【正文】 基于單片機的信號發(fā)生器的設(shè)計 【摘要】隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，信號發(fā)生器得到廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。信號發(fā)生器也稱函數(shù)發(fā)生器，能產(chǎn)生某種特定周期的函數(shù)波形（正弦波、方波、三角波）信號，信號函數(shù)發(fā)生器在電路實驗和設(shè)備檢測中具有十分廣泛的用途，信號發(fā)生器主要用于實驗信號源，是現(xiàn)今各電路實驗設(shè)計中必不可少的儀器設(shè)備之一。目前市場上的信號發(fā)生器多為純硬件搭接而成。波形種類多為正弦、三角、方波等波形。用分立元件組成的信號發(fā)生器都是單函數(shù)發(fā)生器且頻率不高，其工作不穩(wěn)定且不易調(diào)節(jié)，但用集成芯片的信號發(fā)生器（icl8038）可產(chǎn)生較高頻率的多種波形，操作簡單，能滿足實驗室日常的使用?！娟P(guān)鍵字】 DAC0832。 icl8038。 調(diào)幅。 調(diào)頻 目錄1引言 3 3 32系統(tǒng)方案的設(shè)計 4 系統(tǒng)方案的選擇 4 控制芯片的選擇 4 4 53系統(tǒng)主要器件的介紹 5 系統(tǒng)的硬件框圖 5 5 AT89S52芯片及應(yīng)用 5 AT89S52最小系統(tǒng)原理圖 7 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路 7 Dac0832芯片的介紹 7 DAC0832的工作方式 9 10 Cd4051芯片的運用 11 11 cd4051的應(yīng)用 11 X9c102的簡介及運用 12 X9c102的介紹 12 X9c102的應(yīng)用 13 LCD1602 顯示部分 14 LCD1602簡述 14 164系統(tǒng)軟件設(shè)計 18 18 20 20 21 225 結(jié)語 236致謝 23 24附錄1 軟件部分代碼 25附錄2 系統(tǒng)器件使用清單表 28附錄3 英文翻譯 291引言隨著經(jīng)濟和科學技術(shù)的高速發(fā)展，工業(yè)信息化的步伐加快，在高度信息化的社會下，信號發(fā)生器得到了廣泛的應(yīng)用及發(fā)展。眾所周知，信號發(fā)生器是用于產(chǎn)生被測電路所需特定參數(shù)的電測試信號。在測試、研究或調(diào)整電子電路及設(shè)備為測定電路的一些電參量。信號發(fā)生器可作為一種穩(wěn)定的實驗信號源，是現(xiàn)今各種實驗電路設(shè)計必不可少的設(shè)備之一。其中函數(shù)發(fā)生器又稱信號源和振蕩器。函數(shù)信號發(fā)生器在電路實驗和設(shè)備檢測中具有十分廣泛的用途。例如在通信、廣播、電視系統(tǒng)中，都需要射頻（高頻）發(fā)射，這里的射頻波就是載波，把音頻（低頻）、視頻信號或脈沖信號運載出去，就需要能夠產(chǎn)生高頻的振蕩器。但是目前市場上多是傳統(tǒng)的信號發(fā)生器。而傳統(tǒng)的信號發(fā)生器多采用純硬件搭接而成，產(chǎn)生的波形單一，質(zhì)量差、控制難、且頻率低，可調(diào)范圍小、電路復雜和體積大等缺點。由于具備了這些缺點，所以遠遠不能滿足高速信息化、工業(yè)、生物醫(yī)學、農(nóng)業(yè)等各種領(lǐng)域的需求。因此，需要有一種能夠產(chǎn)生高頻率、穩(wěn)定性好等等解決以上各種缺點的較高性能的信號發(fā)生器。根據(jù)以上需求，本課題該課題主要研究在單片機的控制下，如何通過相關(guān)的信號源芯片輸出頻率、幅度可調(diào)的信號，并通過LCD實現(xiàn)人機的交互，該信號發(fā)生器由單片機、LCD顯示器、信號源芯片（如ICL8038）及其相關(guān)電路等組成，能產(chǎn)生占空比和頻率可調(diào)的方波，頻率和幅度可調(diào)的正弦波、三角波、方波信號，該設(shè)計可為實驗、科研、電子設(shè)計等領(lǐng)域提供信號，可應(yīng)用于相關(guān)的信號檢測領(lǐng)域中，具有一定的學術(shù)價值和較大的實用價值。2系統(tǒng)方案的設(shè)計 系統(tǒng)方案的選擇方案一：直接利用單片機編程產(chǎn)生三角波、正弦波，鋸齒波等波形。采用這種方案可以大大簡化產(chǎn)生波形的軟硬件電路，設(shè)計電路簡單，然而該方案的缺點是編程過于復雜，產(chǎn)生的頻率低，調(diào)節(jié)范圍窄，滿足不了日常生活的需求。方案二： 采用分立元件等純硬件電路搭接，然后通過積分電路產(chǎn)生三角波、正弦波，鋸齒波等波形，該方案不需要軟件電路，但產(chǎn)生的波形較為單一，波形質(zhì)量差，不易調(diào)節(jié)且穩(wěn)定性也不好。方案三：采用鎖相式合成器，將壓控振蕩器的頻率鎖存在所需的頻率，該方案設(shè)計電路過于復雜。方案四：利用單片機與dac0832控制集成電路icl8038,能產(chǎn)生占空比和頻率可調(diào)的方波，頻率和幅度可調(diào)的正弦波、方波信號，具有輸出信號種類多、精度高、信號穩(wěn)定可靠、性價比高以及操作方便特點。綜合上述幾種方案的比較，鑒于方案一、二、三有諸多的缺點，所以決定采用方案四的設(shè)計方法。它不僅能夠?qū)崿F(xiàn)軟硬件相結(jié)合，而且編程不復雜，硬件設(shè)計電路較為容易，產(chǎn)生的波形種類多、頻率高，穩(wěn)定性好、所需的元器件都比較容易買，成本低等特點，符合設(shè)計要求。 控制芯片的選擇方案一：AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。使用Atmel 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，價格低廉，工業(yè)標準的MCS51指令集和輸出管腳相兼容.方案二：AVR 單片機具有高性能、保密性好I/O口功能強,具有A/D轉(zhuǎn)換等電路，但是由于 功能寄存器多，功能過于復雜，需要花費相當長的時間熟悉該芯片不適合課程設(shè)計，操作指令多，編程復雜比。鑒于上述方案一的優(yōu)點，且比方案二的單片機便宜，故采用方案一。該系統(tǒng)是由四個部分組成。即控制部分、D/A 轉(zhuǎn)化電路部分、幅度控制部分、信號產(chǎn)生部分、LCD顯示部分組成。其設(shè)計原理是單片機產(chǎn)生的信號是數(shù)字信號，通過配置AT89S52單片機芯片相應(yīng)的接口控制DAC0832， 將數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為模擬信號，再通過運放電路將Dac0832輸出的電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，然后把電壓信號輸送給icl8038第8腳,從而達到產(chǎn)生波形。其中頻率的控制是通過改變icl8038第8腳的電壓。幅度部分則通過將數(shù)字繼電器來實現(xiàn)，并通過LCD顯示其波形種類，—如圖21所示。MCUD/A轉(zhuǎn)換電路幅度控制電路LCD顯示電路波形產(chǎn)生部分圖21系統(tǒng)框圖系統(tǒng)功能主要功能如下：(1)實現(xiàn)波形的自動切換。(2)實現(xiàn)頻段的自動切換。(3)實現(xiàn)頻率和幅度的自動調(diào)節(jié)。(4)將波形名稱及頻率所對應(yīng)的電壓值顯示在液晶上顯示。3系統(tǒng)主要器件的介紹 系統(tǒng)的硬件框圖AT89s52LCD1602Dac0832Icl8038X9c102Cd4051Cd4051波形切換電容選擇圖311系統(tǒng)硬件框圖 AT89S52芯片及應(yīng)用AT89S52為 ATMEL 所生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flsah存儲器。（一）主要功能如下：擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash晶片內(nèi)部具時鐘振蕩器（傳統(tǒng)最高工作頻率可至 12MHz）內(nèi)部程序存儲器（ROM）為 8KB內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（RAM）為 256字節(jié)32 個可編程I/O 口線8 個中斷向量源三個 16 位定時器/計數(shù)器三級加密程序存儲器全雙工UART串行通道圖3211 AT89S52管腳圖及功能VCC：AT89S52電源正端輸入，接+5V。VSS：電源地端。XTAL1：單芯片系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸入端。XTAL2：系統(tǒng)時鐘的反相放大器輸出端，一般在設(shè)計上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振蕩晶體系統(tǒng)就可以動作了，此外可以在兩引腳與地之間加入一 20PF 的小電容，可以使系統(tǒng)更穩(wěn)定，避免噪聲干擾而死機。RESET：AT89S52的重置引腳，高電平動作，當要對晶片重置時，只要對此引腳電平提升至高電平并保持兩個機器周期以上的時間，AT89S51便能完成系統(tǒng)重置的各項動作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器之