基于at89c51單片機(jī)的多功能函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-07-20 00:11 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 DAC0832作為D/A轉(zhuǎn)換器，再經(jīng)過兩級放大后輸出，最終在示波器上顯示?？梢允褂冒存I掃描來實(shí)現(xiàn)波形的變化[3]。由于方案一的輸出信號的頻率不穩(wěn)定還有二方案的電路較為復(fù)雜，頻率可調(diào)范圍難以達(dá)標(biāo)等缺點(diǎn)，所以決定采用方案三的設(shè)計(jì)方法。方案三的設(shè)計(jì)用軟件可以很方便的實(shí)現(xiàn)對硬件的控制，輸出需要的波形。而且方案三中涉及的器件都是容易得到而且價(jià)格較為便宜的，所以價(jià)格上也有優(yōu)勢?；贏T89C51單片機(jī)的函數(shù)信號發(fā)生器由電源電路、單片機(jī)主控電路、信號輸出電路和按鍵控制電路四部分組成，整體設(shè)計(jì)框圖如圖所示復(fù)位電路按鍵電路AT89C51主控電路輸出電路電源電路圖5 函數(shù)信號發(fā)生器系統(tǒng)圖AT89C51單片機(jī)是整個(gè)函數(shù)信號發(fā)生器的主控部分，通過電腦對程序改寫，可以產(chǎn)生不同波形，也可對同種波形的頻率幅度進(jìn)變換。當(dāng)單片機(jī)輸出數(shù)字信號經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路后輸出相應(yīng)模擬信號。上圖中輸出電路包涵轉(zhuǎn)換電路與整波電路。下圖為函數(shù)信號發(fā)生器的原理圖。輸出波形濾波放大D/A轉(zhuǎn)換器接口電路89C51單片機(jī)圖6 信號發(fā)生器原理框圖 8051片內(nèi)有4KB的ROM/EPROM，因此只需要外接晶振電路和復(fù)位電路就可以構(gòu)成最小系統(tǒng)了，如圖所示。圖7 單片機(jī)最小系統(tǒng)該最小系統(tǒng)的特點(diǎn)如下：（1）由于片外沒有擴(kuò)展存儲器和外設(shè)，P0、PPP3都可以作為用戶I/O 接口使用。（2）片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器有128B，地址空間為00H—7FH,片外沒數(shù)據(jù)存儲器。（3）片內(nèi)有4KB的程序存儲器，地址空間為0000H—0FFFH，沒有偏外存儲器，應(yīng)接高電平。（4）可以使用兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0和T1，一個(gè)全雙工的串行通信接口，5個(gè)中斷源[1]。晶振電路工作原理及應(yīng)用 單片機(jī)有119兩引腳。分別為XTAL1和XTAL2。單片機(jī)采取內(nèi)部振蕩電路時(shí)，將這兩引腳接石英晶體與微調(diào)電容。此設(shè)計(jì)采用的是12M晶振和兩個(gè)30pF的電容。在芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，XTAL1和XTAL2引腳是一反相放大器的兩個(gè)輸入端，構(gòu)成單片機(jī)內(nèi)部振蕩器。同樣，根據(jù)需要的不同，也可采用外部時(shí)鐘方式。本次設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式。如圖所示。圖8 內(nèi)部時(shí)鐘方式XTAL1XTAL2單片機(jī)復(fù)位電路工作原理及應(yīng)用計(jì)算機(jī)在啟動運(yùn)行時(shí)都需要復(fù)位，復(fù)位是使中央處理器CPU和內(nèi)部其他部件處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，從這個(gè)狀態(tài)開始工作[1]。89C51單片機(jī)有一個(gè)復(fù)位引腳RST，高電頻有效。在時(shí)鐘電路工作以后，當(dāng)外部電路使得RST端出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高電平后系統(tǒng)就會內(nèi)部復(fù)位[1]。我們采用按鍵復(fù)位方式。如圖所示。VccRSTVssMCS511k200W圖9 按鈕復(fù)位電路 本次設(shè)計(jì)共設(shè)計(jì)了4個(gè)按鍵，分別為開關(guān)SSS3和S4。、。S1用來控制輸出波的類別，每按一次，切換到另一個(gè)波形；S2與S3則調(diào)節(jié)輸出波形頻率的增減，按S2時(shí)，輸出平率增加，而S3則減??；S4則用來顯示波形的種類與頻率的大小。如圖所示。圖10 按鍵電路 D/A轉(zhuǎn)換電路D/A轉(zhuǎn)換器經(jīng)常用于信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)中，通過它可以生成各種波形。其基本原理如下：利用D/A轉(zhuǎn)換器輸出模擬量與輸入數(shù)字量成正比這一特點(diǎn)，通過程序控制CPU向D/A轉(zhuǎn)換器送出隨時(shí)間成一定規(guī)律變化的數(shù)字，則D/A轉(zhuǎn)換器輸出端就可輸出隨時(shí)間按一定規(guī)律變化的波形[1]。 D/A轉(zhuǎn)換的必要性D/A是先把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，在單片機(jī)設(shè)計(jì)中經(jīng)常用到。眾所周知，單片機(jī)輸出信號為數(shù)字量，而本設(shè)計(jì)旨在輸出各種波形，屬模擬量，所以單片機(jī)的數(shù)字量必須經(jīng)過D/A的轉(zhuǎn)換變?yōu)槟M信號才能滿足要求。 DAC0832的特性及應(yīng)用DAC0832是一個(gè)8位的D/A轉(zhuǎn)換器，為DAC0830的一種。DAC0832內(nèi)部主要由8為輸入寄存器、8位DAC寄存器、8位D/A轉(zhuǎn)換器和控制邏輯電路組成。由于DAC0832與單片機(jī)接口方便，其轉(zhuǎn)換與控制較易實(shí)現(xiàn)，所以在實(shí)際工作中有其重要的作用，使用的也較為頻繁。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳圖如圖所示。圖11 DAC0832的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖12 DAC0832的引腳圖 DAC0832是D/A轉(zhuǎn)換器的一類，屬電流型，所以后要跟著I/V轉(zhuǎn)換。數(shù)字輸入端可以有單緩沖、雙緩沖或直通方式輸入。當(dāng)引腳、直接接地時(shí)，ILE接電源，DAC0832處于直通工作方式。這種狀態(tài)下，有輸入就立即有輸出，處理方式簡單，但只
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