【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 A 轉(zhuǎn)換也稱為數(shù)模轉(zhuǎn)換，是把數(shù)字量變換成模擬量的線性電路。單片機(jī)產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)通過(guò) DAC0832 轉(zhuǎn)化成模擬信號(hào)，輸出相應(yīng)的電流值 ，通過(guò)集成運(yùn)算放大器可以取出模擬量得電壓值，最后利用示波器獲得輸出的模擬信號(hào)的波形；衡量數(shù)模轉(zhuǎn)換的性能指標(biāo)有分辨率、轉(zhuǎn)換時(shí)間、精度、線性度等。 LED 顯示器用由若干個(gè)發(fā)光二極管按一定的規(guī)律排列而成，是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見(jiàn)光的固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光用于是顯示相關(guān)輸出波形的信息，包括信號(hào)的類(lèi)型和頻率。 設(shè)計(jì)功能 （ 1）具有產(chǎn)生方波、鋸齒波、三角波三種周期性波形的功能。 （ 2）輸出波形的頻率范圍為 100Hz～ 1kHz；頻率步進(jìn)間隔≤ 100Hz。 （ 3）輸出波形幅度范圍 0～ 5V，可 按步進(jìn) （峰 峰值）調(diào)整。 （ 4）具有顯示輸出波形的類(lèi)型、周期和幅度的功能。 第三章 硬件設(shè)計(jì) 硬件原理框圖 硬件原理方框圖如圖 所示。 圖 硬件原理框圖 主控電路 AT89C51 單處機(jī)內(nèi)部設(shè)置兩個(gè) 16 位可編程的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T0 和 T1，它們具有計(jì)數(shù)器方式和定時(shí)器方式兩種工作方式及 4 種工作模式。在波形發(fā)生器中，將其作定時(shí)器使用，用它來(lái)精確地確定波形的兩個(gè)采樣點(diǎn)輸出之間的延遲時(shí)間。模式 1 采用的是 16 位計(jì)數(shù)器，當(dāng) T0 或 T1 被允許計(jì)數(shù)后，從初值開(kāi)始加計(jì)數(shù)，最高位產(chǎn)生溢出時(shí)向 CPU請(qǐng)求中斷。 中斷系統(tǒng)是使處理器具有對(duì)外界異步事件的處理能力而設(shè)置的。當(dāng)中央處理器 CPU 正在處理某件事的時(shí)候外界發(fā)生了緊急事件，要求 CPU 暫停當(dāng)前的工作，轉(zhuǎn)而去處理這個(gè)緊急事件。在波形發(fā)生器中，只用到片內(nèi)定時(shí)器／計(jì)數(shù)器溢出時(shí)產(chǎn)生的中斷請(qǐng)求，即是在 AT89C51 輸出一個(gè)波形采樣點(diǎn)信號(hào)后，接著啟動(dòng)定時(shí)器，在定時(shí)器未產(chǎn)生中斷之前， AT89C51等待，直到定時(shí)器計(jì)時(shí)結(jié)束，產(chǎn)生中斷請(qǐng)求， AT89C51 響應(yīng)中斷，接著輸出下一個(gè)采樣點(diǎn)信號(hào)，如此 循環(huán)產(chǎn)生所需要的信號(hào)波形 [6]。 如圖 所示， AT89C51從 P0 口接收來(lái)自鍵盤(pán)的信號(hào)，并通過(guò) P2 口輸出一些控制信號(hào)，將其輸入到 8155的信號(hào)控制端，用于控制其信號(hào)的輸入、輸出。如果有鍵按下，則在讀控制端會(huì)產(chǎn)生一個(gè)讀信號(hào)，使單片機(jī)讀入信號(hào)。如果有信號(hào)輸出，則在寫(xiě)控制端產(chǎn)生一個(gè)寫(xiě)信號(hào)，并將所要輸出的信號(hào)通過(guò) 8155 的 PB 口輸出，并在數(shù)碼管上顯示出來(lái) 數(shù) /模轉(zhuǎn)換電路 由于單片機(jī)產(chǎn)生的是數(shù)字信號(hào)，要想得到所需要的波形，就要把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，所以該文選用價(jià)格低廉、接口簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)換控制容易并具有 8 位分辨率的數(shù)模轉(zhuǎn)換器 DAC0832。 DAC0832 主要由 8 位輸入寄存器、 8 位 DAC 寄存器、 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換器以及輸入控制電路四部分組成。但實(shí)際上， DAC0832 輸出的電量也不是真正能連續(xù)可調(diào)，而是以其絕對(duì)分辨率為 單位增減，是準(zhǔn)模擬量的輸出。 DAC0832 是電流型輸出，在應(yīng)用時(shí)外接運(yùn)放使之成為電壓型輸出。 由圖 可知， DAC0832 的片選地址為 7FFFH，當(dāng) P25 有效時(shí)，若 P0 口向其送的數(shù)據(jù)為 00H， 則 U1 的輸出電壓為 0V。若 P0 口向其送的數(shù)據(jù)為 0FFH 時(shí)， 則 U1的輸出電壓為 5V. 故當(dāng) U1 輸出電壓為 0V時(shí)，由公式 得：Vout = 5V時(shí)，可得： Vout = +5V，所以輸出波形的電壓變化范圍為 5V～ + 5V. 故可推得，當(dāng) P0 所送數(shù)據(jù)為 80H 時(shí)， Vout 為 0 按鍵接口電路 時(shí)鐘電路 8051 單片機(jī)有兩個(gè)引腳（ XTAL1， XTAL2）用于外接石英晶體和微調(diào)電容，從而構(gòu)成時(shí)鐘電路，其電路圖如圖 所示。 電容 C C2 對(duì)振蕩頻率有穩(wěn)定作用，其容量的選擇為 30pf，振蕩器選擇頻率為 的石英晶體。由于頻率較大時(shí)，三角波、正弦波、鋸齒波中每一點(diǎn)的延時(shí)時(shí)間為幾微秒，故延時(shí)時(shí)間還要加上指令時(shí)間才能獲得較大的頻率波形 。 第四章 ADC0832內(nèi)部結(jié)構(gòu)及配置 完成 D/A 轉(zhuǎn)換或 A/D 轉(zhuǎn)換的線路有多種，特別是單片大規(guī)模集成 A/D、 D/A問(wèn)世，為實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換提供了極大的方便。借助手冊(cè)提供的器件性能指標(biāo)及典型應(yīng)用電路，即可正確使用這些器件。本設(shè)計(jì)將采用大規(guī)模集成電路 DAC0832 實(shí)現(xiàn)D/A 轉(zhuǎn)換。 DAC0832 是采用 CMOS 工藝制成的單片直流輸出型 8 位數(shù) /模轉(zhuǎn)換器。如圖 6所示，它由倒 T型 R2R 電阻 網(wǎng)絡(luò) 、模擬開(kāi)關(guān)、運(yùn)算放大器和參考 電壓 VREF 四大部分組成。 一個(gè) 8位 D/A轉(zhuǎn)換器有 8個(gè)輸入端（其中每個(gè)輸入端是 8位二進(jìn)制數(shù)的一位），有一個(gè)模擬輸出端。輸入可有 28=256 個(gè)不同的二進(jìn)制組態(tài)，輸出為 256 個(gè)電壓之一，即輸出電壓不是整個(gè)電壓范圍內(nèi)任意值，而只能是 256 個(gè)可能值。圖 7是 DAC0832 的邏輯框圖和引腳排列。 D0D7：數(shù)字信號(hào)輸入端。 ILE：輸入寄存器允許，高電平有效。 CS：片選信號(hào)，低電平有效。 WR1：寫(xiě)信號(hào) 1，低電平有效 XFER：傳送控制信號(hào)，低電平有效。 WR2：寫(xiě)信號(hào) 2，低電平有效。 IOUT IOUT2： DAC 電流輸出端。 Rfb：是集成在片內(nèi)的外接運(yùn)放的反饋電阻 DAC0832的邏輯框圖和引腳排列 Vref：基準(zhǔn)電壓（ 10+10V）。 Vcc：是源電壓（ +5+15V）。 AGND：模擬地 NGND：數(shù)字地，可與 AGND 接在一起使用。 DAC0832 輸出的是電流，一般要求輸出是電壓，所以還必須經(jīng)過(guò)一個(gè)外接的運(yùn)算放大器轉(zhuǎn)換成電壓。 IN0IN7： 8路模擬信號(hào)輸入端。 A A A0 ：地址 輸入端。 ALE 地址鎖存允許輸入信號(hào)，在此腳施加正脈沖，上升沿有效，此時(shí)鎖存地址碼，從而選通相應(yīng)的模擬信號(hào)通道，以便進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換。 START：?jiǎn)?dòng)信號(hào)輸入端，應(yīng)在此腳施加正脈沖，當(dāng)上升沿到達(dá)時(shí)，內(nèi)部逐次逼近寄存器復(fù)位，在下降沿到達(dá)后，開(kāi)始 A/D 轉(zhuǎn)換過(guò)程。 EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出信號(hào)（轉(zhuǎn)換接受標(biāo)志），高電平有效。 OE：輸入允許信號(hào)，高電平有效。 CLOCK(CP)：時(shí)鐘信號(hào)輸入端，外接時(shí)鐘頻率一般為 640kHz。 Vcc： +5V 單電源供電。 Vref(+),Vref()：基準(zhǔn)電壓的正極、負(fù)極。一般 Vref(+)接 +5V 電源， Vref()接地。 D7D0：數(shù)字信號(hào)輸出端。 由 A A A0三地址輸入端選通 8 路模擬信號(hào)中的任何一路進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)