《89C51单片机设计多功能低频函数信号发生器,能产生方波、正弦波、三角波等信号波形》由会员分享，可在线阅读，更多相关《89C51单片机设计多功能低频函数信号发生器,能产生方波、正弦波、三角波等信号波形（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、波形发生器是一种常用的信号源，广泛地应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。本次课程设计使用的 AT89S51 单片机构成的发生器可产生锯齿波、三角波、正弦波等多种波形，波形的周期可以用程序改变，并可根据需要选择单极性输出或双极性输出，具有线路简单、结构紧凑等优点。在本设计的基础上，加上按钮控制和 LED 显示器，则可通过按钮设定所需要的波形频率，并在 LED 上显示频率、幅值电压，波形可用示波器显示。二、系统设计 波形发生器原理方框图如下所示。波形的产生是通过 AT89S51 执行某一波形发生程序，向 D/A 转换器的输入端按一定的规律发生数据，从而在 D/A 转换电路的输出端得到相应
2、的电压波形。在 AT89S51 的 P2 口接 5 个按扭,通过软件编程来选择各种波形、幅值电压和频率，另有 3 个 P2 口管脚接 TEC6122 芯片，以驱动数码管显示电压幅值和频率，每种波形对应一个按钮。此方案的优点是电路原理比较简单，实现起来比较容易。缺点是，采样频率由单片机内部产生故使整个系统的频率降低。 1、波形发生器技术指标 1）波形：方波、正弦波、锯齿波； 2）幅值电压：1V、2V、3V、4V、5V； 3）频率：10HZ、20HZ、50HZ、100HZ、200HZ、500HZ、1KHZ； 2、操作设计 1）上电后，系统初始化，数码显示 6 个，等待输入设置命令。 2）按钮分别控
3、制“幅值”、“频率”、“方波”、“正弦波”、“锯齿波”。 3）“幅值“键初始值是 1V，随后再次按下依次增长 1V，到达 5V 后在按就回到 1V。 4）“频率“键初始值是 10HZ，随后在按下依次为20HZ、50HZ、100HZ、200HZ、500HZ、1000HZ 循环。 三、硬件设计 本系统由单片机、显示接口电路，波形转换（D/A）电路和电源等四部分构成。电路图 2附在后 1、单片机电路 功能：形成扫描码，键值识别、键处理、参数设置；形成显示段码；产生定时中断；形成波形的数字编码，并输出到 D/A 接口电路和显示驱动电路。 AT89S51 外接 12M 晶振作为时钟频率。并采用电源复位设
4、计。复位电路采用上电复位，它的工作原理是，通电时，电容两端相当于短路，于是 RST 引脚上为高电平，然后电源通过对电容充电。RST 端电压慢慢下降，降到一定程序，即为低电平，单片机开始工作。 AT89S51 的 P2 口作为功能按钮和 TEC6122 的接口。P1 口做为 D/A 转换芯片 0832 的接口。用定时/计数器作为中断源。不同的频率值对应不同的定时初值，允许定时器溢出中断。定时器中断的特殊功能寄存器设置如下： 定时控制寄存器 TCON20H； 工作方式选择寄存器 TMOD=01H； 中断允许控制寄存器 IE=82H。 2、显示电路 功能：驱动 6 位数码管显示，扫描按钮。 由集成驱
5、动芯片 TEC6122、6 位共阴极数码管和 5 个按钮组成。当某一按钮按下时，扫描程序扫描到之后，通过 P2 口将数字信号发送到 TEC6122 芯片。TEC6122 是一款数字集成芯片。它的外接电压也是+5V，并且由于数码管的载压较小，为了保护数码管，必须在两者间接电阻，大约是 560 欧。 扫描利用软件程序实现，当某一按键按下时，扫描程序立即检测到，随后调用子程序，执行相应的功能。 3、D/A 电路 功能：将波形样值的编码转换成模拟值，完成双极性的波形输出。 由一片 0832 和两块 LM358 运放组成。DAC0832 是一个具有两个输入数据寄存器的 8 位DAC。目前生产的 DAC
6、芯片分为两类，一类芯片内部设置有数据寄存器，不需要外加电路就可以直接与微型计算机接口。另一类芯片内部没有数据寄存器，输出信号随数据输入线的状态变化而变化，因此不能直接与微型计算机接口，必须通过并行接口与微型计算机接口。DAC0832 是具有 20 条引线的双列直插式 CMOS 器件，它内部具有两级数据寄存器，完成 8 位电流 D/A 转换，故不需要外加电路。0832 是电流输出型，示波器上显示波形，通常需要电压信号，电流信号到电压信号的转换可以由运算放大器 LM358 实现，用两片 LM358 可以实现双极性输出。 单片机向 0832 发送数字编码，产生不同的输出。先利用采样定理对各波形进行抽
7、样，然后把各采样值进行编码，的到的数字量存入各个波形表，执行程序时通过查表方法依次取出，经过 D/A 转换后输出就可以得到波形。假如 N 个点构成波形的一个周期，则 0832 输出 N 个样值点后，样值点形成运动轨迹，即一个周期。重复输出 N 个点，成为第二个周期。利用单片机的晶振控制输出周期的速度，也就是控制了输出的波形的频率。这样就控制了输出的波形及其幅值和频率。 四、 软件设计 主程序和子程序都存放在 AT89S51 单片机中。 主程序的功能是：开机以后负责查键，即做键盘扫描及显示工作，然后根据用户所按的键转到相应的子程序进行处理，主程序框图如图 1 所示。 子程序的功能有：幅值输入处理
8、、频率输入处理、正弦波输出、锯齿波输出、方波输出、显示等。 下面是程序 #include #define uchar unsigned char #define uint unsigned int sbit LCP=P22; sbit SCP=P21; sbit SI=P20; sbit S1=P23; sbit S2=P24; sbit S3=P25; sbit S4=P26; sbit S5=P27; sbit DA0832=P33; sbit DA0832_ON=P32; uchar fun=0,b=0,c=0,d=0,tl,th; uchar code tab10=0x3f,0x06,
9、0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f; uchar code tosin256=0x80,0x83,0x86,0x89,0x8d,0x90,0x93,0x96,0x99,0x9c,0x9f,0xa2,0xa5,0xa8,0xab,0xae,0xb1,0xb4,0xb7,0xba,0xbc,0xbf,0xc2,0xc5 ,0xc7,0xca,0xcc,0xcf,0xd1,0xd4,0xd6,0xd8,0xda,0xdd,0xdf,0xe1,0xe3,0xe5,0xe7,0xe9,0xea,0xec,0xee,0xef,0xf1,0xf2,0xf4,0xf
10、5 ,0xf6,0xf7,0xf8,0xf9,0xfa,0xfb,0xfc,0xfd,0xfd,0xfe,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xfe,0xfd ,0xfd,0xfc,0xfb,0xfa,0xf9,0xf8,0xf7,0xf6,0xf5,0xf4,0xf2,0xf1,0xef,0xee,0xec,0xea,0xe9,0xe7,0xe5,0xe3,0xe1,0xde,0xdd,0xda ,0xd8,0xd6,0xd4,0xd1,0xcf,0xcc,0xca,0xc7,0xc5,0xc2,0xbf,
11、0xbc,0xba,0xb7,0xb4,0xb1,0xae,0xab,0xa8,0xa5,0xa2,0x9f,0x9c,0x99 ,0x96,0x93,0x90,0x8d,0x89,0x86,0x83,0x80,0x80,0x7c,0x79,0x76,0x72,0x6f,0x6c,0x69,0x66,0x63,0x60,0x5d,0x5a,0x57,0x55,0x51 ,0x4e,0x4c,0x48,0x45,0x43,0x40,0x3d,0x3a,0x38,0x35,0x33,0x30,0x2e,0x2b,0x29,0x27,0x25,0x22,0x20,0x1e,0x1c,0x1a,0x1
12、8,0x16 ,0x15,0x13,0x11,0x10,0x0e,0x0d,0x0b,0x0a,0x09,0x08,0x07,0x06,0x05,0x04,0x03,0x02,0x02,0x01,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00 ,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0x02 ,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08,0x09,0x0a,0x0b,0x0d,0x0e,0x10,0x11,0x13,0x15 ,0x16,0x18,0x1a,0x1c,0x1e,0x20,0x22,0x25,0x27,0x29
13、,0x2b,0x2e,0x30,0x33,0x35,0x38,0x3a,0x3d,0x40,0x43,0x45,0x48,0x4c,0x4e ,0x51,0x55,0x57,0x5a,0x5d,0x60,0x63,0x66 ,0x69,0x6c,0x6f,0x72,0x76,0x79,0x7c,0x80 ; void display(unsigned char command) unsigned char i; LCP=0; for(i=8;i0;i-) SCP=0; if(command else SI=1; command=1; SCP=1; LCP=1; void key1(void)
14、fun+; if(fun=4) fun=0x00; void key2(void) tl+; if(tl=0x1f) th+; void key3(void) tl-; if(tl=0x00) th-; void key4(void) double t; int f; TR0=0; t=(65535-th*256-tl)*0.4; f=(int)(1000/t); S3=tabf%10; f=f/10; S2=tabf%10; f=f/10; if(f=0) S1=0; else S1=tabf; TR0=1; void key5(void) tl-; if(tl=0x00) th+; voi
15、d judge(void) uchar line,row,de1,de2,keym; P1=0x0f; keym=P1; if(keym=0x0f)return; for(de1=0;de1200;de1+) for(de2=0;de2125;de2+); P1=0x0f; keym=P1; if(keym=0x0f)return; P1=0x0f; line=P1; P1=0xf0; row=P1; line=line+row; /*存放特征键值*/ if(line=0xde)key1(); if(line=0x7e)key2(); if(line=0xbd)key3(); if(line=
16、0x7d)key4(); void time0_int(void) interrupt 1 /中断服务程序 TR0=0; if(fun=1) DA0832=tosinb; /正弦波 b+; else if(fun=2) /锯齿波 if(c128) DA0832=c; else DA0832=255-c; c+; else if(fun=3) / 方波 d+; if(d=128) DA0832=0x00; else DA0832=0xff; TH0=th; TL0=tl; TR0=1; void main(void) TMOD=0X01; TR0=1; th=0xff; tl=0xd0; TH0=th; TL0=tl; ET0=1; EA=1; while(1) display(); judge(); 五、心得体会 开始的
