(日照市技師學(xué)院,山東 日照 276800)
一、主要任務(wù)
利用8051單片機外接數(shù)模轉(zhuǎn)換器和I/V轉(zhuǎn)換電路,通過按鍵選擇輸出實驗中經(jīng)常使用到的幾種基本信號的波形:方波、鋸齒波、正弦波等。方波由8051單片機內(nèi)部自帶的計數(shù)器/定時器產(chǎn)生,并由用戶通過小鍵盤選擇波形周期。
二、設(shè)計要求
(1)設(shè)計簡易的信號源,實現(xiàn)具有產(chǎn)生正弦波、方波、三角波、鋸齒波四種周期性波形的功能。
(2)用按件控制信號波形的選擇。
(3)具有波形存儲功能。
(4)輸出波形的頻率范圍為100Hz~1MHz(非正弦波頻率按10次諧波計算);重復(fù)頻率可調(diào),頻率步進間隔≤100Hz。
(5)輸出波形幅度范圍0~5V(峰-峰值),可按步進0.1V(峰-峰值)調(diào)整。
(6)具有顯示輸出波形的類型、重復(fù)頻率(周期)和幅度的功能。
三、硬件電路設(shè)計
硬件結(jié)構(gòu)及原理:其核心由AT89S52單片機和D/A轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成。D/A轉(zhuǎn)換部分包含一片DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換器和一片運放HA11741,用于將EPROM中讀出的數(shù)字信息轉(zhuǎn)換為模擬量。0832采用單緩沖型接口方式,其傳送控制端XFER接地,輸入鎖存允許端ILE與+5V電源相連,利用一個地址碼(P2.6高電平經(jīng)非門后使為低電平)進行二次輸出操作,完成數(shù)據(jù)的傳送和啟動轉(zhuǎn)換。第一次操作是P2.6為高電平(即為低電平),WR為低電平(使有效),將P0口數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)鎖存于DAC寄存器的8位數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換,約經(jīng)過1/2時鐘周期后,在輸出端(IOUT2,IOUT1)建立穩(wěn)定的電流輸出。運放的作用是將DAC0832輸出的模擬電流信號轉(zhuǎn)換為電壓波形。
波形的產(chǎn)生是通過單片機系統(tǒng)執(zhí)行波形發(fā)生程序,在其數(shù)據(jù)線上送出一系列按一定規(guī)律變化的數(shù)據(jù)信息,通過D/A轉(zhuǎn)換器和運算放大器轉(zhuǎn)化為電壓信號。
D/A轉(zhuǎn)換部分包含一片DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換器和一片運放UA741,用于將EPROM中讀出的數(shù)字信息轉(zhuǎn)換為模擬量。
四、單片機流程圖如圖3.2
n為計數(shù)器位數(shù);TC為定時時間;fosc為振蕩頻率。通過小鍵盤,由用戶鍵入需要輸出方波的周期(周期只能為正數(shù),如1 ms,2 ms,10 ms等,最大為65 ms),在P0口將得到所需的方波波形。
鋸齒波、正弦波輸出
五、軟件設(shè)計具體流程圖如圖3.3
六、總結(jié)
本文首先對信號源的組成、分類、應(yīng)用等進行了介紹,指出信號發(fā)生器對我們的生活產(chǎn)生的影響。在對基于單片機的信號產(chǎn)生原理有一定了解的情況下,選擇合適的信號發(fā)生電路,以單片機為核心,實現(xiàn)單片機與D/A轉(zhuǎn)換、驅(qū)動電路相連接,通過編程產(chǎn)生所需要的各種波形。
圖3.2 流程圖
圖3.3 軟件框圖