【正文】 tion. Its core operation, we use MATLAB to sine wave, triangle, the sine wave samples, groups of data, and then with an array of storage。 Using the interrupt for scanning array. The frequency of mediation is to adjust one interval time, amplitude is adjusting the size of its digital (multiplied by a certain number of less than 1) at the same time. For the waveform synthesis, we adopt the number of points is 20. Keywords： AT89C51 DAC0832 Separate button OP07 頁 7 一 、 題目要求 及分析 設(shè)計任務(wù)：設(shè)計制作一個波形發(fā)生器，該波形發(fā)生器能產(chǎn)生正弦波、方波、三角波和由用戶編輯的特定形狀波形。 示意圖如下： 圖 1 設(shè)計要求圖 設(shè)計要求： 、方波、三角波三種周期性 波形的功能； （同周期）的線性組合波形，以及由基波及其諧波（ 5 次以下）線性組合的波形。 。 100Hz～ 20kHz（非正弦波頻率按 10 次諧波計算）；重復(fù)頻率可調(diào)，頻率步進(jìn)間隔≤ 100Hz。 O~5V（峰 — 峰值），可按步進(jìn) （峰 — 峰值）調(diào)整。 、重復(fù)頻率（周期）和幅度的功能。 （串口配置程序或其他方式） 頁 8 二 、 總體系統(tǒng)方案設(shè)計 題目要求實現(xiàn)的任務(wù)是 設(shè)計并制作一個函數(shù)信號發(fā)生器，能夠產(chǎn)生正弦波、方波、三角波，要求不用 DDS 和專用的波形產(chǎn)生芯片，頻率范圍在 1Hz~1MHZ 可調(diào)，在頻率范圍為 1HZ~10KHz 時，步進(jìn)不大于 10Hz 在頻率范圍為 10KHz~1MHz 時，步進(jìn)不大于 100Hz，并且電壓范圍在 0~5V 可調(diào)，步進(jìn)為 ，能夠?qū)崟r的顯示波形的類型及其頻率和幅值?，F(xiàn)在對以下方案進(jìn)論證和驗證。 總體設(shè)計思路 根據(jù)題目的要求，經(jīng)過仔細(xì)的考慮各種要素，制定了整體方案：以 AT89C51 單片機(jī)為控制核心， P0 口接 DAC0832 信號輸入并進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換， P1 口接矩陣鍵盤， P2 口接液晶顯示器 LCD1602，由程序控制 P0 口產(chǎn)生波形（分別是正弦波、方波、三角波），再由按鍵及按鍵次數(shù)控制產(chǎn)生波形的種類及頻率和幅值在一定范圍內(nèi)可調(diào)，并且能夠按任意鍵實現(xiàn)波形頻率和幅值的設(shè)定（不通過步進(jìn)按鍵設(shè)定來控制）。由運放 OP07 實現(xiàn) DAC0832 輸出電流到電壓的轉(zhuǎn)換，即實現(xiàn)數(shù)字信號到模擬信號的轉(zhuǎn)換。在 LCD 上實時的顯示波形的頻率和幅值，波形在示波器上產(chǎn)生。 其波形的存儲方式，我們通過按鍵確定，一旦按鍵按下后，就把當(dāng)時的波形對應(yīng)的參數(shù)存儲起來，例如幅度值，頻率值等參數(shù)。波形的合成：為了 波形的合成，我們在采樣的時候，對正弦波，三角波，方波都只取樂 20 個點；因為點越少，其頻率達(dá)到的值就會越大；合成時就是對幅值點進(jìn)行一個疊加后賦給 DAC0832 輸出一組波形。紅外，通過外部中斷高低電平的延時的時間來進(jìn)行解碼。 頁 9 總體框圖 本系統(tǒng)總體框圖如圖 2 所示： 圖 2 系統(tǒng)總體框圖 信號發(fā)生部分 方案一：采用模擬分立元件或單片壓控函數(shù)發(fā)生器，可以產(chǎn)生正弦波、方波、三角波，通過調(diào)整外部元件可以改變輸出頻率，但采用模擬元器件由于元件分散性太大，因而產(chǎn)生頻率穩(wěn)定性較差，精度低，地抗干擾能力低， 成本高，而且靈活心性較差，不能實現(xiàn)任意波形以及波形運算輸出等智能化的功能。 方案二：采用鎖相式頻率合成方案，鎖相式頻率合成一個高穩(wěn)定度和精確度的大量離散技術(shù)，他在一定程度上解決了既要頻率穩(wěn)定精確又要頻率在較大的范圍內(nèi)可調(diào)的矛盾，但是頻率受 VCO 可便頻率范圍的影響，高低頻率比不可能做的很高，而且只能產(chǎn)生正弦波或方波，不能滿足任意波形的要求。 方案三：采用單片機(jī)和數(shù)模轉(zhuǎn)換 DAC0832 實現(xiàn)波形的產(chǎn)生。波形的產(chǎn)生是通過AT89C51 執(zhí)行方波波形程序，向 D/A 轉(zhuǎn)換器的輸入端按一定的規(guī)律發(fā)生數(shù)據(jù)，從而在DA 轉(zhuǎn)換電路輸 出端得到相應(yīng)的電壓波形。在 AT89C51 的 P1 口接矩陣按鍵，通過軟件編程來選擇波形、幅值、頻率，每種波形對應(yīng)一個按鍵，此方案原理簡單，實現(xiàn)起來比較容易。 經(jīng)比較，方案三能夠更好的實現(xiàn)題目的要求，三種波形的產(chǎn)生可有程序控制，并通過按鍵選擇波形的輸出，在示波器上顯示波形。波形的周期與頻率步進(jìn)也可以用程 頁 10 序控制，具有線路簡單、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點。在本設(shè)計的基礎(chǔ)上，加上 LCD 顯示器，則可以通過按鍵設(shè)定波形頻率，并在 LCD 顯示頻率、幅值電壓。輸出的波形穩(wěn)定，精度高，濾波好，抗干擾效果好，連接簡單，性價比高。綜上所述，我們選 擇第三種方案。 顯示部分 方案一：數(shù)碼管顯示，由于本題要求實時的顯示輸出信號的幅度、頻率，而數(shù)字不能顯示字符。 方案二： LED 點陣顯示， LED 點陣顯示雖然能夠顯示數(shù)字和字符，但是顯示的效果不好，而且不易編程。 方案三： LCD 液晶顯示， LCD 液晶顯示不但能顯示字符和數(shù)字，而且效果較好，且容易實現(xiàn)。 按 鍵 部分 方案一：采用獨立按鍵，他的按鍵的數(shù)目比少，但是它的結(jié)構(gòu)簡單，方便操作，執(zhí)行效率高等優(yōu)勢。 方案二：采用矩陣鍵盤，它以較少得 IO 口實現(xiàn)了 按鍵的功能，隨之其操作比較復(fù)雜。 經(jīng)對比，由于我們需求的按 鍵比較少，但是對執(zhí)行的效率比較高，所以采用獨立按鍵。 頁 11 三、 硬件電路 本系統(tǒng)由單片機(jī)、波形轉(zhuǎn)換（ D/A）電路、顯示接口電路、鍵盤電路、電源電路、串口電路等六部分組成。電路圖如圖 所示： 圖 3 硬件電路原理圖 功能與基本原理 功能：形成掃描碼、鍵值識別、案件處理、參數(shù)設(shè)置、字符設(shè)置等形成液晶顯示波形的類型及頻率和幅值；通過定時器 0 產(chǎn)生定時中斷，形成波形的數(shù)字編碼，并輸出到 D/A 接口電路和顯示驅(qū)動電路。 AT89C51 外接 12M 晶振作為時鐘頻率，并采用電源復(fù)位設(shè)計。復(fù)位電路采用上電復(fù)位，其工作原理是，當(dāng)通電時，電容兩端相當(dāng)于短路，于是 TST 引腳為高電平，然 頁 12 后對電容充電。 RST 端電壓慢慢下降，降到一定程度，即為低電平，單片機(jī)開始工作。產(chǎn)生方波程序思路：對于小于 100Hz 的頻率，根據(jù)定時器溢出時間 1us，將頻率值換算為定時器溢出次數(shù)，當(dāng)達(dá)到規(guī)定的次數(shù)時，將輸出管腳的狀態(tài)取反達(dá)到方波的產(chǎn)生；對于大于 100H