【正文】 軟件 ， 不需要購(gòu)買仿真器，使用軟件模擬器就可以了，使用很方便的。/256 ） …… ，如此計(jì)算下去，將這些 單極性方式下的數(shù)字量轉(zhuǎn)換 為 正弦值模擬量輸出。；第 2 點(diǎn)的角度為360176。 第 1 點(diǎn)的角度為 0176。單片機(jī)的 I/O 輸出均為 +5 V 的TTL 電平，因此產(chǎn)生的正弦波 （以正弦波為例） 幅值為 + V。 由 ()式可知，當(dāng) DAC0832 在 0～ 255 之間變化時(shí)，輸出電壓可在 0V～5V+之間 變化，即輸出信號(hào)的峰峰值可由滑動(dòng)變阻器 RV2 控制。 2）將一個(gè)周期的信號(hào)分離成 256 個(gè)點(diǎn)（按 X 軸等分），每?jī)牲c(diǎn)之間的時(shí) 間間隔為 T，用單片機(jī)的定時(shí)器產(chǎn)生，其表示式為： T=T/256。根據(jù)這樣我們可以利用單片機(jī)的并行口輸出的數(shù)字量，產(chǎn)生常用的波形。其中8 位撥碼開關(guān)是用來(lái)產(chǎn)生 8 位二進(jìn)制數(shù)作為延時(shí)常數(shù)， DAC0832 是用來(lái)將 8 位數(shù)字量轉(zhuǎn)化成模擬量輸出。 圖 系統(tǒng)原理框圖 S T C 8 9 C 5 2 LCD1602 頻率幅度顯示模塊 D/A 轉(zhuǎn)換芯片 DAC0832 LM324 波形放大及波形輸出模塊 幅 度 調(diào) 整 模 塊 電 源 供 電 模 塊 頻 率 調(diào) 整 模 塊 基于單片機(jī)的 波形發(fā)生器 的設(shè)計(jì) 10 由圖 DAC0832 轉(zhuǎn)換部分電路圖 可知， 通過(guò)代入以下數(shù)據(jù)對(duì)波形輸出與頻率、幅值調(diào)節(jié)部分進(jìn)行具體的理論分析計(jì)算。 系統(tǒng)總體框圖 本系統(tǒng)是以單片機(jī) STC89C5頻率調(diào)整模塊、幅度調(diào)整模塊、 8 位 D/A轉(zhuǎn)換芯片 DAC0832 以及 LCD1602 顯示模塊、 LM324 放大、 RS232 串行通信及USB 供電等模塊共同實(shí)現(xiàn)正弦波，方波，三角波，鋸齒波，脈沖波這五種頻率、幅度可調(diào)的常見波形的功能。該四放大器可以工作在低到 或者高到 32V 的電源下，靜態(tài)電流為 MC1741 的靜態(tài)電流的五分之一 ， LM324 的引腳排列見圖 。 綜合以上兩種方案，我們選擇方案二，即放大模塊采用 LM324 來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，可直接操作的 LM324 系列，這是用來(lái)在數(shù)字系統(tǒng)中，輕松地將提供所需的接口電路，而無(wú)需額外的 177。 LM324 系列由四個(gè)獨(dú)立的，高增益，內(nèi)部頻率補(bǔ)償運(yùn)算放大器。 放大模塊 方案一： 采用傳統(tǒng)的單電源應(yīng)用場(chǎng)合的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器，有些時(shí)候必須采用外部偏置元件才能達(dá)到放大的目的和要求。 當(dāng)要進(jìn)行A/D 轉(zhuǎn)換時(shí)，須先將 CS 使能端置于低電平并 且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。 基于單片機(jī)的 波形發(fā)生器 的設(shè)計(jì) 8 （ 2） 芯片接口說(shuō)明 在電路原理圖設(shè)計(jì)時(shí)， DAC0832 的 D0D7 8 條數(shù)據(jù)線與單片機(jī)的 P0 口相連接， DAC0832 的 CS 、 XFER 腳與 相連接、 WR1 、 WR2 與單片機(jī)的 WR相連接， IOUT1 與 LM324 的 2 腳相連接， 3 腳數(shù)字地、 10 腳模擬地分別與電源地相連接。C to +85176。C to +70176。由于它體積小，兼容性，性價(jià)比高而深受單片機(jī)愛好者及企業(yè)歡迎，其目前已經(jīng)有很高的普及率。 綜合以上二種方案，本系統(tǒng)選擇了方案二。 方案二： 采用 DAC0832。 AD7543 是一種串行的 D/A 轉(zhuǎn)換器，與單片機(jī)之間的連線少，布線方便，而且又是 12 位的 D/A 轉(zhuǎn)換器，精度高。 D/A 轉(zhuǎn)換模塊方案設(shè)計(jì) 單片 機(jī) 輸出的是數(shù)字信號(hào)，必須通過(guò) D/A 轉(zhuǎn)換后才能模擬信號(hào)。 [5] 方案三： LCD1286 是圖形點(diǎn)陣 ,是顯示圖形和漢字 ， 當(dāng)然也是可以顯示字母和阿拉伯?dāng)?shù)字了程序的 編寫上 1602 復(fù)雜的多，由于本次設(shè)計(jì)只需顯示波形的頻率和幅度，不需要顯示波形圖，從電路的簡(jiǎn)單程度和成本的角度，綜合考慮不選擇。 1602 內(nèi)部集成有顯示芯片，可以識(shí)別英文字母、阿拉伯?dāng)?shù)字和日語(yǔ)。 方案二： 采用 LCD1602 液晶顯示， 1602 液晶也叫 1602 字符型液晶 ， 它是一種專門用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的 點(diǎn)陣 型液晶模塊它有若干個(gè) 57 或者511 等點(diǎn)陣字符位組成， 1602 采用并口傳輸，速度比 12864 快。雖然靜態(tài)驅(qū)動(dòng)編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，但是占用 I/O 端口多，實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬件電路的復(fù)雜性。 顯示模塊方案設(shè)計(jì) 方案一： 用傳統(tǒng)的 LED 七段數(shù)碼管位選的方式進(jìn)行波形頻率和幅度的顯示。 方案二： 采用矩陣鍵盤，它以較少得 I/O 口實(shí)現(xiàn)了按鍵的功能， 但是 其操作比較復(fù)雜。 綜合以上二種方案，從誤差和操作的的簡(jiǎn)單程度考慮，選擇方案一。 方案二： 通過(guò)在 LM324 的電壓輸出端加 一個(gè)滑動(dòng)變阻器的 方法來(lái)實(shí) 現(xiàn)輸出波形電壓的改變，從而改變實(shí)時(shí)地改變波形的幅度。 [4] 綜合以上二種方案，從電路結(jié)構(gòu)、實(shí)時(shí)性的角度考慮，選擇方案二。 方案二： 為了提高單片機(jī)的資源利用率和運(yùn)行的效率 ， 按鍵部分通過(guò) 8 位撥碼開關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn) 8 位數(shù)字量通過(guò) 74ls165 的并行輸入串行輸出給單片機(jī)的方案，這樣設(shè)計(jì)的目的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省單片機(jī)的 I/O 口資源，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易行。 從 電路結(jié)構(gòu)和成本角度及綜合性價(jià)比的考慮，確定選擇方案一。除了具有標(biāo)準(zhǔn) 8052的數(shù)字外設(shè)部件，片內(nèi)還集成了數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中常用的模擬部件和其他數(shù)字外設(shè)及功能部件，而且執(zhí)行速度快。 在 此 系統(tǒng)中，采用單片機(jī)作為控制 器 比采用 FPGA 實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)便。 FPGA 在掉電后會(huì)丟失數(shù)據(jù)上電后須進(jìn)行一次 配置，因此 FPGA 在應(yīng)用中需要配置電路和一定的程序。 方案二： 用 FPGA 等可編程器件作為控制模塊。單片機(jī)具有體積小，使用靈活的，易于人機(jī)對(duì)話和良好的數(shù)據(jù)處理，有較強(qiáng)的指令尋址和運(yùn)算功能等優(yōu)點(diǎn)。 子系統(tǒng)模塊方案設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的 波形發(fā)生器 的設(shè)計(jì) 5 該波形發(fā)生器有以下幾部分組成：（ 1）單片機(jī)控制模塊 ， （ 2）頻率調(diào)整模塊 ， （ 3）幅度調(diào)整模塊 ， （ 4）顯示模塊 ， （ 5） D/A 轉(zhuǎn)換模塊 ， （ 6）放大模塊 ，（ 7） RS232 串行通信電路及電源供電電路模塊七部分組成。單片機(jī)具有可編程性，硬件的功能描述可完全在軟件上實(shí)現(xiàn)，而且設(shè)計(jì)時(shí)間短，成本低，可靠性高。系統(tǒng)擴(kuò)展、配置靈活。方案三成本較 高。 可行性分析： 上面四種方案中，方案一 中 需要人為地搭建波形變換的電路。這種波形發(fā)生器能產(chǎn)生任意波形并達(dá)到很高頻率，但成本較高。但這種波形發(fā)生器輸出頻率范圍窄，而且電路參數(shù)設(shè)定 較繁瑣，輸出的波形易受外界環(huán)境影響，不穩(wěn)定，對(duì)電路硬件要求很高，不易實(shí)現(xiàn)。波形變換的原理是利用差分放大器的傳輸特性曲線的非線性，傳輸特性曲線越對(duì)稱，線性區(qū)域越窄越好 ； 三角波的幅度應(yīng)正好使晶體接近飽和區(qū)域或者截至區(qū)域。 基于單片機(jī)的 波形發(fā)生器 的設(shè)計(jì) 4 2 波形發(fā)生器系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與論證 總體設(shè)計(jì)方案的比較 波形發(fā)生器的設(shè)計(jì)方案可用多種方案來(lái)完成。 3) 輸出正弦波峰峰值最大為 5 V，最小值為 1V 直流偏移為 177。 (2) 技術(shù)指標(biāo) 1) 正弦波的頻率范圍：下限頻率為 1Hz，上限頻率為 1000Hz。同時(shí)，本系統(tǒng) 中任何一部分電路模塊均可移植于實(shí)用開發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，例如溫度控制系統(tǒng)、電子時(shí)鐘萬(wàn)年歷等實(shí)用的電路系統(tǒng)中，電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有很強(qiáng)的實(shí)用性。 設(shè)計(jì)基本要求 本設(shè)計(jì)采用 89C52 及其外圍擴(kuò)展系統(tǒng)，軟件方面主要是應(yīng)用匯編語(yǔ)言設(shè)計(jì)程序。本次設(shè)計(jì)準(zhǔn)備在成本交低廉的前提下完成，主要是用單片機(jī) STC89C5 DAC0832，性能指數(shù)都不是很高，所以對(duì)此信號(hào)源的基本要求是能發(fā)生幾種常見的波形，正弦波，方波，三角波，鋸齒波，并且能夠在定的范圍內(nèi)改變頻率。 本次設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)是學(xué)習(xí)和運(yùn)用單片機(jī)的 C 語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言，通過(guò)現(xiàn)有專業(yè)知識(shí)，實(shí)現(xiàn)利用單片機(jī) STC89C52 和 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換芯片 DAC0832 共同實(shí)現(xiàn)正弦波，方波，三角波，鋸齒波， 脈沖波 這五種常見波形的發(fā)生，并且可以接收外接撥碼鍵盤開關(guān)量的輸入而在一定范圍內(nèi)改變波形的頻率和幅度。這樣的機(jī)器體積小，價(jià)格便宜，耗電少，頻率適中，便于攜帶。我們可以把產(chǎn)生各種波形的程序，寫在 ROM 中，裝入本機(jī)，按用戶的選擇，運(yùn)行不同的程序，產(chǎn)生不同的波形。在實(shí)際應(yīng)用中，超低頻波和高頻波一 般是不用的，一般用中頻，即幾十 HZ 到幾十 KHZ。 基于單片機(jī)的波形發(fā)生器的設(shè)計(jì) 2 高頻、低頻和超低頻波形發(fā)生器，大多使用文氏橋振蕩電路，即 RC 振蕩電路，通過(guò)改變電容和電阻值，改變頻率。 超低頻：頻率范圍為零點(diǎn)幾赫茲到幾百赫茲。 高頻：幾百 KHZ 到幾 MHZ。還有很多其它類型的波形發(fā)生器，他們各有各的優(yōu)點(diǎn)，但是波形發(fā)生器總的趨勢(shì)將向著寬頻率覆蓋、高頻率精度、多功能、多用途、自動(dòng)化和智能化方向發(fā)展 [2] 。美國(guó)安捷倫生產(chǎn)的33250A 型函數(shù) /任意波形發(fā)生器可以產(chǎn)生穩(wěn)定、精確和低失真的任意波形，其輸出頻率范圍為 1μHz～ 80MHz，而輸出幅度為 10mVpp～ 10Vpp；該公司生產(chǎn)的8648D 射頻波形發(fā)生器的頻率覆蓋范圍更可高達(dá) 9kHz～ 4GHz。 本課題的研究現(xiàn)狀 波形發(fā)生器 既可以構(gòu)成獨(dú)立的信號(hào)源，也可以是高性能網(wǎng)絡(luò)分析儀、頻譜儀及其它自動(dòng)測(cè)試設(shè)備的組成部分。能夠產(chǎn)生多種波形 ,如三角波、鋸齒波、矩形波（含方波）、正弦波的電路被稱為函數(shù)波形發(fā)生器。 關(guān)鍵詞 波形發(fā)生 器 /STC89C52/LCD1602/DAC0832 基于單片機(jī)的 波形發(fā)生器 的設(shè)計(jì) II THE DESIGN OF WAVEFORM GENERATOR BASED ON SINGLECHIP MICROCONTROLLER ABSTRACT This article describes the the design of the waveform generator based on singlechip, the entire system through the microcontroller STC89C52 controls the DAC0832 that can finish convertting eight digital into the five waveform analog output of sine wave, square wave, triangle wave, saw tooth wave and pulse wave. The waveform generator consists of two parts: system hardware design and system software design, in the system hardware design, the microcontroller STC89C52 is the core of the design, through I/O interface design to extend the DA converter module, waveform selector buttons, 74LS165 module the parallel input string line output and the LCD1602 module of frequency, magnitude of the display. And through the SCM simulation software to design and produce of the printed circuit board (PCB) of the waveform generator. System software design is done with assembly language in the integrated development environment WAVE6000, including the main Program, four waveform generator subroutine, key functions and display subroutines modules. This system can realize that frequency and amplitude of waveform is realtimeadjustable and flexible. The system development costs is in the hundred with a high accuracy, the error is small, low power consumption, faster data transfer speeds, high reliability, there is a certain development value. The tested frequency and amplitu