譚志平 余亮 李超
摘 要:本文利用DAC0832芯片和AT89C51單片機設(shè)計了一種數(shù)字信號波形產(chǎn)生器,該信號發(fā)生器可產(chǎn)生鋸齒波、方波、階梯波等多種數(shù)字信號波形,波形的頻率、幅度和相位等參數(shù)均可通過修改程序進行改變,同時為了便于實際操作,在單片機上外加矩陣式鍵盤,可通過鍵盤設(shè)置信號波形參數(shù),進行波形的選擇與改變,且利用LCD顯示波形參數(shù)。本設(shè)計具有電路結(jié)構(gòu)簡單、輸出波形穩(wěn)定,參數(shù)易控制等優(yōu)點。
關(guān)鍵詞:數(shù)字波形發(fā)生器;AT89C51;DAC0832
波形發(fā)生器是一種信號產(chǎn)生器,它可以產(chǎn)生各種信號波形如脈沖波、鋸齒波、方波等。傳統(tǒng)的波形發(fā)生器一般是采用簡單的分立電子元件設(shè)計的,能夠產(chǎn)生簡單的模擬信號波形,然而在實際應用中模擬信號波形發(fā)生器產(chǎn)生的波形誤差比較大,并且幅度、頻率等不能做到精確任意可調(diào),不能滿足特殊場合應用。因此本文利用DAC0832芯片和AT89C51單片機設(shè)計了一種可以產(chǎn)生任意信號波形,波形頻率、幅度大小均可隨意改變的數(shù)學信號波形發(fā)生器,同時為了方便實際操作控制,在單片機上外加矩陣式鍵盤,通過鍵盤設(shè)置波形參數(shù),進行波形的選擇與改變,且最終利用LCD顯示信號波形參數(shù)。該設(shè)計不僅電路結(jié)構(gòu)簡單、系統(tǒng)功能強大而且能夠很好的滿足實際應用的要求。
1 系統(tǒng)的總體設(shè)計方案
本方案直接采用AT89C51單片機[1]作為主控器,波形的具體產(chǎn)生是通過數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊產(chǎn)生。系統(tǒng)主要包括主控器AT89C51,數(shù)模轉(zhuǎn)換電路,幅度、頻率調(diào)節(jié)電路,晶振電路以及外加復位電路組成。本設(shè)計的特點是數(shù)字信號波形的產(chǎn)生通過程序控制,因而波形輸出非常穩(wěn)定。修改控制程序可實現(xiàn)波形參數(shù)的任意改變,同時波形的選擇以及參數(shù)的修改可利用外接鍵盤進行改變。
2 系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計
按照設(shè)計方案,實現(xiàn)四種基本波形的產(chǎn)生,因此可利用開關(guān)狀態(tài)指示波形的輸出。利用P2口產(chǎn)生輸出控制信號來實現(xiàn)對波形參數(shù)的改變。波形輸出是通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn),可以選用數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DAC0832,通過調(diào)節(jié)DAC0832的參考電壓實現(xiàn)對輸出波形幅度的調(diào)節(jié)[2],其中 3K的電位器用于參考電壓的設(shè)置。其系統(tǒng)的硬件電路原理圖如圖1所示。
系統(tǒng)選用12MHZ晶振,其中數(shù)模轉(zhuǎn)換器芯片的地址按圖中所示接線為7000H,數(shù)字信號采樣通道接IN0,三個通道地址選擇端分別對應ADD的A、 B 和C三個端口。其中分頻器74ALS74將1MHZ的地址鎖存信號進行四分頻處理,變?yōu)?50KHZ脈沖信號后,提供給AT89C51作為其工作脈沖。數(shù)模轉(zhuǎn)換器芯片DAC0832將主控器單片機輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)變?yōu)槟M量后作為運算放大器LM324的輸入信號,放大器LM324將其變?yōu)殡妷盒盘栞敵觥?/p>
3 系統(tǒng)軟件設(shè)計
根據(jù)硬件設(shè)計,系統(tǒng)采用按鍵切換波形,因此程序控制采用最簡單的中斷方式[3],其編程思想是利用一個寄存器存儲按鍵次數(shù),初值設(shè)為0,對應于某種波形,每執(zhí)行一次中斷寄存器中的數(shù)據(jù)加1,以對應另一種波形。因此中斷程序的任務僅僅是通過改變寄存器中按鍵的數(shù)值來進行波形的切換,波形參數(shù)的改變是在主程序中進行的,是通過設(shè)置程序中的具體參數(shù)進行改變的,因此可獲得任意波形以及波形參數(shù)。
4 仿真結(jié)果
根據(jù)電路設(shè)計原理圖,導入相應的控制程序仿真結(jié)果如圖2所示,仿真結(jié)果基本滿足設(shè)計要求。
圖2 ?仿真信號波形
5 結(jié)束語
利用AT89C51和DAC0832以及基本模塊完成了總體電路的設(shè)計,并用開關(guān)來控制各種波形的發(fā)生及轉(zhuǎn)換,用單片機輸出后,經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器生成波形,最終可以通過示波器觀察。通過仿真測試運行結(jié)果表明,系統(tǒng)仿真,能很好滿足實際要求。具有重要的應用價值。
參考文獻:
[1]朱定華,戴汝平,等,單片微機原理與應用[M].北京交通大學出版社,清華大學出版社.
[2]張毅剛,彭喜源,譚曉昀,曲春波.MCS-51單片機應用設(shè)計[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學出版社,1997:53-61.
[3]江思敏,陳明.Protel電路設(shè)計教程[M].北京:清華大學出版社.