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1、基于单片机的波形发生器 摘要本系统是基于AC5单片机的数字式低频信号发生器。采用A851单片机作为控制核心，外围采用数字/模拟转换电路（DC032)、运放电路(L324)、按键和8位数码管等。通过按键控制可产生方波、三角波、正弦波等，同时用数码管指示其对应的频率。其设计简单、性能优好，可用于多种需要低频信号的场所，具有一定的实用性。各种各样的信号是通信领域的重要组成部分,其中正弦波、三角波和方波等是较为常见的信号。在科学研究及教学实验中常常需要这几种信号的发生装置。为了实验、研究方便，研制一种灵活适用、功能齐全、使用方便的信号源是十分必要的。本文介绍的是利用AT89C1单片机和数模转换器件DA
2、C832产生所需不同信号的低频信号源，其信号幅度和频率都是可以按要求控制的。文中简要介绍了A0832数模转换器的结构原理和使用方法,AT89C51的基础理论,以及与设计电路有关的各种芯片。文中着重介绍了如何利用单片机控制D/A转换器产生上述信号的硬件电路和软件编程。信号频率幅度也按要求可调。本次关于产生不同低频信号的信号源的设计方案,不仅在理论和实践上都能满足实验的要求，而且具有很强的可行性。该信号源的特点是：体积小、价格低廉、性能稳定、实现方便、功能齐全。关键词：AT9C5 D0832 324 8位数码管显示AbstrcWaeforThsystms aitalsigalgenertr bas
3、ed o ingle ip computer.A8c51 is usds a conol mcroontroller core.Teystem is composedby digital/analog comesion(AC032)， mly ciuit,buo and nxitue. an generte thesquare, riageand sine ave，ith nitb.The sytem can be usedfr asialsoureinthelwfrequenc sinl sure.Itis very practcaVarios signl ae anmprtnt artof
4、 correspodeare.In thsarea, sie wv, tianleave ad sqare wave re commo signalsIn scence sear ad thig exrient， we ofen eedh ocurrece qpmnt of thesesignls. In rder o mk heexprimet andrearchasir, odeelop a suitab， full functonaland ly sdsgnls source sessential.This pper troduce he w fequeny surc f diffren
5、igal hat ae prddb AT89C51 SCM andDAC03. It sia ang and fequecycan beotroled by rquiremnt. his per rifly itouces hetrtureprinipl ad usgeo DAC032, hebaic heor AT8951and vaiscps wichreeat todesig rcuit.t pper emphasize hwo se SCM oconrolhe hrdwar cicuitd sotware proga of the sigals avehich prodceby AC3
6、2. hesnal frequencyrage alo c be ajuste byreqrment.This ignl surcedesignpln concern on roducing diffeenlow fequencygnls, o nlymeet hereques operient in theory an in ce, but aso hav stng fesility.T tat f tis signa oce is: smal volume, low prie,sta function, easily cieva, adful ncioneywod：895,A0832, L
7、324, iietube dply目录摘要IAstractI目录III前言1波形发生器概述21.波形发生器的发展状况2国内外波形发生器产品比较2 方案论证与比较52. 方案一2.2 方案二62 方案三63 硬件原理3. CS-单片机的内部结构83.1.1 内部结构概述8312 PU结构93.1.3存储器和特殊功能寄存器103. -口结构11. 时钟电路和复位电路113.3.1时钟电路113.3.2单片机的复位状态13.4 DAC083的引脚及功能34 软件原理5. 主流程图154. 锯齿波仿真图164.3 三角波仿真图74.4 方波仿真图15 正弦波仿真图2总结22致谢3参考文献24前言 波形
8、发生器也称函数发生器,作为实验信号源，是现今各种电子电路实验设计应用中必不可少的仪器设备之一。目前，市场上常见的波形发生器多为纯硬件的搭接而成，且波形种类有限,多为锯齿波,正弦波，方波,三角波等波形。信号发生器作为一种常见的应用电子仪器设备，传统的可以完全由硬件电路搭接而成，如采用555振荡电路发生正弦波、三角波和方波的电路便是可取的路经之一,不用依靠单片机。但是这种电路存在波形质量差,控制难,可调范围小，电路复杂和体积大等缺点。在科学研究和生产实践中，如工业过程控制,生物医学，地震模拟机械振动等领域常常要用到低频信号源。而由硬件电路构成的低频信号其性能难以令人满意,而且由于低频信号源所需的R
9、很大；大电阻，大电容在制作上有困难，参数的精度亦难以保证;体积大,漏电，损耗显著更是致命的弱点。一旦工作需求功能有增加,则电路复杂程度会大大增加。1 波形发生器概述在电子工程、通信工程、自动控制、遥测控制、测量仪器、仪表和计算机等技术领域，经常需要用到各种各样的信号波形发生器。随着集成电路的迅速发展，用集成电路可很方便地构成各种信号波形发生器。用集成电路实现的信号波形发生器与其它信号波形发生器相比，其波形质量、幅度和频率稳定性等性能指标,都有了很大的提高。.波形发生器的发展状况 波形发生器是能够产生大量的标准信号和用户定义信号,并保证高精度、高稳定性、可重复性和易操作性的电子仪器。函数波形发生
10、器具有连续的相位变换、和频率稳定性等优点，不仅可以模拟各种复杂信号，还可对频率、幅值、相移、波形进行动态、及时的控制，并能够与其它仪器进行通讯，组成自动测试系统,因此被广泛用于自动控制系统、震动激励、通讯和仪器仪表领域。在 7年代前,信号发生器主要有两类：正弦波和脉冲波,而函数发生器介于两类之间,能够提供正弦波、余弦波、方波、三角波、上弦波等几种常用标准波形，产生其它波形时，需要采用较复杂的电路和机电结合的方法。这个时期的波形发生器多采用模拟电子技术，而且模拟器件构成的电路存在着尺寸大、价格贵、功耗大等缺点，并且要产生较为复杂的信号波形,则电路结构非常复杂。同时,主要表现为两个突出问题,一是通
11、过电位器的调节来实现输出频率的调节,因此很难将频率调到某一固定值；二是脉冲的占空比不可调节。在 0 年代后,微处理器的出现,可以利用处理器、A/D和 /A,硬件和软件使波形发生器的功能扩大,产生更加复杂的波形。这时期的波形发生器多以软件为主,实质是采用微处理器对 DA的程序控制,就可以得到各种简单的波形。 0 年代末，出现几种真正高性能、高价格的函数发生器、但是H公司推出了型号为 HP770S的信号模拟装置系统，它由 H8770A任意波形数字化和 HP1776A波形发生软件组成。H877A实际上也只能产生 中波形,而且价格昂贵。不久以后,Anlogic公司推出了型号为Data-200的多波形合
12、成器,Lcro 公司生产的型号为910 的任意波形发生器等。 到了二十一世纪，随着集成电路技术的高速发展，出现了多种工作频率可过 Gz 的DDS 芯片，同时也推动了函数波形发生器的发展,203 年,Agient的产品 33220A能够产生7 种波形，最高频率可达到20M,2005年的产品N6030A 能够产生高达 500Mz的频率,采样的频率可达 1.2GHz。由上面的产品可以看出,函数波形发生器发展很快近几年来，国际上波形发生器技术发展主要体现在以下几个方面：(1）过去由于频率很低应用的范围比较狭小，输出波形频率的提高,使得波形发生器能应用于越来越广的领域。波形发生器软件的开发正使波形数据的
13、输入变得更加方便和容易。波形发生器通常允许用一系列的点、直线和固定的函数段把波形数据存入存储器。同时可以利用一种强有力的数学方程输入方式，复杂的波形可以由几个比较简单的公式复合成 vf（)形式的波形方程的数学表达式产生。从而促进了函数波形发生器向任意波形发生器的发展，各种计算机语言的飞速发展也对任意波形发生器软件技术起到了推动作用。目前可以利用可视化编程语言(如Visual asic ,Viua C 等等)编写任意波形发生器的软面板，这样允许从计算机显示屏上输入任意波形,来实现波形的输入。（)与XI资源结合。目前，波形发生器由独立的台式仪器和适用于个人计算机的插卡以及新近开发的V模块。由于I总
14、线的逐渐成熟和对测量仪器的高要求,在很多领域需要使用XI系统测量产生复杂的波形,V的系统资源提供了明显的优越性,但由于开发XI模块的周期长，而且需要专门的V机箱的配套使用，使得波形发生器VXI模块仅限于航空、军事及国防等大型领域。在民用方面，VXI模块远远不如台式仪器更为方便。 (3）随着信息技术蓬勃发展，台式仪器在走了一段下坡路之后,又重新繁荣起来。不过现在新的台式仪器的形态,和几年前的己有很大的不同。这些新一代台式仪器具有多种特性,可以执行多种功能。而且外形尺寸与价格,都比过去的类似产品减少了一半。.2国内外波形发生器产品比较 早在 17年，由美国 aek 公司和日本东亚电波工业公司公布了最高取样频率为 MHz ，可以形成 256 点(存储长度)波形数据,垂直分辨率为8it,主要用于振动、医疗、材料等领域的第一代高性能信号源,经过将近30年的发展,伴随着电子元器件、电路、及生产
