信号发生器论文1

《信号发生器论文1》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、信号发生器论文1摘要现今单片机适用于工业现场、过程控制、智能仪器仪表及状态监测等各个方面，单片微型计算机在机电、电子信息及控制技术相关领域得到了广泛的应用。单片机设计一般由两部分组成硬件部分和软件部分，在本文主要介绍采用C8051F020单片机作为控制芯片，控制产生输出频率可调的正弦波、三角波、方波的软件设计，即通过编程实现波形发乞的控制。C8051F020单片机集成的D/A转换器使得波形产生的电路实现起来相对简单。文章重点介绍了不同形状、不同频率波形产生的原理和软件控制过程，以及按键改变波形和频率的原理。一、C8051F单片机简介C8051F单片机是完全集成的混

2、合信号系统级芯片(SoC),具有与MCS-51完全兼容的指令内核。该系列单片机采用流水线处理(pipeline)技术，不再区分时钟周期和机器周期，能在执行指令期间预处理下一条指令，从而提高了指令执行效率。大部分C8051F单片机具备控制系统所需的模拟和数字外设，包括看门狗、ADC、DAC、电压比较器、电压基准输出、定时器、PWM、定时器捕捉和方波输出等，并具备多种总线接口,包括UART、SPI、SMBus(与I2C兼容)总线以及CAN总线等。下面列出了一些主要特性:高速、流水线结构的8051兼容的CIP-51内核(可达25MIPS),全速、非侵入式的在系统调试接口

3、；真正12位(C8051F020/1)或10位(C8051F022/3)、100ksps的8通道ADC,带PGA和模拟多路开关；真正8位500ksps的ADC,带PGA和8通道模拟多路开关，两个12位DAC,具有可编程数据更新方式；64K字节可在系统编程的FLASH存储器，4352(4096+256)字节的片内RAM；可寻址64K字节地址空间的外部数据存储器接口；硬件实现的SPkSMBus/l2C和两个UART串行接口；5个通用的16位定时器，有5个捕捉/比较模块的可编程计数器/定时器阵列；片内看门狗定时器、VDD监视器和温度传感器，具有片内VDD监视器、看门狗定

4、时器和时钟振荡器的C8051F020/1/2/3是真正能独立工作的片上系统。二、设计环境KeilC51是美国KeilSoftware公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。本文主要是以KeilUvision设计与编制单片机和接口电路的初始化、主程序和中断子程序，学会熟悉keiluvision的仿真方法，并设计出能输出多种波形且频率可变的函数发生器。三、系统功能?产生方波、三角波和正弦波信号；?波形频率可调；?键盘实现波形的选择和频率的控制。其中方波信号、三角波和正弦波信号可通

5、过三个按键进行选择输出。频率通过两个按键分别进行加减分别进行频率的选择。图1四、实现方法及过程基于上述系统功能的特点，系统可由单片机作为控制器，本次设计采用C8051F020单片机进行控制。用单片机的定时器3的溢出中断(interrupt14)完成波形数据的输出。再由D/A转换器完成波形信号的转化，由于只是简单的设计，再此就不经过放大电路，直接输出低频信号。1、波形数据的产生为了从单片机的DAC得到需要的波形，首先要将所需波形的数据量化处理。图2用256点对数据进行离散即N二256,得到如下的如下的关系式:正弦波：y=sin(3.1415*2*i/N)*2048+

6、2048;三角波:y二32*1(0<i<128)；y=4095(i=128)；y=4096-(i-128)*32(i>128)o方波:方波信号就是一个0、1信号在0<i<128y=0,在i>128y=i2、频率可变的实现要使得信号的频率可变可通过改变定时器的初值来实现在定时器的初始化函数中通过设定不同的初始值可以得到不同的频率，在系统时钟SYSCLKS时，若们要得到FM频率的信号由离散点数256,12位DACO数据转换器，16位的定时器可得到该定时器的计数初值为M=216-（SYSCLKS）/（FM*256）,通过两个按键来实现

7、计数初值的加、减就可以实现频率的改变。3、波形输出C8051F系列内有两路12位DAC,CPU通过SFRS控制数模转换，CPU可以将任何一个DAC置于低功耗关断方式DAC为电压输出模式与ADC共用参考电平允许用软件命令和定时器2、定时器3及定时器4的溢出信号更新DAC输出。每个DAC都具有灵活的输出更新机制，允许无缝的满度变化并支持无抖动输出更新，适合于波形发生器应用。本文的描述都是以DACO为例产生波形，DAC1的操作与DACO完全相同。4、按键的实现键盘原理：一个八输入/输岀的端口可配置出一个4*4=16的矩阵键盘，原理图3如下：图3单片机键盘扫描法：扫描法是

8、在判定有键