基于單片機(jī)的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-wenkub
2023-07-04 12:51:27 本頁(yè)面
【正文】 變Rfb端外接電阻值可調(diào)整轉(zhuǎn)換滿(mǎn)量程精度；Vcc：電源輸入端，Vcc的范圍為+5V～+15V；VREF：基準(zhǔn)電壓輸入線(xiàn)，VREF的范圍為10V～+10V；AGND：模擬信號(hào)地DGND：數(shù)字信號(hào)地DAC0832主要性能參數(shù)1. 分辨率為8位；2. 電流穩(wěn)定時(shí)間1us；3. 可單緩沖、雙緩沖或直接數(shù)字輸入；4. 只需在滿(mǎn)量程下調(diào)整其線(xiàn)性度；5. 單一電源供電（+5V～+15V）；6. 低功耗，200mW。圖331：DAC0832內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 DAC0832內(nèi)部有輸入寄存器和DAC寄存器，所以無(wú)需外部連接專(zhuān)門(mén)的鎖存器。 D/A轉(zhuǎn)換模塊 本次試驗(yàn)選擇的D/A轉(zhuǎn)化器是DAC0832,是一款8分辨率的D/A轉(zhuǎn)換集成芯片?？删幊梯斎?輸出引腳（32根）AT89S51單片機(jī)有4組8位的可編程I/O口，分別位P0、PPP3口，每個(gè)口有8位（8根引腳），共32 根。也可以采用外部時(shí)鐘。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶休或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器。當(dāng)數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)接口電路到達(dá)轉(zhuǎn)換電路，將其轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)也就是所需要的輸出波形。它不僅采用軟硬件結(jié)合，軟件控制硬件的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，使得信號(hào)頻率的穩(wěn)定性和精度的準(zhǔn)確性得以保證，而且它使用的幾種元器件都是常用的元器件，容易得到，且價(jià)格便宜，使得硬件的開(kāi)銷(xiāo)達(dá)到最省。方案二：采用鎖相式頻率合成器，利用鎖相環(huán)，將壓控振蕩器（VCO）的輸出頻率鎖定在所需頻率上，該方案性能良好，但難以達(dá)到輸出頻率覆蓋系數(shù)的要求，且電路復(fù)雜。其一般形式為 f (t)=Asin(ωt+θ ) （1）式中，A 為振幅，ω 是角頻率，θ 為初相位。主要有：系統(tǒng)總體流程設(shè)計(jì)；串口程序設(shè)計(jì)；單片機(jī)程序設(shè)計(jì)；鍵盤(pán)響應(yīng)程序設(shè)計(jì)；LED顯示程序設(shè)計(jì)；DAC控制程序設(shè)計(jì)。了解波形發(fā)生器的相關(guān)理論，包括幾種常用波形，如正弦波、方波等，然后介紹了波形發(fā)生器的主要方案及原理。不過(guò)現(xiàn)在新的臺(tái)式儀器的形態(tài)，和幾年前的己有很大的不同。目前，波形發(fā)生器由獨(dú)立的臺(tái)式儀器和適用于個(gè)人計(jì)算機(jī)的插卡以及新近開(kāi)發(fā)的VXI模塊。同時(shí)可以利用一種強(qiáng)有力的數(shù)學(xué)方程輸入方式，復(fù)雜的波形可以由幾個(gè)比較簡(jiǎn)單的公式復(fù)合成v=f(t)形式的波形方程的數(shù)學(xué)表達(dá)式產(chǎn)生。就目前國(guó)內(nèi)的成熟產(chǎn)品來(lái)看，多為一些PC儀器插卡，獨(dú)立的儀器和VXI系統(tǒng)的模塊很少，并且我國(guó)目前在波形發(fā)生器的種類(lèi)和性能都與國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品存在較大的差距，因此加緊對(duì)這類(lèi)產(chǎn)品的研制顯得迫在眉睫?？梢?jiàn)信號(hào)源在各種實(shí)驗(yàn)應(yīng)用和試驗(yàn)測(cè)試處理中，它的應(yīng)用非常廣泛。一般的傳統(tǒng)發(fā)生器都是采用的諧振法，即用具有頻率選擇性的回路來(lái)產(chǎn)生正弦振蕩，來(lái)獲得所需頻率，也可以根據(jù)頻率合成技術(shù)來(lái)獲得所需頻率。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，對(duì)相應(yīng)的測(cè)試儀器和測(cè)試手段也提出了更高的要求，信號(hào)發(fā)生器己成為測(cè)試儀器中至關(guān)重要的一類(lèi)，因此開(kāi)發(fā)信號(hào)發(fā)生器具有重大意義。傳統(tǒng)的信號(hào)發(fā)生器采用專(zhuān)用芯片，成本高，控制方式不靈活。利用頻率合成技術(shù)制成的合成波形發(fā)生器，通常被稱(chēng)為頻率合成器或頻率綜合器。它不是測(cè)量?jī)x器，而是根據(jù)使用者的要求，作為激勵(lì)源，仿真各種測(cè)試信號(hào)，提供給被測(cè)電路，以滿(mǎn)足測(cè)量或各種實(shí)際需要。函數(shù)波形發(fā)生器發(fā)展很快近幾年來(lái)，國(guó)際上波形發(fā)生器技術(shù)發(fā)展主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： （1）過(guò)去由于頻率很低應(yīng)用的范圍比較狹小，輸出波形頻率的提高，使得波形發(fā)生器能應(yīng)用于越來(lái)越廣的領(lǐng)域。從而促進(jìn)了波形發(fā)生器向任意波形發(fā)生器的發(fā)展，各種計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的飛速發(fā)展也對(duì)任意波形發(fā)生器軟件技術(shù)起到了推動(dòng)作用。由于VXI總線(xiàn)的逐漸成熟和對(duì)測(cè)量?jī)x器的高要求，在很多領(lǐng)域需要使用VXI系統(tǒng)測(cè)量產(chǎn)生復(fù)雜的波形，VXI的系統(tǒng)資源提供了明顯的優(yōu)越性，但由于開(kāi)發(fā)VXI模塊的周期長(zhǎng)，而且需要專(zhuān)門(mén)的VXI機(jī)箱的配套使用，使得波形發(fā)生器VXI模塊僅限于航空、軍事及國(guó)防等大型領(lǐng)域。這些新一代臺(tái)式儀器具有多種特性，可以執(zhí)行多種功能。（2）硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。（4）系統(tǒng)仿真調(diào)試。上述三量是正弦信號(hào)的三要素。方案三：采用單片機(jī)編程的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，利用數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC0832通過(guò)查表得方式輸出需要的波形，該方法可以通過(guò)編程的方法來(lái)控制信號(hào)波形的頻率和幅度，而且在硬件電路不變的情況下，通過(guò)改變程序來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率的變換。 電路框圖及工作原理數(shù)字信號(hào)可以通過(guò)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，因此可通過(guò)產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)再轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的方法來(lái)獲得所需要的波形。 30 第3章 單元電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)模塊 本次設(shè)計(jì)選用的單片機(jī)芯片是AT89C51單片機(jī)。外接石英晶體(或陶瓷諾振器)及電容C1, C2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。采用外部時(shí)鐘的電路的情況時(shí)，外部時(shí)鐘脈沖接到XTAL1端，即內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2則懸空。每一根引腳都可以編程。與微處理器完全兼容。圖332：DACA0832引腳圖各引腳的功能如下：D0～D7：8位數(shù)據(jù)輸入線(xiàn)，TTL電平，有效時(shí)間應(yīng)大于90ns(否則鎖存器的數(shù)據(jù)會(huì)出錯(cuò))；ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號(hào)輸入線(xiàn)，高電平有效；CS：片選信號(hào)輸入線(xiàn)（選通數(shù)據(jù)鎖存器），低電平有效；WR1：數(shù)據(jù)鎖存器寫(xiě)選通輸入線(xiàn)，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效。 通常DAC0832有三種不同的工作方式，主要依據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)鎖存器和DAC鎖存器的控制方式劃分：直通方式，單緩沖方式和雙緩沖方式。綜上所訴，本次設(shè)計(jì)采用了單緩沖控制方式。開(kāi)關(guān)4是用來(lái)顯示波形的種類(lèi)和頻率的。其中共陰極數(shù)碼管的編碼方式如下:0x3f , 0x06 , 0x5b , 0x4f , 0x66 , 0x6d ,0 1 2 3 4 50x7d , 0x07 , 0x7f , 0x6f , 0x77 , 0x7c ,6 7 8 9 A B0x39 , 0x5e , 0x79 , 0x71 , 0x00C
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