基于51單片機(jī)的波形發(fā)生器的設(shè)計(jì)-wenkub
2023-07-13 00:17:53 本頁面
【正文】 生的三種波形和頻率可由按鍵控制，并通過按鍵改變來轉(zhuǎn)換不同的波形，也能夠在示波器上顯示出所要求的波形。方案三：采用AT89C51單片機(jī)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC0832實(shí)現(xiàn)波形的產(chǎn)生。 設(shè)計(jì)框圖及系統(tǒng)介紹系統(tǒng)主要部分設(shè)計(jì)框圖如下圖所示： 圖2：框圖設(shè)計(jì) 選擇合適的設(shè)計(jì)方案方案一：采用模擬分立元件或單片函數(shù)發(fā)生器就可以產(chǎn)生正弦波、方波、三角波，方法簡單。由運(yùn)算放大器DAC0832來實(shí)現(xiàn)輸出電流到電壓的轉(zhuǎn)換，即實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號到模擬信號的轉(zhuǎn)換。(6) 系統(tǒng)具有顯示輸出波形的類型、重復(fù)頻率和幅度的功能。(2) 用鍵盤控制上述三種波形（同周期）的生成，以及由基波和它的諧波（5次以下）線性組合的波形。(3) 系統(tǒng)具有存儲波形功能。2 波形發(fā)生器系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)并制作一個波形信號發(fā)生器，能夠產(chǎn)生正弦波、方波、三角波的波形，其中不使用DDS和一些專用的波形產(chǎn)生芯片。另外在LED上顯示實(shí)時的頻率值和幅度值，產(chǎn)生的波形在示波器顯示。通過調(diào)整外部元件也可以實(shí)現(xiàn)輸出頻率的改變，但采用模擬元器件造成元件分散性太大，從而產(chǎn)生的頻率穩(wěn)定性較差、抗干擾能力低、靈活性較差、而且精度低，不能實(shí)現(xiàn)任意波形轉(zhuǎn)換和波形運(yùn)算輸出等方面自主控制功能。波形的產(chǎn)生方法是用AT89C51單片機(jī)執(zhí)行波形程序，向DAC0832轉(zhuǎn)換器的輸入端輸入相應(yīng)的數(shù)據(jù)，從而在DA轉(zhuǎn)換電路輸出端再通過運(yùn)放電路轉(zhuǎn)換得到相應(yīng)的電壓波形。波形的頻率步進(jìn)也可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)，具有線路簡單、可行性高、符合設(shè)計(jì)要求等優(yōu)點(diǎn)。3 主要硬件電路及器件介紹 80C51單片機(jī)圖3：8051引腳圖80C51單片機(jī)按功能劃分，由8個部件組成：微處理器（CPU）、數(shù)據(jù)存儲器（RAM）、程序存儲器（ROM/EPROM）、四個I/O口（P0口、P1口、P2口、P3口）、串行口、定時器/計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器（SFR）的集中控制方式[1]。(3) 中斷系統(tǒng)：具有5級中斷的中斷系統(tǒng)，2級中斷優(yōu)先權(quán)。(7) 微處理器：為8位CPU，內(nèi)部具有一個8位CPU（位處理器），不僅可處理字節(jié)數(shù)據(jù)，還可以進(jìn)行位變量的處理?？刂埔_介紹：(1) 電源：單片機(jī)使用的是5V電源，其中40引腳接電源正級，20引腳接地。另外我們在此引腳與VCC之間連接一個24兆歐的下拉電阻，在外接電路之間連接二個36微法的電容，可以保證有效的復(fù)位。但是每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，在兩個機(jī)器周期中ALE只出現(xiàn)一次，即ALE會跳過一個脈沖。其他情況下，/PSEN線均為高電平封鎖狀態(tài)。8位輸入鎖存器用于存放主機(jī)送來的數(shù)字量，使輸入數(shù)字得到緩沖和鎖存，并加以控制。(2) ILE：輸入寄存器允許，高電平有效。(6) WR2：寫信號2，低電平有效。(10) Vcc：是源電壓（+5～+15V）。共陽極顯示器是發(fā)光二極管的陽極連接在一起，當(dāng)需要顯示某字符時，只需要將共陽極端接高電平，根據(jù)顯示需要讓ah中某些位置接低電平。優(yōu)點(diǎn)是顯示穩(wěn)定，提高了工作效率，缺點(diǎn)是位數(shù)較多時顯示口隨之增加。要使顯示管顯示不同的數(shù)字或者字符，需要使端口輸出相應(yīng)的字型碼。其整體電路原理框圖如圖5 所示：單片機(jī)89C51鍵盤輸入LED顯示波形顯示放大電路DA轉(zhuǎn)換時鐘復(fù)位圖5：電路原理框圖 89C51系統(tǒng)設(shè)計(jì)89C51單片機(jī)是該波形發(fā)生器的核心，具有2個定時器，32個并行I/O口，1個串行I/O口，5個中斷源[4]。單片機(jī)引腳分配如下： RST：用于復(fù)位電路；XTAL1，XTAL2：外接晶振，產(chǎn)生時鐘信號； P0 口：鍵盤輸出信號。 為74LS138 片選碼。晶振通常選用6MHZ、12MHZ、24MHZ。在每個機(jī)器周期的S5P2，施密特觸發(fā)器的輸出電平由復(fù)位電路采樣一次，然后才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號。具體實(shí)現(xiàn)方法：、=0，=0 輸出正弦波，=0，=1 輸出三角波，=1，=1 輸出方波。由于其輸出為電流輸出，因?yàn)橥?
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