1、基于51單片機(jī)的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)方案利用單片機(jī)AT89C52采用程序設(shè)計(jì)方法產(chǎn)生鋸齒波、三角波、正弦波、方波四種波形，再通過D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，濾波放大，最終由示波器顯示出來，能產(chǎn)生10Hz10kHz的波形。通過鍵盤來控制四種波形的類型選擇、撥碼開關(guān)控制頻率的變化，并通過液晶屏1602顯示其各自的類型以及數(shù)值，系統(tǒng)大致包括信號(hào)發(fā)生部分、數(shù)/模轉(zhuǎn)換部分以及液晶顯示部分三部分，其中尤其對(duì)數(shù)/模轉(zhuǎn)換部分和波形產(chǎn)生和變化部分進(jìn)行詳細(xì)論述。設(shè)計(jì)要求 1)、利用單片機(jī)采用軟件設(shè)計(jì)方法產(chǎn)生四種波形 2）、四種波形可通過鍵盤選擇 3）、波形頻率可調(diào) 4）、需顯示波形的種類及其

2、頻率方案設(shè)計(jì) 1 信號(hào)發(fā)生電路方案 通過單片機(jī)控制D/A，輸出四種波形。此方案雖輸出的波形不夠穩(wěn)定，抗干擾能力弱，不易調(diào)節(jié)，但此方案電路簡單、成本低。因此選用此方案。2 單片機(jī)的選擇 AT89C52單片機(jī)是一種高性能8位單片微型計(jì)算機(jī)。它把構(gòu)成計(jì)算機(jī)的中央處理器CPU、存儲(chǔ)器、寄存器、I/O接口制作在一塊集成電路芯片中，從而構(gòu)成較為完整的計(jì)算機(jī)、而且其價(jià)格便宜。3 顯示方案  采用LCD液晶顯示器1602。其功率小，效果明顯，顯示編程容易控制，可以顯示字母。4 鍵盤方案論證采用獨(dú)立式鍵盤。獨(dú)立式鍵盤具有硬件與軟件相對(duì)簡單的特點(diǎn)，其缺點(diǎn)是按鍵數(shù)量較多時(shí)，要占用大量口線。總體系統(tǒng)設(shè)計(jì)該系

3、統(tǒng)采用單片機(jī)作為數(shù)據(jù)處理及控制核心，由單片機(jī)完成人機(jī)界面、系統(tǒng)控制、信號(hào)的采集分析以及信號(hào)的處理和變換，采用按鍵輸入，利用液晶顯示電路輸出數(shù)字顯示的方案。將設(shè)計(jì)任務(wù)分解為按鍵電路、液晶顯示電路等模塊。下圖為系統(tǒng)的總體框圖：總體方框圖硬件實(shí)現(xiàn)及單元電路設(shè)計(jì) 1單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)AT89C52是片內(nèi)有ROM/EPROM的單片機(jī)，因此，這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡單可靠。用80C51單片機(jī)構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，只要將單片機(jī)接上時(shí)鐘電路和復(fù)位電路即可，如圖（2） 89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)所示。由于集成度的限制，最小應(yīng)用系統(tǒng)只能用作一些小型的控制單元。其應(yīng)用特點(diǎn)：(1) 有可供用戶使用的大量I/O口線。(2

4、) 內(nèi)部存儲(chǔ)器容量有限。(3) 應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性。89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)2 波形產(chǎn)生模塊設(shè)計(jì) 由單片機(jī)采用編程方法產(chǎn)生三種波形、通過DA轉(zhuǎn)換模塊DAC0832在經(jīng)過濾波放大之后輸出。其電路圖如下： 波形產(chǎn)生電路如上圖所示，單片機(jī)的P0口連接DAC0832的八位數(shù)據(jù)輸入端，DAC0832的輸出端接放大器，經(jīng)過放大后輸出所要的波形。DAC0832的為八位數(shù)據(jù)并行輸入的，其結(jié)構(gòu)圖如下：DAC0832的內(nèi)部結(jié)構(gòu)3 低通濾波模塊用了2個(gè)模擬開關(guān)CD4051，來控制不同路的輸出和頻率的分段，對(duì)于方波的輸出，通過單片機(jī)和DA輸出可以達(dá)到10KHZ，所以根據(jù)在實(shí)測是頻率高到幾K時(shí)出現(xiàn)的上升沿和下降沿，

5、出現(xiàn)的上升時(shí)間和下降時(shí)間太長的現(xiàn)象，油然想到正反饋的原理，后端加上了整形電路，選擇了施密特器件CD40106，輸出波形，則波形輸出較好。 正弦波，通過方波濾波電路來實(shí)現(xiàn)5KHZ以后的輸出，一直可以很平穩(wěn)的提高到10KHZ，具體的電路都是在軟件仿真可行的前提下來做的。方波和正弦波濾波低頻電路（一階）。方波整形電路（即就是一個(gè)斯密特器件）三角波，三角波濾波原理與正弦波幾乎無太大區(qū)別，在1KHZ以前的濾波和正弦波是一個(gè)電路，在1KHZ以后我們?yōu)榱吮ＷC波形無失真度所以采用了方波濾波也即是通過一個(gè)有源積分電路來實(shí)現(xiàn)三角波的輸出，具體電路如下：方波變?nèi)遣娐罚ǜ哳l）方波變正弦波電路（高頻）4 顯示模塊的

6、設(shè)計(jì)通過液晶1602顯示輸出的波形、頻率，其電路圖如下：液晶顯示如上圖所示，1602的八位數(shù)據(jù)端接單片機(jī)的P2口，其三個(gè)使能端RS、RW、E分別接單片機(jī)的P1.6P1.4。通過軟件控制液晶屏可以顯示波形的種類以及波形的頻率。5 鍵盤顯示模塊的設(shè)計(jì)由于本系統(tǒng)所用按鍵少，所以采用獨(dú)立鍵盤，其連接電路圖如下：鍵盤圖中獨(dú)立鍵盤引出的四根線分別接單片機(jī)的P1.0、P1.1、P1.2、P1.3，另一端接地。各開關(guān)的功能如圖所示。軟件設(shè)計(jì)流程本系統(tǒng)采用AT89C52單片機(jī)，用編程的方法來產(chǎn)生四種波形，并通過編程來切換四種波形以及波形頻率的改變。具體功能有：（1）各個(gè)波形的切換；（2）各種參數(shù)的設(shè)定；（3）頻率增減等。軟件調(diào)試后，通過編程器下載到AT89C52芯片中，然后插到系統(tǒng)中即可獨(dú)立完成所有的控制。軟件的流程圖如下：生成波形有無按鍵按下有無頻率變化顯示頻率顯示波形鍵盤掃描是否有按鍵按下 開始調(diào)用初始化程序鋸齒波三角波 正弦波 方波是否有其它按鍵按下輸出波形的種類與頻率的測試1測量儀器及測試說明測量說明：正弦波、矩形波、三角波和方波信號(hào)的輸出，通過對(duì)獨(dú)立鍵盤來實(shí)現(xiàn)其不同波形的輸出以及用撥碼開關(guān)改變其頻率。2測試過程 當(dāng)程序下進(jìn)去時(shí)經(jīng)