应用单片机和集成芯片开发信号发生系统

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1、应用单片机和集成芯片开发信号发生系统  摘要:应用51单片机和集成芯片设计开发了信号系统,给出了系统的设计原理,对主程序、信号发生程序的原理进行了详细说明。  关键词:单片机;信号发生;硬件电路  MCS-51单片机是在一块芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定时器/计数器和多种功能的I/O口等一台计算机所需的基本功能部件。MAX038是MAXIM公司生产的一通用波形发生芯片。采用8051控制MAX038芯片,使该函数发生器的三种波形共用一个引脚输出,具有输出频率范围宽、波形稳定,失真小的特点。  1芯片功能分析  1.151单片机  单片机全称为单片微型计算机(SingleChipM

2、icrocomputer)。它具有嵌入式应用系统所要求的体系结构、微处理器、指令系统、总线方式、管理模式等。它把计算机的基本部件微型化并集成到一块芯片上,通常片内都含有中央处理器(CPU)、数据存储器(RAM)、程序控制器(ROM、EPROM、FlashROM)、定时器/计数器和各种输入/输出(I/O)接口。  1.2MAX0384  MAX038比起以前比较常用的函数发生器件如8038系列,从频率范围,频率精确度,对芯片及波形的控制性能。用户使用的方便性等方面都有了很大的提高,因此可广泛应用于波形的产生、压控振荡器、脉宽调制器、频率合成器、及FSK发生器等。以MAX038为核心的0-

3、20MHZ宽频带函数信号发生器,具有频率调节、输出偏移调节、输出幅度调节、输出衰减以及正弦波、方波、三角波、和TTL同步电平信号输出。能够满足常规和高频模拟电路、高频数字电路的调试要求。  2系统构成  为了利用单片机对函数发生器进行控制,采用8051单片机和8279、DAC1020等芯片实现硬件电路。用8279完成键盘输入和LED显示控制两种功能,键盘按键设置:数字键0~9,小数点,正弦波、方波和三角波切换键,频率选择Hz、kHz、MHz切换键,占空比键,回车键。采用外部译码方式,8279的SL0~SL2经74LS138(1)输出接键盘,同时经74LS138(2)输出驱动后送LED。

4、8279的显示输出B0~B3,A0~A3作8位数据输出。MAX038的频率控制电压由10位DAC1020提供。8051的P2.6作为DAC1020的片选信号,采用双缓冲器方式,锁存10位数据。DADJ引脚电压范围-2.4V~+2.4V由8位DAC0832的双极性输出电压提供,即占空比调节的控制电压。用8051的P2.5作为DAC0832的片选信号,基准电压采用MAX038内部2.5V基准电压,接入VR端。DAC0832的ILE接+5V,片选端和数据传送端都与74LS373输出线A0相连。  3单片机处理程序4  主程序先对8279进行初始化,即允许中断申请,清8279状态,置键盘显示方

5、式及时钟编程等,再置MAX038初始波形与频率、占空比。然后测试回车键是否闭合,以决定是否进行中断处理,判断输出波形并输出控制信号,有关输出波形频率的控制电压及占空比的计算送DAC1020及DAC0832,最后将波形频率及占空比送显示缓冲区,调显示子程序显示。进行处理时,首先根据输入的键值完成对输出波形、波段以及频率的选择,然后根据有关公式计算输出频率,所需电压的编程数据送DAC1020,如果输出为矩形波,则还要将占空比的编程数据送DAC0832这样就在MAX038的引脚l9输出相应波形和频率的信号。  4波形生成设计  4.1方波输出  方波输出由8051单片机内部自带的定时器/计数

6、器实现。采用定时器/计数器T1,工作方式1,计数器位数是16位;门控位GATE置0,定时器的运行只受控制寄存器TCON中运行控制位(TR)的控制;计数器初值的设定由以下公式计算得到:N=2n-TCfosc/12其中n为计数器位数;TC为定时时间;fosc为振荡频率。通过小键盘,由用户键入需要输出方波的周期,在P0口将得到所需的方波波形。  4.2正弦波输出  正弦波的产生采用查表法,单片机的I/O输出均为+5V的TTL电平,因此产生的正弦波幅值为+5V。将一个周期内的正弦波等分为N份,那么第1点的角度为0°,对应的正弦值为5sin0°;第2点的角度为360°/N,对应的正弦值为5sin

7、(360°/N)……,如此计算,将这些模拟量正弦值都转换为双极性方式下的数字量,得到按照点号顺序排列的数字量正弦值表格。  [参考文献]4  [1]陈晶.基于单片机的教室灯光自动控制器的研究[D].福建农林大学,2007.  [2]黄贤武,郑筱霞,编著.传感器原理与应用[M].电子科技大学出版社,1999.4

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