1、波形發生器是一種常用的信號源，廣泛地應用于電子電路、自動控制系統和教學 實驗等領域。本次課程設計使用的AT89S51單片機構成的發生器可產生鋸齒波、 三角波、正弦波等多種波形，波形的周期可以用程序改變，并可根據需要選擇單 極性輸出或雙極性輸出，具有線路簡單、結構緊湊等優點。在本設計的基礎上， 加上按鈕控制和LED顯示器，則可通過按鈕設定所需要的波形頻率，并在 LED 上顯示頻率、幅值電壓，波形可用示波器顯示。二、系統設計波形發生器原理方框圖如下所示。波形的產生是通過AT89S51執行某一波形發 生程序，向D/A轉換器的輸入端按一定的規律發生數據,從而在D/A轉換電路的輸出端得到相應的電壓波形。

2、 在AT89S51的P2 口接5個按扭，通過軟件編程 來選擇各種波形、幅值電壓和頻率，另有 3個P2 口管腳接TEC6122芯片，以 驅動數碼管顯示電壓幅值和頻率，每種波形對應一個按鈕。此方案的有點是電路 原理比較簡單，實現起來比較容易。缺點是，采樣頻率由單片機內部產生故使整 個系統的頻率降低。1、波形發生器技術指標1）波形：方波、正弦波、鋸齒波；2） 幅值電壓：1V、2V、3V、4V、5V;3）頻率：10HZ、20HZ、50HZ、100HZ、200HZ、500HZ、1KHZ;2、操作設計1） 上電后，系統初始化，數碼顯示 6個，-?等待輸入設置命令。2）按鈕分別控制幅值”、頻率”、方波”、任

3、弦波”、鋸齒波”。3）幅值鍵初始值是1V,隨后再次按下依次增長1V,到達5V后在按就回到 1V。4）頻率鍵初始值是10HZ ,隨后在按下依次為20HZ、50HZ、100HZ、200HZ、 500HZ、1000HZ 循環。三、硬件設計本系統由單片機、顯示接口電路，波形轉換（ D/A）電路和電源等四部分構成。電路圖2附在后1、單片機電路 功能：形成掃描碼，鍵值識別、鍵處理、參數設置；形成顯示段碼；產生定時中 斷；形成波形的數字編碼，并輸出到 D/A接口電路和顯示驅動電路。AT89S51外接12M晶振作為時鐘頻率。并采用電源復位設計。復位電路采用上 電復位，它的工作原理是，通電時，電容兩端相當于短路

4、，于是 RST引腳上為 高電平，然后電源通過對電容充電。RST端電壓慢慢下降，降到一定程序，即為低電平，單片機開始工作。AT89S51的P2 口作為功能按鈕和 TEC6122的接口。P1 口做為D/A轉換芯片 0832的接口。用定時/計數器作為中斷源。不同的頻率值對應不同的定時初值， 允許定時器溢出中斷。定時器中斷的特殊功能寄存器設置如下：定時控制寄存器TCON = 20H;工作方式選擇寄存器TMOD=01H ;中斷允許控制寄存器IE=82H。2、顯示電路功能：驅動6位數碼管顯示，掃描按鈕。由集成驅動芯片TEC6122、6位共陰極數碼管和5個按鈕組成。當某一按鈕按 下時，掃描程序掃描到之后，通

5、過 P2 口將數字信號發送到 TEC6122芯片。 TEC6122是一款數字集成芯片。它的外接電壓也是 +5V,并且由于數碼管的載 壓較小，為了保護數碼管，必須在兩者間接電阻，大約是560歐。掃描利用軟件程序實現，當某一按鍵按下時，掃描程序立即檢測到，隨后調用子 程序，執行相應的功能。3、D/A電路功能：將波形樣值的編碼轉換成模擬值，完成雙極性的波形輸出。由一片0832和兩塊LM358運放組成。DAC0832是一個具有兩個輸入數據寄存 器的8位DAC。目前生產的DAC芯片分為兩類，一類芯片內部設置有數據寄存 器，不需要外加電路就可以直接與微型計算機接口。另一類芯片內部沒有數據寄存器，輸出信號隨

6、數據輸入線的狀態變化而變化，因此不能直接與微型計算機接口，必須通過并行接口與微型計算機接口。DAC0832是具有20條引線的雙列直插式CMOS器件，它內部具有兩級數據寄存器，完成 8位電流D/A轉換，故 不需要外加電路。0832是電流輸出型，示波器上顯示波形，通常需要電壓信號， 電流信號到電壓信號的轉換可以由運算放大器LM358實現，用兩片LM358可以實現雙極性輸出。單片機向0832發送數字編碼，產生不同的輸出。先利用采樣定理對各波形進行 抽樣，然后把各采樣值進行編碼，的到的數字量存入各個波形表，執行程序時通 過查表方法依次取出，經過D/A轉換后輸出就可以得到波形。假如 N個點構成 波形的一

7、個周期，貝U 0832輸出N個樣值點后，樣值點形成運動軌跡，即一個周 期。重復輸出N個點，成為第二個周期。利用單片機的晶振控制輸出周期的速 度,也就是控制了輸出的波形的頻率。這樣就控制了輸出的波形及其幅值和頻率。四、軟件設計主程序和子程序都存放在AT89S51單片機中。主程序的功能是：開機以后負責查鍵，即做鍵盤掃描及顯示工作，然后根據用戶 所按的鍵轉到相應的子程序進行處理，主程序框圖如圖1所示。子程序的功能有：幅值輸入處理、頻率輸入處理、正弦波輸出、鋸齒波輸出、方 波輸出、顯示等。下面是程序include <reg51.h>#define uchar unsigned char#d

8、efine uint unsigned intsbit LCP=P2A2;sbit SCP=P2A1；sbit SI=P2A0；sbit S1=P2A3;sbit S2=P2A4;sbit S3=P2A5;sbit S4=P2A6;sbit S5=P2A7;sbit DA0832=P3A3;sbit DA0832_ON=P3A2;uchar fun=0,b=0,c=0,d=0,tl,th;uchar code tab10=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;uchar codetosin256=0x80,0x83,0x86,0x8

9、9,0x8d,0x90,0x93,0x96,0x99,0x9c,0x9f,0xa2,0xa5,0xa8,0xab,0xae,0xb1,0xb4,0xb7,0xba,0xbc,0xbf,0xc2,0xc5,0xc7,0xca,0xcc,0xcf,0xd1,0xd4,0xd6,0xd8,0xda,0xdd,0xdf,0xe1,0xe3,0xe5,0xe7,0xe9,0xea,0xec,0xee,0xef,0xf1,0xf2,0xf4,0xf5,0xf6,0xf7,0xf8,0xf9,0xfa,0xfb,0xfc,0xfd,0xfd,0xfe,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xf

10、f,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xfe,0xfd,0xfd,0xfc,0xfb,0xfa,0xf9,0xf8,0xf7,0xf6,0xf5,0xf4,0xf2,0xf1,0xef,0xee,0xec,0xea,0xe9,0xe7,0xe5,0xe3,0xe1,0xde,0xdd,0xda,0xd8,0xd6,0xd4,0xd1,0xcf,0xcc,0xca,0xc7,0xc5,0xc2,0xbf,0xbc,0xba,0xb7,0xb4,0xb1,0xae,0xab,0xa8,0xa5,0xa2,0x9f,0x9c,0x99,0x96,0x93,0x90,0x8

11、d,0x89,0x86,0x83,0x80,0x80,0x7c,0x79,0x76,0x72,0x6f,0x6c,0x69,0x66,0x63,0x60,0x5d,0x5a,0x57,0x55,0x51,0x4e,0x4c,0x48,0x45,0x43,0x40,0x3d,0x3a,0x38,0x35,0x33,0x30,0x2e,0x2b,0x29,0x27,0x25,0x22,0x20,0x1e,0x1c,0x1a,0x18,0x16,0x15,0x13,0x11,0x10,0x0e,0x0d,0x0b,0x0a,0x09,0x08,0x07,0x06,0x05,0x04,0x03,0x0

12、2,0x02,0x01,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0x02 ,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08,0x09,0x0a,0x0b,0x0d,0x0e,0x10,0x11,0x13,0x15,0x16,0x18,0x1a,0x1c,0x1e,0x20,0x22,0x25,0x27,0x29,0x2b,0x2e,0x30,0x33,0x35,0x38,0x3a,0x3d,0x40,0x43,0x45,0x48,0x4c,0x4e,0x51,0x55,0x57,0x

13、5a,0x5d,0x60,0x63,0x66 ,0x69,0x6c,0x6f,0x72,0x76,0x79,0x7c,0x80 ;void display(unsigned char command)unsigned char i;LCP=0;for(i=8;i>0;i-)(SCP=0;if(command & 0x80)=0)(SI=0;else(SI=1;command<<=1;SCP=1;LCP=1;void key1(void)(fun+;if(fun=4)fun=0x00;void key2(void)(tl+;if(tl=0x1f)th+;void key

14、3(void)(tl-；if(tl=0x00)th-;void key4(void)(double t;int f;TR0=0;t=(65535-th*256-tl)*0.4;f=(int)(1000/t);S3=tabf%10;f=f/10;S2=tabf%10;f=f/10;if(f=0)S1=0;elseS1=tabf;TR0=1;void key5(void)tl-;if(tl=0x00)th+;void judge(void)uchar line,row,de1,de2,keym;P1=0x0f;keym=P1;if(keym=0x0f)return;for(de1=0;de1<

15、;200;de1+)for(de2=0;de2<125;de2+);P1=0x0f;keym=P1;if(keym=0x0f)return;P1=0x0f;line=P1;P1=0xf0;row=P1;line=line+row; /*存放特征鍵值*/if(line=0xde)key1();if(line=0x7e)key2();if(line=0xbd)key3();if(line=0x7d)key4();void time0_int(void) interrupt 1 / 中斷服務程序TR0=0;if(fun=1)DA0832=tosinb; / 正弦波b+; else if(fun

16、=2) / 鋸齒波(if(c<128)DA0832=c;elseDA0832=255-c;c+;else if(fun=3) / 方波(d+;if(d<=128)DA0832=0x00;elseDA0832=0xff;TH0=th;TL0=tl;TR0=1;void main(void)(TMOD=0X01;TR0=1;th=0xff;tl=0xd0;TH0=th;TL0=tl;ET0=1;EA=1;while(1)(display();judge();五、心得體會開始的時候由于沒有經驗，不知如何下手，所以就去圖書管找了一些書看，盡管 有許多的設計方案，可是總感覺自己還是有許多的東

17、西弄不太活楚， 于是就請教 同學。他常做一些設計，有一些經驗。經過他的解釋分析各方案之后，決定用查 表的方法來做。這樣可以降低一些硬件設計的難度，初次設計應切合自己的水平。 用8031需要擴展ROM ,這樣還要進行存儲器擴展。而且現在8031實際中已經 基本上不再使用，實際用的 AT89S51芯片有ROM,這樣把經過采樣得到的數 值制成表，利用查表來做就簡單了。我認為程序應該不大，片內ROM應該夠用的。用LED顯示頻率和幅值，現有集成的接口驅動芯片，波形可通過示波器進 行顯示，單片機接上D/A轉換芯片即可，這樣硬件很快就搭好了。我以為這些做好了，構思也有了，寫程序應該是相對容易的。誰知道，寫起程序 來，才想到功能鍵要有掃描程序才行呀，我真的感到很難。那時真的有點想放棄？ 于是就去請教了老師，老師幫忙分析了一下，自己