【正文】 圖 1）。采用軟件的虛擬儀器設(shè)計(jì)思路可以使設(shè)計(jì)簡單，高效，僅改變軟件程序就可以輕松實(shí)現(xiàn)波形功能的改變和升級(jí)。用圖形化編程工具LabVIEW 來實(shí)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(shè)計(jì)儀器的功能面板（如波形顯示窗口，波形選擇按鍵，波形存儲(chǔ)回放等工作界面），在軟件的后面板直接拖放相應(yīng)的波形函數(shù)并進(jìn)行參數(shù)設(shè)置或直接調(diào)用編程函數(shù)來設(shè)計(jì)任意波形以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生功能：完成軟件打包后，可脫離編程環(huán)境獨(dú)立運(yùn)行。它以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，軟件為核心，沒有傳統(tǒng)儀器那樣具體的物理結(jié)構(gòu)。 9 方案二 波形發(fā)生器設(shè)計(jì)的純軟件法，波形發(fā)生器的設(shè)計(jì)還可以采用純軟件的方法來實(shí)現(xiàn)。目前實(shí)現(xiàn)波形發(fā)生器最為簡單的方法是采用單片機(jī)集成的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。 RC 振蕩電路又分為橋式振蕩電路，雙 T 網(wǎng)絡(luò)移相式振蕩電路等類型。純硬件法中，正弦波的設(shè)計(jì)是基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)方法也比較多，電路形式一般有 LC， RC 和石英晶體振蕩器三類。在各種波形后加上一級(jí)放大電路，可以使輸出波形的幅度達(dá)到要求，通過開關(guān)電路實(shí)現(xiàn)不同輸出波形的切換，改變電路的具體參數(shù)可以實(shí)現(xiàn) 頻率，幅度和占空比的改變。實(shí)現(xiàn)的波形比較單一，主要為正弦波，方波和三角波。波形發(fā)生器的設(shè)計(jì)方案多 種多樣，大致可以分為三大類：純硬件設(shè)計(jì)法，純軟件設(shè)計(jì)法和軟硬件結(jié)合設(shè)計(jì)法。各種波形共有的指標(biāo)有：波形的頻率，幅度要求，頻率穩(wěn)定度等。通常，波形發(fā)生器需要實(shí)現(xiàn)的波形有正弦波，三角波，方波和鋸齒波。 8 2 方案論證與比較 依據(jù)應(yīng)用場合，需要實(shí)現(xiàn)的波形種類，波形發(fā)生器的具體指標(biāo)要求會(huì)有所不同。而且外形尺寸與價(jià)格，都比過去的類似產(chǎn)品減少了一半。 （ 3） 隨著信息技術(shù)蓬勃發(fā)展，臺(tái)式儀器在走了一段下坡路之后，有重新繁榮起來，不過現(xiàn)在新的臺(tái)式儀器的形態(tài)，和幾年前 的已有很大的不同。使得波形發(fā)生器VXL 模塊僅限于航空、軍事及國防等大型領(lǐng)域。目前，波形發(fā)生器由獨(dú)立的臺(tái)式儀器和適用于個(gè)人計(jì)算機(jī)的插卡以及新近開發(fā)的 VXL 模塊。從而促進(jìn)了函數(shù)波形發(fā)生器想任意波形發(fā)生器的發(fā)展，各種計(jì)算機(jī) 語言的飛速發(fā)展也對(duì)任意波形發(fā)生器向任意 軟件技術(shù)起到了推動(dòng)作用。波形發(fā)生器通常允許用一系列的點(diǎn)、直線和固定的函數(shù)段把波形數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)器。由上面的產(chǎn)品可以看出，函數(shù)波形發(fā)生器發(fā)展很快近幾年來，國際上波形發(fā)生器技術(shù)發(fā)展主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面 ： （ 1） 過去由于頻率很低應(yīng)用的范圍比較狹小，輸出波形頻率的提高，使得波形發(fā)生器能應(yīng)用越來越廣的領(lǐng)域。不久以后， Analogicgic 公司推出了型號(hào)為 Data2020 的多波形合成器，Lccroy 公司產(chǎn)生的型號(hào)為 9100 的任意波形發(fā)生器。這時(shí)期波形發(fā)生器多年以軟件為主，實(shí)質(zhì)是采用微處理器對(duì) DAC 的程序控制，就可以得好各種簡單的波形。同時(shí)，主要表現(xiàn)為很難將頻率調(diào)到某一固定值：二是脈沖的占空間比不可調(diào)節(jié)。函數(shù)波形發(fā)生器具有連續(xù)的相位變換、和頻率穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，不僅可以模擬各種復(fù)雜信號(hào)，還可對(duì)頻率、幅值、相移、波形進(jìn)行動(dòng)態(tài)、及時(shí)的控制，并能夠與其他儀器進(jìn)行通訊，組成自動(dòng)測試系統(tǒng)，因此被廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制系統(tǒng)、震動(dòng)激勵(lì)、通訊和儀器儀表領(lǐng)域。用集成電路實(shí)現(xiàn)的信號(hào)波形發(fā)生器與其它信號(hào)波形發(fā)生器相比，其波形質(zhì)量，幅度和頻率穩(wěn)定等性能指標(biāo)，都有了很大的提高。 6 1 波形發(fā)生器概述 在電子工程，通信工程，自動(dòng)控制，遙測控制，測量儀器，儀表和計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，經(jīng)常需要用到各種各樣的信號(hào)波形發(fā)生器。而由硬件電路構(gòu)成的低頻信號(hào)其性能難以令人滿意，而且由于低頻信號(hào)源所需要的 RC 很大；大電阻，大電容在制作上有困難，參數(shù)的 精度亦難以保證；體積大，漏電，損耗顯著更是致命的弱點(diǎn)。但是這種電路存在波形質(zhì)量差，控制難，可調(diào)范圍小，電路復(fù)雜和體積大等 缺點(diǎn)。目前，市場上常見的波形發(fā)生器多為純硬件的搭接 而成，且波形種類有限，多為鋸齒波，正弦波，方波，三角波等波形。該信號(hào)源的特點(diǎn)是：體積小，價(jià)格低廉，性能穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)方便，功能齊全。信號(hào)頻率幅度也按要求可調(diào)。文中簡要介紹了DAC0832 數(shù)模轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)原理的使用方法， AT98C51 的基礎(chǔ)理論，以及與設(shè)計(jì)有關(guān)的各種有關(guān)的芯片。為了實(shí)驗(yàn)，研究方便，研 制一種靈活實(shí)用，功能齊全，實(shí)用方便的信號(hào)源是十分需要的。 各種各樣的信號(hào)是通信領(lǐng)域的重要組成部分，其中正弦波，方波和三角波是比較常用的信號(hào)。通過按鍵控制可產(chǎn)生方波，正弦波，三角波等，同時(shí)用數(shù)碼管指示其對(duì)應(yīng)的頻率。 1 摘 要 本系統(tǒng)是基于 AT89C51 單片機(jī)的數(shù)字式低頻信號(hào)發(fā)生器。采用 AT89C51單片機(jī)作為核心控制，外圍采用數(shù)字 /模擬轉(zhuǎn)換電路（ DAC0832），運(yùn)放電路（ LM324），按鍵和 8 位數(shù)碼管等。其設(shè)計(jì)簡單，性能好，可用在多種需要低頻信號(hào)的 場所，具有一定的實(shí)用性。在科學(xué)研究和教學(xué)實(shí)驗(yàn)中常常需要這幾種信號(hào)的發(fā)生裝置。 本文介紹的是利用 AT89C51 單片機(jī)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器件 DAC0832 產(chǎn)生所需不同的低頻信號(hào)源，其信號(hào)幅度和頻率都是可以按要求控制的。文中著重介紹了如何利用單片機(jī) 控制 D/A 轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生上述信號(hào)彈的硬件電路和軟件編程。 本次關(guān)于產(chǎn)生不同低頻信號(hào)的信號(hào)源是設(shè)計(jì)方案，不公在理論的實(shí)踐上都能滿足實(shí)驗(yàn)的要求，而且具有很強(qiáng)的可行性。 關(guān)鍵詞： AT89C51 DAC0832 LM324 8 位數(shù)碼管顯示 2 Abstract Waveform The system is a digital generator based on single chip is used as a posed by digtal/analog version(DAC0832),imply circuit button and nixie. It can be used for a signal soure in the lowfrequency signal soure. It is very practical. Various signals are an important part of correspondent area. In this area , sine wave, triangle wave are mon signals. In science rescarch and teaching experiment,we often neet the occurrence equipment of these signals . full functional and eaily used signals source is essential. This paper introduces the low frequency sources of different signals that are produced by AT89c51 SCM and DAC0832. Its signal range and frequenre can be controlled by requirement. This paper briefly introduces the structure principle and usage of DAC0832, the basic theory of AT89c51 and various chips which relevant to design paper emphasized how to use SCM to control the hardware circuit and software program of the signals above which produced by DAC0832. The signal frequency range also can be adjusted by requirement. This signal source desing plan concerns on producing different low frequency signals ,not only meet the request of exqeriment in theory and in practice ,but also have strong feasibilily. The trait of this signal source is: small volume ,low piece , stable function, easily achievable, and full function. Keywords:AT98c51,DA0832,LM324,8 nixie tube display 3 目 錄 摘要 ……………………………………………………………………………… .I Abstract…………………………………………… …………………………… II 目錄 ………………………………………………………………………………..III 前 言 …………………………………………………………………………… ....1 波形發(fā)生器概述 ……………………………………………………… .…… .… ..2 波形發(fā)生器的發(fā)展?fàn)顩r ……………………………………………… .……… ...2 國內(nèi)外波形發(fā)生器產(chǎn)品比較 ………………………………… ………………… 4 方案論證與比較 ………………………………………………… ..…………… ..5 方案一 …………………………………………………………………………… 5 方案二 …………………………………………………………………………… 6 方三 ……………………………………………………………………………… 6 3 硬件原理 ……………………………………………………………………… ..8 MCS51 單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) …………………………………… ..……………… 8 內(nèi)部結(jié)構(gòu)概述 ……………………………………………… .…… ……… 8 CPU 結(jié)構(gòu) ……………………………………………… .……………… ..9 存儲(chǔ)器的特殊功能寄存器 ……………………………… … ...…………10 P0— P3 口結(jié)構(gòu) ……………………………………………… .…… ..11 時(shí)鐘電路和復(fù)位電路 …………… ..……………………………… .11 時(shí)鐘電路 ………………………………………………… 11 單片機(jī)的復(fù)位狀態(tài) ………………… … ..……………… … 12 DAC0832 的引腳和功能 ……………………………… ....……… ...13 4 軟件原理 …………………………………… … ……… … ………………… 15 主流程圖 ………………………………… … .……………………… 15 鋸齒波仿真圖 ………………………………………… … ..………… 16 三角波仿真圖 …………………………………… … ..……………… 17 4 方波仿真圖 ………………………………… … ..…………………… 19 正弦波仿真圖 ………………………………………… ..…………… 20 總結(jié) ……………………………………………………… … ..………………… .22 致謝 ………………………………………………… ..………………………… .23 參考文獻(xiàn) ……………………………………………………… … …………… .24 5 前 言 波形發(fā)生器也稱為函數(shù)發(fā)生器，作為實(shí)驗(yàn)信號(hào)源，是現(xiàn)今各種電子電路實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)用中必不可少的儀器設(shè)備之一。 信號(hào)發(fā)生器作為一種常見的應(yīng)用電子儀器設(shè)備，傳統(tǒng)的可以完全由硬件電路搭接而成，如采用 5555 振蕩電路發(fā)生正弦波，三角波和方波的電路便是可取的路經(jīng)之一，不用依靠單片機(jī)。在科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐中，如工業(yè)過程控制，生物醫(yī)學(xué)，地震模擬機(jī)械振動(dòng)等領(lǐng)域常常要用到低頻信號(hào)源。一旦工作需求功能增加，則電路復(fù)雜程度會(huì)大大增加。隨著集成電路的迅速發(fā)展，用集成電路可很方便地構(gòu)成各種信號(hào)波形發(fā)生器。 波形發(fā)生器的發(fā)展?fàn)顩r 波形發(fā)生器是能夠產(chǎn)生大量的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào) 和用戶定義信號(hào)，并保證高精度，高穩(wěn)定性，可重復(fù)性和易 操作性的電子儀器。 在 70 年代前，信號(hào)發(fā)生器主要有兩類：正弦波和脈沖波，兒函數(shù)發(fā)生器介于兩類之間，能夠提供正弦波、余泫波、方波、三角波、上玄波等幾種常用 標(biāo)準(zhǔn)波形，產(chǎn)生其他波形發(fā)生器多采用模擬電子技術(shù)，而且模擬器件構(gòu)成的電路存 在著尺寸大、價(jià)格貴、功耗大等缺點(diǎn)，并且要產(chǎn)生較為復(fù)雜的信號(hào)波形，則電路結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。 在 70 年代后，微處理器的出現(xiàn)，可以利用