【文章內(nèi)容簡介】 比較多，電路形式一般有LC、RC和石英晶體振蕩器三類。LC振蕩器適宜于產(chǎn)生幾Hz至幾百MHz的高頻信號；石英晶體振蕩器能產(chǎn)生幾百kHz至幾十MHz的高頻信號且穩(wěn)定度高；對于頻率低于幾MHz，特別是在幾百Hz時，常采用RC振蕩電路。RC振蕩電路又分為文氏橋振蕩電路、雙T網(wǎng)絡式和移相式振蕩電路等類型。其中，以文氏橋振蕩電路最為常用。目前，實現(xiàn)波形發(fā)生器最簡單的方法是采用單片集成的函數(shù)信號發(fā)生器。它是將產(chǎn)生各種波形的功能電路集成優(yōu)化到一個集成電路芯片里，外加少量的電阻、電容元件來實現(xiàn)。采用這種方法的突出優(yōu)勢是電路簡單，實現(xiàn)方便，精度高，性能優(yōu)越；缺點是功能較全的集成芯片價格較貴。實際中應用較多的單片函數(shù)信號發(fā)生器有MAX038(最高頻率可達40MHz)和ICL8038(最高頻率為300kHz)。 方案二波形發(fā)生器設計的純軟件法 波形發(fā)生器的設計還可以采用純軟件的方法來實現(xiàn)。虛擬儀器鞠使傳統(tǒng)儀器發(fā)生了革命性的變化，是21世紀測試儀器領域技術(shù)發(fā)展的重要方向。它以計算機為基礎，軟件為核心，沒有傳統(tǒng)儀器那樣具體的物理結(jié)構(gòu)．在計算機上實現(xiàn)儀器的虛擬面板，通過軟件設計實現(xiàn)和改變儀器的功能。例如用圖形化編程工具LabVIEW來實現(xiàn)任意波形發(fā)生器的功能：在LabVIEW軟件的前面板通過拖放控件，設計儀器的功能面板(如波形顯示窗口，波形選擇按鍵，波形存儲回放等工作界面)，在軟件的后面板直接拖放相應的波形函數(shù)并進行參數(shù)設置或直接調(diào)用編程函數(shù)來設計任意波形以實現(xiàn)波形產(chǎn)生功能；完成的軟件打包后，可脫離編程環(huán)境獨立運行。實現(xiàn)任意波形發(fā)生器的功能。采用純軟件的虛擬儀器設計思路可以使設計簡單、高效，僅改變軟件程序就可以輕松實現(xiàn)波形功能的改變或升級。從長遠角度來看，純軟件法成本較低。軟件法的缺點是波形的響應速度和精度遜色于硬件法。 方案三：既具有純硬件設計的快速、高性能，同時又具有軟件控制的靈活性、智能性。如以單片機和單片集成函數(shù)發(fā)生器為核心（）。輔以鍵盤控制、液晶顯示等電路，設計出智能型函數(shù)波形發(fā)生器，采用軟硬件結(jié)合的方法可以實現(xiàn)功能較全、性能更優(yōu)的波形發(fā)生器，同時還可以擴展波形發(fā)生器的功能，比如通過軟件編程控制實現(xiàn)波形的存儲、運算、打印等功能，采用USB接口設計。使波形發(fā)生器具有遠程通信功能等。目前，實驗、科研和工業(yè)生產(chǎn)中使用的信號源大多采用此方法來實現(xiàn)。AT89C51單片機DAC0832復位鍵鍵盤數(shù)碼管顯示圖 軟硬件結(jié)合的波形發(fā)生器，波形改變困難、控制的靈活性不夠，不具備智能性，其中由運算放大器加分立元件組成的波形發(fā)生器，除在學生實驗訓練中使用外?；静槐徊捎?。純軟件設計法實現(xiàn)簡單，程序改變及功能升級靈活，但實現(xiàn)的波形精度及響應速度不如硬件法高。純軟件法主要適用于對波形精度、響應速度要求不是很高的場合。相比之下，軟硬件結(jié)合的方法可以設計出性能最優(yōu)、功能擴展靈活、控制智能化的新一代的波形發(fā)生器，可以滿足教學、科研、工業(yè)生產(chǎn)等各方面對波形發(fā)生器性能有較高要求的應用場合。綜合以上幾種設計方案，本設計采用方案三的方法—軟硬件設計法。其方案能夠產(chǎn)生很好的波形，也易實現(xiàn)。3 硬件原理波形的產(chǎn)生是通過AT89S52單片機執(zhí)行某一波形發(fā)生程序，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D/A轉(zhuǎn)換電路的輸出端得到相應的電壓波形。AT89S52單片機的最小系統(tǒng)有三種聯(lián)接方式。一種是兩級緩沖器型，即輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過兩級緩沖器型，即輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過兩級緩沖器后，送D/A轉(zhuǎn)換電路。第二種是單級緩沖器型，輸入數(shù)據(jù)經(jīng)輸入寄存器直接送入DAC寄存器，然后送D/A轉(zhuǎn)換電路。第三種是兩個緩沖器直通，輸入數(shù)據(jù)直接送D/A轉(zhuǎn)換電路進行轉(zhuǎn)換。本電路仿真的總圖如下： 系統(tǒng)電路圖 MCS51單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 內(nèi)部結(jié)構(gòu)概述典型的MCS51單片機芯片集成了以下幾個基本組成部分。1 一個8位的CPU2 128B或256B單元內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器（RAM）3 4KB或8KB片內(nèi)程序存儲器（ROM或EPROM）4 4個8位并行I/O接口P0~P3。5 兩個定時/計數(shù)器。6 5個中斷源的中斷管理控制系統(tǒng)。7 一個全雙工串行I/O口UART（通用異步接收、發(fā)送器） 8 一個片內(nèi)振蕩器和時鐘產(chǎn)生電路。 單片機引腳 CPU結(jié)構(gòu)CPU 是單片機的核心部件。它由運算器和控制器等部件組成。1.運算器 運算器以完成二進制的算術(shù)/邏輯運算部件ALU為核心。它可以對半字節(jié)（4）、單字節(jié)等數(shù)據(jù)進行操作。例如，能完成加、減、乘、除、加減BCD碼十進制調(diào)整、比較等算術(shù)運算，完成與、或、異或、求反、循環(huán)等邏操作，操作結(jié)果的狀態(tài)信息送至狀態(tài)寄存器。運算器還包含有一個布爾處理器，用以處理位操作。它以進位標志位C為累加器，可執(zhí)行置位、復位、取反、位判斷轉(zhuǎn)移，可在進位標志位與其他可位尋址的位之間進行位數(shù)據(jù)傳誦等操作，還可以完成進位標志位與其他可位尋址的位之間進行邏輯與、或操作。PC是一個16位的計數(shù)器，用于存放一條要執(zhí)行的指令地址，尋址范圍為64kB，PC有自動加1功能，即完成了一條指令的執(zhí)行后，其內(nèi)容自動加1。 指令寄存器用于存放指令代碼。CPU執(zhí)行指令時，由程序存儲器中讀取的指令代碼送如指令寄存器，經(jīng)指令譯碼器譯碼后由定時有控制電路發(fā)出相應的控制信號，完成指令功能。 存儲器和特殊功能寄存器（Memory）是計算機系統(tǒng)中的記憶設備，用來存放程序和數(shù)據(jù)。計算機中的全部信息，包括輸入的原始數(shù)據(jù)、計算機程序、中間運行結(jié)果和最終運行結(jié)果都保存在存儲器中。它根據(jù)控制器指定的位置存入和取出信息。特殊功能寄存器（SFR）的地址范圍為80H～FFH。在MCS－51中，除程序計數(shù)器PC和四個工作寄存器區(qū)外，其余21個特殊功能寄存器都在這SFR塊中。其中5個是雙字節(jié)寄存器，它們共占用了26個字節(jié)。各特殊功能寄存器的符號和地址見附表2。其中帶＊號的可位尋址。特殊功能寄存器反映了8051的狀態(tài)，實際上是8051的狀態(tài)字及控制字寄存器。用于CPU PSW便是典型一例。這些特殊功能寄存器大體上分為兩類，一類與芯片的引腳有關(guān)，另一類作片內(nèi)功能的控制用。與芯片引腳有關(guān)的特殊功能寄存器是P0～P3，它們實際上是4個八位鎖存器（每個I/O口一個），每個鎖存器附加有相應的輸出驅(qū)動器和輸入緩沖器就構(gòu)成了一個并行口。MCS－51共有P0～P3