基于单片机的信号发生器设计

《基于单片机的信号发生器设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、基于单片机的信号发生器设计代劲（吉首大学物理科学与信息工程学院，湖南吉首416000）摘要本文介绍一种用AT89C51单片机构成的波形发生器，可产生方波、三角波、正弦波、锯齿波等多种波形，波形的周期可用程序改变，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、性能优越等特点。文章给出了源代码，通过仿真测试，其性能指标达到了设计要求。关键词：单片机；DAC；信号发生器DesignofSignalGeneratorBasedonMCUDaiJing(CollegeofPhysicsScienceandInformationEngineering,JishouUniversity

2、,Jishou,Hunan416000)AbstractThispaperintroducesasignalgeneratorwithMCUAT89C51，whichisusedtogenerateelectro-wave-formssuchassquares、triangles、sinesandteeth-saw.TheperiodsofthesesignalscanbechangedbyprogramsofMCUAT89C51andtheiroutputscanbeselectedtobemonopolarorbipolar.Thispaperprovidestheoriginalco

3、de.Andthetechnicalparameterofthesignalgeneratormeetstherequestofthedesignafterthesimulationtest.Keywords:MCU；DAC；signalgeneratorⅠ基于单片机的信号发生器硬件设计硬件设计硬件原理框图硬件原理方框图如图4.1所示。波形输出放大电路复位电路显示电路数/模转换电路键盘电路单片机图4.1硬件原理框图主控电路AT89C51单处机内部设置两个16位可编程的定时器/计数器T0和T1，它们具有计数器方式和定时器方式两种工作方式及4种工作模式。在波形发生器中，将其作定时器使用，用它来

4、精确地确定波形的两个采样点输出之间的延迟时间。模式1采用的是16位计数器，当T0或T1被允许计数后，从初值开始加计数，最高位产生溢出时向CPU请求中断。中断系统是使处理器具有对外界异步事件的处理能力而设置的。当中央处理器CPU正在处理某件事的时候外界发生了紧急事件，要求CPU暂停当前的工作，转而去处理这个紧急事件。在波形发生器中，只用到片内定时器／计数器溢出时产生的中断请求，即是在AT89C51输出一个波形采样点信号后，接着启动定时器，在定时器未产生中断之前，AT89C51等待，直到定时器计时结束，产生中断请求，AT89C51响应中断，接着输出下一个采样点信号，如此循环产生所需要的信号波形

5、[6]。如图4.2所示，AT89C51从P0口接收来自键盘的信号，并通过P2口输出一些控制信号，将其输入到8155的信号控制端，用于控制其信号的输入、输出。如果有键按下，则在读控制端会产生一个读信号，使单片机读入信号。如果有信号输出，则在写控制端产生一个写信号，并将所要输出的信号通过8155的PB口输出，并在数码管上显示出来。11基于单片机的信号发生器硬件设计图4.2主控电路图数/模转换电路由于单片机产生的是数字信号，要想得到所需要的波形，就要把数字信号转换成模拟信号，所以该文选用价格低廉、接口简单、转换控制容易并具有8位分辨率的数模转换器DAC0832。DAC0832主要由8位输入寄存器

6、、8位DAC寄存器、8位D/A转换器以及输入控制电路四部分组成。但实际上，DAC0832输出的电量也不是真正能连续可调，而是以其绝对分辨率为单位增减，是准模拟量的输出。DAC0832是电流型输出，在应用时外接运放使之成为电压型输出。由图4.3可知，DAC0832的片选地址为7FFFH，当P25有效时，若P0口向其送的数据为00H，则U1的输出电压为0V;若P0口向其送的数据为0FFH时，则U1的输出电压为-5V.故当U1输出电压为0V时，由公式得：Vout=-5V.当输出电压为-5V时，可得：Vout=+5V，所以输出波形的电压变化范围为-5V～+5V.故可推得，当P0所送数据为80H时，

7、Vout为0V[4]。12基于单片机的信号发生器硬件设计图4.3数模转换电路12基于单片机的信号发生器硬件设计按键接口电路图4.4为键盘接口电路的原理图，图中键盘和8155的PA口相连，AT89C51的P0口和8155的D0口相连，AT89C51不断的扫描键盘，看是否有键按下，如有，则根据相应按键作出反应。其中“S0”号键代表方波输出，“S1”号键代表正弦波输出，“S2”号键代表三角波输出。“S3”号键代表锯齿波输出，“