沖器后，送d/a轉(zhuǎn)換電路。第二種是單級(jí)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(gè)緩沖器直通，輸入數(shù)據(jù)直接送d/a轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換，本設(shè)計(jì)采用單緩沖

3、方式。2 系統(tǒng)硬件及組成2.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)提供了五種不同的波形輸出，通過(guò)五個(gè)按鍵控制相應(yīng)的方波，鋸齒波，三角波、梯形波和階梯波。每次只能有一個(gè)鍵按下，沒(méi)有按鍵按下時(shí)沒(méi)有波形產(chǎn)生，按鍵輸入信號(hào)給單片機(jī)，單片機(jī)對(duì)按鍵的情況進(jìn)行處理，例如第一個(gè)按鍵按下時(shí)，系統(tǒng)需要產(chǎn)生一個(gè)方波，那么單片機(jī)循環(huán)輸出0和1，那么通過(guò)dac0832就通過(guò)運(yùn)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(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)分為三個(gè)模塊：?jiǎn)纹瑱C(jī)系統(tǒng)模塊，da轉(zhuǎn)換模塊，軟件設(shè)計(jì)模塊。3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)原理框圖3.1 原理框圖如圖1所示：3.2 方波的實(shí)現(xiàn)過(guò)程此

4、波形的實(shí)現(xiàn)只需開(kāi)始的時(shí)候設(shè)置一個(gè)初值然后直接輸出這個(gè)值就行了，輸出一段時(shí)間后，然后再重新置一個(gè)數(shù)據(jù)，然后再輸出這個(gè)數(shù)據(jù)一段時(shí)間，但是此時(shí)的時(shí)間一定要等于前面那段時(shí)間。這樣才是一個(gè)方波，如果兩個(gè)時(shí)間不相同，那就相當(dāng)于一個(gè)脈沖波了。3.3 三角波的實(shí)現(xiàn)過(guò)程三角波的實(shí)現(xiàn)是設(shè)置一個(gè)初值，然后進(jìn)行加數(shù)，同樣是加到某個(gè)數(shù)之后再進(jìn)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(shí)現(xiàn)過(guò)程鋸齒波的實(shí)現(xiàn)過(guò)程是首先定義一個(gè)初值然后進(jìn)行加法操作，加的步數(shù)的多少則根據(jù)要求的頻率來(lái)進(jìn)

5、行。然后加到某個(gè)數(shù)之后就再重新設(shè)置為初值，再重復(fù)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(shí)現(xiàn)了模擬時(shí)鐘信號(hào)的輸出。2、復(fù)位電路實(shí)現(xiàn)了電路的手動(dòng)復(fù)位和按鍵復(fù)位的結(jié)合。3、dac0832數(shù)模轉(zhuǎn)換電路實(shí)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(shí)現(xiàn)了波形的輸出。5、通過(guò)調(diào)節(jié)變阻器的分壓將電壓輸入vref端口，進(jìn)行特定波形的幅值調(diào)節(jié)。6、實(shí)驗(yàn)程序完成了五種波形的產(chǎn)生，通過(guò)按鍵的切換進(jìn)行各個(gè)波形的輸出，每當(dāng)一次按鍵被按下，相應(yīng)的波形輸出。參考文獻(xiàn)1 江世明，黃同成. 單片機(jī)原理及應(yīng)用m.北京：中國(guó)鐵道出版社， 2010.2 江世明. 單片機(jī)原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)教程m.北京：中國(guó)鐵道出版社， 2010.3.周潤(rùn)景. 基于proteus的電路及單片機(jī)設(shè)計(jì)與仿真m.北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 20104.郭天祥. 51單片機(jī)c語(yǔ)言教程m.北京：電子工業(yè)出版社， 2009作者簡(jiǎn)介陳李仁， 邵陽(yáng)學(xué)院魏源國(guó)際學(xué)院電子科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)學(xué)生彭森， 邵陽(yáng)學(xué)院信息工程系教師 卷宗2016年11期卷宗的其它文章涉警類(lèi)專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)課程實(shí)踐調(diào)整的初