【正文】 4 圖 3 鋸齒波圖形 方波 方波函數(shù)是我們常用且所熟知的簡單波形函數(shù)，做脈沖等，其表示形式如下： 3 )2()20()(TtTTttf????????? ?? （ 2） 方波波形如下： 圖 2 圖形 當(dāng)方波下半段幅值為 0 時(shí)，就為矩形波，一個(gè)原理，所以不再贅述矩形波。正弦波 正弦信號(hào)可用如下形式表示 f (t)=Asin(ω t+θ ) （ 1） 其中， A 為振幅，ω 是角頻率，θ 為初相位。同時(shí)根據(jù)程序的易控制性，可以容易實(shí)現(xiàn)各種較復(fù)雜的調(diào)頻調(diào)幅功能。雖然我國所研制的波形發(fā)生器在一定程度上已有了一些成果，但與國外技術(shù)確實(shí)還存在一定差距，因此很有必要提高相關(guān)方面的研究。因此對(duì)相關(guān)信號(hào)發(fā)生器的研究開發(fā)有著一定的意義。信號(hào)源仿真各種測(cè)試信號(hào)，給待測(cè)電路，從而滿足現(xiàn)實(shí)需求。 關(guān)鍵詞： 信號(hào)發(fā) 生器 AT89C51 D/A轉(zhuǎn)換 波形調(diào)整 The design of multifunction signal generator based on AT89C51 Author： Zhang qin Tutor： Professor Lin ji (Department of Electronic, Hainan normal university， Haikou, 571158) Abstract： Signal generator is also called source or oscillator. It has been widely used in production practice or the field of science and technology. Now, the price of the special waveform generator is not economic and some expensive. While the function signal generator based on AT89C51 can satisfy this requirement. As we know, it can be represented with trigonometric function equation for kinds of waveform curve. The one can produce various waveform, such as triangle wave, sawtooth wave, rectangle wave, square wave and sine wave is often called function signal generator. Function signal generator is broadspectrum in circuit experiment and test equipment. It can control the type and the output frequency of the waveform when the microcontroller are equipped with the keyboard. Also when it coupled with the LED it can be displayed. It can be sure that it is digital signal that e from the microcontroller. So we should add the DAC0832 on the output side for D/A conversion. With the two levels of opamp we can adjust waveform. Finally display on the oscilloscope. Keywords： signal generator， AT89C51， D/A conversion， wave adjust 2 1. 引 言 課題研究背景 隨著經(jīng)濟(jì)與科技不斷發(fā)展，相應(yīng)的測(cè)試儀器與手段也有了許多改善與提高，但是對(duì)之要求也不斷提高。單片機(jī)輸出為數(shù)字信號(hào)，于是在輸出端用 DAC0832進(jìn)行 D/A轉(zhuǎn)換，再通過兩級(jí)運(yùn)放對(duì)波形進(jìn)行調(diào)整。函數(shù)信號(hào)發(fā)生器能夠產(chǎn)生多種波形，如三角波、鋸齒波、矩形波、方波和正弦波。而基于 AT89C51單片機(jī)的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器可以滿足此要求。 論文（設(shè)計(jì)）作者簽名： 日期： 指 導(dǎo) 教 師 簽 名： 日期： I 目 錄 ………………………………………………………… 2 ……………………………………………… 2 …………………………………………………… 2 …………………………… ……………………… 4 …………………………………………………… 4 …………………………………………………… 4 ………………………………………………… 5 單片機(jī)最小系統(tǒng) ………………………………………… 5 ………………………………………… 8 D/A 轉(zhuǎn)換電路 …………………………………………… 8 D/A 轉(zhuǎn)換的必要性 …………………………………… 8 DAC0832 的特性及應(yīng)用 ……………………………… 8 LED 顯示電路 …………………………………………… 10 運(yùn)算放大器的特性及應(yīng)用 ……………………………… 13 …………………………………………………… 14 ……………………………………… 14 …………………………………………………… 15 …………………………………………………… 16 ………………………………………………… 16 II ………………………………………………… …… 17 5 系統(tǒng)仿真及調(diào)試 ……………………………………………… 18 …………………………………………………… 18 ……………………………………………………… 21 6 總結(jié) …………………………………………………………… 21 7 參考文獻(xiàn) ……………………………………………………… 23 1 基于 AT89C51 單片機(jī)的多功能函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì) 作者： xx 指導(dǎo)老師： xx （海南師范大學(xué)，電子系，?？?， 571158） 摘 要： 信號(hào)發(fā)生器也叫做振蕩器或是信號(hào)源 ，在現(xiàn)在的科技生產(chǎn)實(shí)踐中有著廣泛而重要的應(yīng)用。 論文（設(shè)計(jì)）作者簽名： 日期： 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）使用授權(quán)聲明 海南師范大學(xué)有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的復(fù)印件和磁盤，允許畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）被查閱和借閱。 海 南 師 范 大 學(xué) 本 科 生 畢 業(yè) 論 文 題目：基于 AT89C51 單片機(jī)的多功能函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì) 姓 名： xx 學(xué) 號(hào)： xxx 專 業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù) 年 級(jí)： 2020 級(jí) 系 別： 電子系 指導(dǎo)老師： xxx 完成日期： 2020 年 5 月 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）獨(dú)創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）是本人在導(dǎo)師指 導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，本論文中沒有抄襲他人研究成果和偽造數(shù)據(jù)等行為 。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示謝意。本人授權(quán)海南師范大學(xué)可以將本畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的全部或部分內(nèi)容編入 有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或其他復(fù)印手段保存、匯編畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）。現(xiàn)在的特殊波形發(fā)生器在價(jià)格上不夠經(jīng)濟(jì)，有些昂貴。根據(jù)傅里葉變換，各種波形均可以用三角函數(shù)的相關(guān)式子表示出來。 本文通過在單片機(jī)的外圍加上鍵盤，控制波形的種類和輸出頻率的大小，加上 LED顯示出相應(yīng)信息。最終在示波器上顯示出來。波形發(fā)生器的信號(hào)已知，使用者然后根據(jù)具體的要求，將其作為激勵(lì)源，測(cè)得感興趣的參數(shù)。信號(hào)發(fā)生器在仿真實(shí)驗(yàn)占有重要地位，對(duì)于測(cè)試儀器來 說也同樣不可缺少。 傳統(tǒng)的信號(hào)發(fā)生器電路復(fù)雜，控制靈活度不夠，成本也相對(duì)較高。 利用單片機(jī)的控制靈活性，外設(shè)處理能力強(qiáng)等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)頻率與幅度可調(diào)的多種波形，這就克服了傳統(tǒng)的缺點(diǎn)，具有良好的實(shí)用性。 波形介紹 正弦函數(shù)為一周期信號(hào)如下圖 1 所示： 圖 1 正弦波 三角波 三角 波波形如下圖所示： 圖 4 5 方案選擇 方案一：利用單片的函數(shù)發(fā)生器的傳統(tǒng)方式，比如 8038 就行。 方案二：采用頻率合成器，鎖相環(huán)式的。這種方法較第一種性能上好，但是對(duì)于頻率的輸出范圍難以達(dá)到。 方案三：可以利用單片機(jī)編 程的方法來實(shí)現(xiàn)波形的輸出。用DAC0832 作為 D/A 轉(zhuǎn)換器，再經(jīng)過兩級(jí)放大后輸出，最終在示波器上顯示。 由于方案一的輸出信號(hào)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。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(shì)。當(dāng)單片機(jī)輸出數(shù)字信號(hào)經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路后輸出相應(yīng)模擬信號(hào)。下圖為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的原理圖。 12XTAL30pFC130pFC210uFC310KR112345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119VSS202122232425262728PSEN29ALE30EA/VPP313233343536373839VCC40U1P80C32UBPNU3SN74LS138NGNDGNDVCCS1S1S2S3S4 圖 7 單片機(jī)最小系統(tǒng) 89C51 單片機(jī) 接口 電路 D/A 轉(zhuǎn)換器 濾波放大 輸出波形 8 （ 2）片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器有 128B，地址空間為 00H—7FH,片外沒數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 （ 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 1 19 兩引腳。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。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。本次設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式。 89C51 單片機(jī)有一個(gè)復(fù)位引腳 RST，高電頻有效。我們采用按鍵復(fù)位方式。 圖 8 內(nèi)部時(shí)鐘方式 XTAL1 XTAL2 Vcc RST Vss MCS51 1k 200? 9 圖 9 按鈕復(fù)位電路 按鍵控制與顯示電路設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)共設(shè)計(jì)了 4 個(gè)按鍵，分別為開關(guān) S S S3 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?。籗4 則用來顯示波形的種類與頻率的大小。 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(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)中，通過它可以生成各種波形。 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。 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。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。 圖 11 DAC0832 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 11 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。 當(dāng)引腳 1WR 、 2WR 、 CS 、 XFER 直接接 地時(shí)， ILE 接電源， DAC0832 處于直通工作方式。