【正文】 1 概述 系統(tǒng)功能概述 本文是基于 AT89S52 單片機的多功能函數(shù)信號發(fā)生器。通過對 DAC0832 參考電壓的調(diào)整，實現(xiàn)了對輸出波形峰值的調(diào)整。通過變壓器將工頻電壓降低，經(jīng)整流、濾波之后，由集成穩(wěn)壓芯片 7812 和 7912 將電壓值穩(wěn)定在 +12V 和 12V，實現(xiàn)對外圍電路的穩(wěn)定供電。輸出波形電壓的峰值通過調(diào)節(jié)DAC0832 的參考電壓來實現(xiàn)。同時在 LED 數(shù)碼管內(nèi)顯示該頻率數(shù)值和所對應的波形。 LED 數(shù)碼管具有顯示輸出波形的類型和頻率的功能。輸出波形的周期可調(diào)，波形的頻率范圍為 100Hz～ 1kHz；頻率步進間隔為 25Hz。河南理工大學本科課程設計報告 1 摘要 本設計是基于 AT89S52 單片機的多功能函數(shù)信號發(fā)生器。該設計以單片機作為控制核心，外圍采用模擬 /數(shù)字轉(zhuǎn)換電路（ DAC0832）、運放電路（ LM324）、按鍵和 LED 顯示燈電路等，可以產(chǎn)生方波、三角波和鋸齒波三種波形。輸出波形的峰值可調(diào)，波形幅度范圍為 0～ 5V，可按步進 （峰 峰值）調(diào)整。 其中單片機通過軟件對鍵盤輸入的頻率數(shù)值進行處理，處理結果送與 D/A 轉(zhuǎn)換部分實現(xiàn) 數(shù) /模轉(zhuǎn)換，輸出的電流再經(jīng)過電流 /電壓轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，進而形成模擬電壓波形，最后經(jīng)過過載保護電路輸出。波形的切換可以通過按鍵直接實現(xiàn)。系統(tǒng)中所需的電源，由獨立的供電電路實現(xiàn)。 通過對本設計的 PROTUES 仿真與硬件測試，分別實現(xiàn)了三種波形的連續(xù)輸出，并能夠通過按鍵實現(xiàn)不同波 形之間的相互切換；波形的頻率可通過按鍵按25Hz 的步進間隔進行調(diào)整，并能通過 LED 數(shù)碼管實現(xiàn)波形類型和頻率的顯示。本設計基本上實現(xiàn)了系統(tǒng)設計所要求的功能。這個單片機用于產(chǎn)生最初的信號源，通過單片機循環(huán)產(chǎn)生數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)傳給數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片。單片機送給數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片 DAC0832 的數(shù)據(jù)通過內(nèi)部器件轉(zhuǎn)換成模擬信號輸 出，這是輸出的是數(shù)字信號，需要通過運算放大器轉(zhuǎn)化為模擬信號，通過兩級運放轉(zhuǎn)化，得到雙極性的信號。輸出波形的周期可調(diào)，波形的頻率范圍為 100Hz～ 1kHz；頻率步進間隔為 25Hz。 LED 數(shù)碼管具有顯示輸出波形的類型和頻率的功能。而當 按鍵按下時，可按 25Hz 的頻率步進間隔對輸出波形的頻率進行調(diào)整。 設計原理 數(shù)字信號可以通過數(shù) /模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬信號，因此可通過產(chǎn)生數(shù)字信號再轉(zhuǎn)換成模擬信號的方法來獲得所需要的波形。 AT89S52 單片機 接口 電路 D/A 轉(zhuǎn)換器 濾波 放大 輸出 河南理工大學本科課程設計報告 4 圖 信號發(fā)生器系統(tǒng)原理框圖 AT89S52 單片機是整個波形發(fā)生器的核心部分，通過程序的編寫和執(zhí)行，產(chǎn)生各種各樣的信號，并從鍵盤接收數(shù)據(jù)，進行各種功能的轉(zhuǎn)換和信號頻率的調(diào)節(jié)。 設計思想 （ 1）利用單片機產(chǎn)生方波、正弦波、三角波和鋸齒波等信號波形，信號的頻率和幅度可變。如果單片機的晶振為 12MHz，采用定時器方式 1，則定時器的初值為： ( 1 . 1 ) 2 16 Δ T /T me c X ?? 定時時間常數(shù)為： )( 1 . 2 256/)65536( M O DTTL ??? ( 1 .3 ) 256/)6 5 5 3 6( TTL ??? MOD32 表示除 32 取余數(shù)。 （ 4）頻率的調(diào)整 通過程序進行。通過按鍵修改 FREQ 的值來改變裝入定時器的計數(shù)初值，從而改變波形的頻率。其中“ ”鍵代表方波輸出，“ ”鍵代表三角波輸出，“ ”鍵代表鋸齒波輸出，“ ” 鍵進行頻率調(diào)整。 （ 3）輸出波形幅度范圍 0～ 5V，可按步進 （峰 峰值）調(diào)整。可以實現(xiàn)方波、三角波和鋸齒波三種波形的連續(xù)輸出，并能夠通過按鍵實現(xiàn)不同波形之間的相互切換；波形的頻率可通過按鍵按 25Hz 的步進間隔進行調(diào)整，并能通過 LED數(shù)碼管實現(xiàn)波形類型和頻率的顯示。 系統(tǒng)各部分硬件電路設計 AT89S52 單片機簡介與最小系統(tǒng)設計 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash 存儲器。片上 Flash 允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。 復位電路設計 MCS52 單片機通常采用上電自動復位、按鈕電平復位、外部脈沖復位、上電 +按鈕電平復位、程序運行監(jiān)視復位等方式。按鍵可以隨時使電路復位，當鍵按下時 1K 的 R1 和 10K 的 R2 串聯(lián)分壓使 RST 為高電平，即復位。時鐘電路在單片機系統(tǒng)中起著非常重要的作用，是保證系統(tǒng)正常工作的基礎。 本次設計采用內(nèi)部方式的外部時鐘接法 。晶振的兩個引腳分別連到 XTAL1 和 XTAL2 振蕩脈沖輸入引腳。 LED 的驅(qū)動電路簡單，使用方便，具有耗電少、成本低廉、配置簡單靈活、安裝方便、耐振動、使用壽命長等優(yōu)點。 靜態(tài)顯示方式：是指當顯示器顯示某一字符時，發(fā)光二極管的位選始終被選中。其不足之處是占用硬件資源較多，每個 LED 數(shù)碼管需要獨占 8條輸出線。 動態(tài)顯示方式：動態(tài)顯示方式是指一位一位地輪流點亮每位顯示器（稱為掃描），即每個數(shù)碼管的位選被輪流選中，多個數(shù)碼管公用一組段選，段選數(shù)據(jù)僅對位選選中的數(shù)碼管有效。顯示器的亮度既與導通電流有關，也與點亮時間和間隔時間的比例有關 , 由于掃描速度極快，顯示效果與靜態(tài)驅(qū)動相同。 本次設計中，由于單片機本身提供的 I/O 口有限，本次設計采用動態(tài)顯示，數(shù)碼管采用的是共陰極接法。因此，在本次設計中我們將數(shù)碼管各段加上拉電阻后接單片機 P0 口。 圖 LED 顯示電路圖 數(shù)摸轉(zhuǎn)換電路 本設計采用 DAC0832 芯片構成模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。此芯片與微處理器完全兼容，可以完全相互代換，并且價格低廉，接口簡單，轉(zhuǎn)換控制容易，在單片機應用系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。 DAC0832 的芯片管腳圖如下圖所示。數(shù)據(jù)位接單片機的 P2 口。其基準電壓 VREF 引腳經(jīng)電位計接 +5V