陳李仁+彭森
摘 要:波形發(fā)生器是一種常用的信號源,廣泛地應用于電子電路、自動控制系統(tǒng)和教學實驗等領域。本文所研究的信號發(fā)生器采用單片機和DAC0832結(jié)合起來,通過數(shù)字電子電路向模擬電路轉(zhuǎn)化,該系統(tǒng)雖然性能指標不如標準產(chǎn)品,但是它體積小,成本低,便于攜帶等特點,亦可作為電子隨身設備之一。本次實驗將由AT89C51單片機和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行改變,并可根據(jù)需要選擇單極性輸出,具有線路簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、價格低廉、性能優(yōu)越等優(yōu)點。在本設計的基礎上,加上按鍵用來更改不同波形之間的切換,實現(xiàn)不同波形的輸出。
關鍵詞: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AT89C51單片機執(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的電壓波形。
AT89C51單片機的最小系統(tǒng)有三種聯(lián)接方式。一種是兩級緩沖器型,即輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過兩級緩沖器型,即輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過兩級緩沖器后,送D/A轉(zhuǎn)換電路。第二種是單級緩沖器型,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。第三種是兩個緩沖器直通,輸入數(shù)據(jù)直接送D/A轉(zhuǎn)換電路進行轉(zhuǎn)換,本設計采用單緩沖方式。
2 系統(tǒng)硬件及組成
2.1 系統(tǒng)硬件設計
本系統(tǒng)提供了五種不同的波形輸出,通過五個按鍵控制相應的方波,鋸齒波,三角波、梯形波和階梯波。每次只能有一個鍵按下,沒有按鍵按下時沒有波形產(chǎn)生,按鍵輸入信號給單片機,單片機對按鍵的情況進行處理,例如第一個按鍵按下時,系統(tǒng)需要產(chǎn)生一個方波,那么單片機循環(huán)輸出0和1,那么通過DAC0832就通過運放循環(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。
本設計的硬件系統(tǒng)分為三個模塊:單片機系統(tǒng)模塊,DA轉(zhuǎn)換模塊,軟件設計模塊。
3 系統(tǒng)軟件設計原理框圖
3.1 原理框圖如圖1所示:
3.2 方波的實現(xiàn)過程
此波形的實現(xiàn)只需開始的時候設置一個初值然后直接輸出這個值就行了,輸出一段時間后,然后再重新置一個數(shù)據(jù),然后再輸出這個數(shù)據(jù)一段時間,但是此時的時間一定要等于前面那段時間。這樣才是一個方波,如果兩個時間不相同,那就相當于一個脈沖波了。
3.3 三角波的實現(xiàn)過程
三角波的實現(xiàn)是設置一個初值,然后進行加數(shù),同樣是加到某個數(shù)之后再進行減數(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 鋸齒波的實現(xiàn)過程
鋸齒波的實現(xiàn)過程是首先定義一個初值然后進行加法操作,加的步數(shù)的多少則根據(jù)要求的頻率來進行。然后加到某個數(shù)之后就再重新設置為初值,再重復執(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、晶振電路實現(xiàn)了模擬時鐘信號的輸出。
2、復位電路實現(xiàn)了電路的手動復位和按鍵復位的結(jié)合。
3、DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換電路實現(xiàn)了電壓的輸入與模擬波形的產(chǎn)生。
4、單極性緩沖電路實現(xiàn)了波形的輸出。
5、通過調(diào)節(jié)變阻器的分壓將電壓輸入VREF端口,進行特定波形的幅值調(diào)節(jié)。
6、實驗程序完成了五種波形的產(chǎn)生,通過按鍵的切換進行各個波形的輸出,每當一次按鍵被按下,相應的波形輸出。
參考文獻
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作者簡介
陳李仁, 邵陽學院魏源國際學院電子科學與技術(shù)專業(yè)學生
彭森, 邵陽學院信息工程系教師