【導(dǎo)讀】教學(xué)實驗等領(lǐng)域。目前使用的信號發(fā)生器大部分是函數(shù)信號發(fā)生器，且特殊波形。發(fā)生器的價格昂貴。所以本設(shè)計使用的是AT89c51單片機構(gòu)成的發(fā)生器，可產(chǎn)生。在單片機上加外圍器件距陣式鍵盤，通過鍵盤控制波形頻率的增減以及波形。的選擇，并用了LCD顯示頻率大小。換，再通過運放進行波形調(diào)整，最后輸出波形接在示波器上顯示。路簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、價格低廉、性能優(yōu)越等優(yōu)點。

　　

【正文】 入寄存器、 8位 DAC 寄存器和 8位 D/A 轉(zhuǎn)換電路組成。輸入寄存器和 DAC 寄存器作為雙緩沖，因為在 CPU 數(shù)據(jù)線直接接到 DAC0832 的輸入端時，數(shù)據(jù)在輸入端保持的時間僅僅是在 CPU 執(zhí)行輸出指令的瞬間內(nèi)，輸入寄存器可用于保存此瞬間出現(xiàn)的數(shù)據(jù)。有時，微機控制系統(tǒng)要求同時輸出多個模擬量參數(shù)，此時對應(yīng)于每一種參數(shù)需要一片 DAC0832，每片 DAC0832 的轉(zhuǎn)換時間相同，就可采用 DAC 寄存器對 CPU 分時輸入到輸入寄存器的各參數(shù)在同一時刻開始鎖存，進而同時產(chǎn)生各模擬信號。 控制信號 ILE、 、 用來控制輸入寄存器。當(dāng) ILE為高電平， 為低電平， 為負脈沖時，在 LE產(chǎn)生正脈沖；其中 LE 為高電平時，輸入寄存器的狀態(tài)隨數(shù)據(jù)輸入線狀態(tài)變化， LE的負跳變將輸入數(shù)據(jù)線上的信息存入輸入寄存器。 控制信號 和 用來控制 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器。當(dāng) 為低電平， 輸 30 入負脈沖時，則在 LE 產(chǎn)生正脈沖；其中 LE為高電平時， DAC 寄存器的輸入與輸出的狀態(tài)一致， LE負跳變，輸入寄存器內(nèi)容存入 DAC 寄存器。 DAC0832 的數(shù)據(jù)輸出方式 在微機應(yīng)用系統(tǒng)中 ,通常使用的是電壓信號 ,而DAC0832 輸 出 的是電流信號 ， 這就需要由運算放大器組成的電路實現(xiàn)轉(zhuǎn)換。其中有輸出電壓各自極性固定的單位性輸出和在隨動系統(tǒng)中輸出電壓有正負極性的雙極性輸出兩種輸出方式。 3. DAC 0832 同 CPU 的連接 微處理器與 DAC0832 之間可以不加鎖存器，而是利用 DAC0832 內(nèi)部鎖存器，將 CPU 通過數(shù)據(jù)總線直接向 DAC0832 輸出的停留時間很短的數(shù)據(jù)保存，直至轉(zhuǎn)換結(jié)束。 DAC0832 同 CPU 的接口如圖 321 所示 .DAC0832 作為微處理器的一個端口，用地址 92H的選通作為 和 的控制信號，微處理器的寫信號直接來控制和 。 圖 321 DAC0832和 CPU連接電路 本系統(tǒng) D/A 轉(zhuǎn)換電路圖 322 31 圖 322 D/A轉(zhuǎn)換電路圖 DAC0832 芯片原理 ① 管腳功能介紹 （ 如圖 5 所示 ） 圖 5 DAC0832 管腳圖 (1) DI7～ DI0： 8 位的數(shù)據(jù)輸入端， DI7為最高位。 (2) IOUT1：模擬電流輸出端 1，當(dāng) DAC 寄存器中數(shù)據(jù) 全為 1 時，輸出電流最大，當(dāng) DAC 寄存器中數(shù)據(jù) 全為 0 時，輸出電流為 0。 (3) IOUT2：模擬電流輸出端 2， IOUT2與 IOUT1的和為一個常數(shù)，即 IOUT1＋ IOUT2＝常數(shù)。 (4) RFB：反饋電阻引出端， DAC0832 內(nèi)部已經(jīng)有反饋電阻，所以 RFB端可以直接接到外部運算放大器的輸出端，這樣相當(dāng)于將一個反饋電阻接在運算放大器的輸出端和輸入端之間。 32 (5) VREF：參考電壓輸入端，此端可接一個正電壓，也可接一個負電壓，它決定 0至 255 的數(shù)字量轉(zhuǎn)化出來的模擬量電壓值的幅度， VREF范圍為 (+10～ 10)V。 VREF端與 D/A 內(nèi)部 T 形電阻網(wǎng)絡(luò)相連。 (6) Vcc：芯片供電電 壓，范圍為 (+5~ 15)V。 (7) AGND：模擬量地，即模擬電路接地端。 (8) DGND：數(shù)字量地。 當(dāng) WR2 和 XFER 同時有效時， 8 位 DAC 寄存器端為高電平 “1”，此時 DAC寄存器的輸出端 Q 跟隨輸入端 D 也就是輸入寄存器 Q 端的電平變化；反之，當(dāng)端為低電平 “0”時，第一級 8 位輸入寄存器 Q 端的狀態(tài)則鎖存到第二級 8 位 DAC寄存器中，以便第三級 8 位 DAC 轉(zhuǎn)換器進行 D/A 轉(zhuǎn)換。 一般情況下為了簡化接口電路，可以把和直接接地，使第二級 8 位 DAC 寄存器的輸入端到輸出端直通，只有第一級 8 位輸入寄存器置成可選通、可 鎖存的單緩沖輸入方式。 特殊情況下可采用雙緩沖輸入方式，即把兩個寄存器都分別接成受控方式 制作低頻信號發(fā)生器有許多方案：主要有單緩沖方式，雙緩沖方式和直通方式。 單緩沖方式 具有 適用于只有一路模擬信號輸出或幾路模擬信號非同步輸出的情形的優(yōu)點 ，但是 電路線路連接比較簡單 。而 雙緩沖方式適用于在需要同時輸出幾路模擬信號的場合 ， 每一路模擬量輸出需一片 DAC0832 芯片，構(gòu)成多個DAC0832 同步輸出電路 ， 程序簡單化 ，但是 電路線路連接比較復(fù)雜。根據(jù)以上分析，我們的課題選擇了單緩沖方式使用方便，程序簡單，易操作。 DAC0832 主要是用于波形的數(shù)據(jù)的傳送，是本 題 目電路中的主要芯片 D/A 轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo) [16]： ：輸出模擬電壓應(yīng)能區(qū)分 0～ 2n1 共 2n 個輸入數(shù)字量。表示方法： （ 1）用輸入二進制數(shù)的位數(shù)表示；如 8位。 （ 2) 用輸出模擬電壓的最小值與最大值的比值表示。指最小輸出電壓和最大輸出電壓之比。 DAC0808 的分辨率為 1/256。 2．精度： DAC 實際輸出電壓與理想的輸出電壓的偏差。 DAC0808 的最大滿刻度偏差為 +1LSB 。 3．線性度： DAC 實際傳輸特性曲線與理想的傳輸特性曲線的偏差。 DAC0808的最大誤差為 +% 。 4．溫度靈敏度：在輸入不變的情況下，輸出模擬電壓隨溫度變化產(chǎn)生的變化量。一般用滿刻度輸出條件下溫度每升高 1℃，輸出電壓變化的百分數(shù)作為溫度系數(shù)。 5．轉(zhuǎn)換速度：用完成一次轉(zhuǎn)換所需的時間 —— 建立時間 Tset 來衡量。建 33 立時間：輸入信號從開始變化到輸出電壓進入與穩(wěn)態(tài)值相差 1/2LSB 范圍以內(nèi)的時間。輸入信號由全 0 變?yōu)槿?1 所需時間最長。當(dāng)外接運放時，轉(zhuǎn)換時間還應(yīng)加上運放的上升（下降）時間。 ? ? ? ?ROsTR SVtT maxmax ?? （ 3— 2） 式中 ? ?maxTRT 為轉(zhuǎn)換時間 ， st 為建立時間， ? ?maxoV 輸出最大電壓值， RS 為運放輸出轉(zhuǎn)換速率。 二、 D/A轉(zhuǎn)換器的分類 D/A 轉(zhuǎn)換器的品種繁多、性能各異。按輸入數(shù)字量的位數(shù)分： 8位、 10 位、12位和 16 位等；按輸入的數(shù)碼分：二進制方式和 BCD 碼方式；按傳送數(shù)字 量的方式分：并行方式和串行方式；按輸出形式分：電流輸出型和電壓輸出型，電壓輸出型又有單極性和雙極性；按與單片機的接口分：帶輸入鎖存的和不帶輸入鎖存的。 34 I/V 轉(zhuǎn)換波形輸出電路 DAC0832 為電流輸出型轉(zhuǎn)換器 ,一般要 求輸出是電壓，所以還必須經(jīng)過一個外接的運算放大器轉(zhuǎn)換成電壓。 如圖 323 所示為一種用兩級運算放大器組成的模擬電壓輸出電路。從 第一個運放 輸出為單極性模擬電壓，從 第二個運放 輸出為雙極性模擬電壓。如果參考電壓為 +5V，則點 a 輸出電壓為 0～ 5V，點 b輸出電壓為 177。 5V。 圖 323 I/V轉(zhuǎn)換 波形發(fā)生電路 一、 LM324 簡介 LM324 是四運放集成電路，它采用 14 腳雙列直插塑料封裝，外形如圖所示。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運算放大器，除電源共用外 ,四組運放相互獨立。每一組運算放大器可用圖 1 所示的符號來表示，它有 5 個引出腳，其中“ +”、“ ”為兩個信號輸入端，“ V+”、“ V”為正、負電源端，“ Vo”為輸出端。兩個信號輸入端中， Vi （ ）為反相輸入端，表示運放輸出端 Vo 的信號與該輸入端的相位相反； Vi+（ +）為同相輸入端，表示運放輸出端 Vo 的信號與該輸入端的相位相同。 LM324 的引腳排列見圖 2。 由于 LM324 四運放電路具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價格低廉等優(yōu)點，因此被廣泛應(yīng)用在各種電路中。 35 LM324 圖 33 各對應(yīng)管腳 由于 LM324 四運放電路具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價格低廉等優(yōu)點，因此被廣泛應(yīng)用在各種電路中。如下圖 33 各對應(yīng)管腳。 )LM324 工作原理 （ 管腳功能如圖 9 所示 ） 圖 9 LM324 管腳圖 在此項目中用了 LM324 的 三組運放，分別置于第一級輸出，第一、二級之 36 間，第二級輸出。 原理圖 電壓變換原理圖 如圖 327所示 圖 327 系統(tǒng)信號變換 雙極性輸出實現(xiàn) 若 D/A 轉(zhuǎn)換器輸出為雙極性， 如圖 4 所示。 I o u t1I o u t2V f bD A C 0 8 3 2U1567B1098CR 2 = RR 1 = 2 RR 3 = 2 RRV o u t2V r e f = (數(shù)字碼 1 2 8 ) / 1 2 8+ 5 VV o u t 1I1I2 圖 7 D/A轉(zhuǎn)換器雙極性輸出電路 圖 7 中，運算放大器 A2的作用是把運算放大器 A1的單向輸出電壓轉(zhuǎn)換成雙向輸出電壓。其原理是將 A2的輸入端 Σ 通過電阻 R1與參考電壓 VREF相連， VREF 37 經(jīng) R1向 A2提供一個偏流 I1，其電流方向與 I2相反，因此運算放大器 A2的輸入電流為 I I2之代數(shù)和。則 D/A 轉(zhuǎn)換器的總輸出 電壓為： URRWRRWVU R E F ????? 211 （ 11） 25639。nREF DVU ??? （ 12） REFV 為 DAC0832 提供的參考電壓， 39。nD 輸入的波形數(shù)據(jù)。由上兩式可得： )1256(256 1239。39。211 RRDRWVDVRRWRRWVU nREFnREFREF ?????????? （ 13） 取 21 2RR? ，當(dāng) 039。 ?nD 時，21 2RRWVU REF ??? ； 12839。 ?nD 時， 01?U ； 25539。 ?nD時，21 2RRWVU REF ?? 。由上述分析可看出， 39。nD 取不同數(shù)據(jù)時（ 0～ 255），可得對稱的雙極性波形輸出。再取 1RRW? ，則式 （ 11）可表示為： )11 2 8( 39。1 ??? nREF DVU 由上式可知，輸出信號的幅度受 REFV 的改變而改變。 第 4 章 軟件設(shè)計 38 軟件總體設(shè)計 應(yīng)用系統(tǒng)中的應(yīng)用軟件是根據(jù)系統(tǒng)功能要求而設(shè)計的，能可靠地實現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能。一個優(yōu)秀的應(yīng)用系統(tǒng)的應(yīng)具有下列特點： (1)根據(jù)軟件功能要求，將系統(tǒng)軟件分成若干個獨立的部分。設(shè)計出軟件的總體結(jié)構(gòu)，使其結(jié) 構(gòu)清晰、流程合理。 (2)要樹立結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計風(fēng)格，各功能程序模塊化、子程序化。既便于調(diào)試、鏈接，又便于移植、修改。 (3)建立正確的數(shù)學(xué)模型。即根據(jù)功能要求，描述各個輸入和輸出變量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，它是關(guān)系到系統(tǒng)好壞的重要因素。 (4)為提高軟件設(shè)計的總體效率，以簡明、直觀法對任務(wù)進行描述，在編寫應(yīng)用軟件之前，應(yīng)繪制出程序流程圖。 (5)要合理分配系統(tǒng)資源，包括 ROM、 RAM、定時數(shù)器、中斷資源等。 (6)注意在程序的有關(guān)位置處寫上功能注釋，提高程序的可讀性。 (7)加強軟件抗干擾設(shè)計，它是提高系統(tǒng)應(yīng)用可靠 性的有利措施。 本系統(tǒng)的軟件包括以下幾個程序模塊： (1)初始化程序； (2)顯示程序； (3)鍵盤掃描程序與處理程序； (4)定時器 0服務(wù)程序； (5)正弦波發(fā)生程序及其服務(wù)程序； (6)三角波發(fā)生程序； (7)方波發(fā)生程序； (8)鋸齒波發(fā)生程序。 軟件功能設(shè)計 系統(tǒng)初始化程序設(shè)計 復(fù)位程序完成如下工作： 2 秒的 初始界面； 983HZ； ； 39 0 工作于方式 1，即 16 位定時器方式，送入