基于at89s52單片機的信號發(fā)生器設(shè)計(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 89S52 華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 3． 4 各部分電路原理 DAC0832 芯片原理 由于單片機產(chǎn)生的是數(shù)字信號，要想得到所需要的波形，就要把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，所以該文選用價格低廉、接口簡單、轉(zhuǎn)換控制容易并具有 8 位分辨率的數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC0832。 DAC0832 主要由 8 位輸入寄存器、 8 位 DAC 寄存器、 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換器以及輸入控制電路四部分組成。但實際上， DAC0832 輸出的電量也不是真正能連續(xù)可調(diào)，而是以其絕對分辨率為單位增減，是準模擬量的輸出。 DAC0832 是電流型輸出，在應(yīng)用時外接運放使之成為電壓型輸出 。 管腳功能介紹（如圖 35所示） 圖 35 DAC0832 管腳圖 (1) D7～ D0： 8 位的數(shù)據(jù)輸入端， D7 為最高位。 (2)IOUT1：模擬電流輸出端 1。 (3) IOUT2：模擬電流輸出端 2，當 DAC 寄存器中數(shù)據(jù)全為 1 時，輸出電流最大，當 DAC 寄存器中數(shù)據(jù)全為 0時，輸出電流為 0， IOUT2 與 IOUT1 的和為一個常數(shù)，即 IOUT1＋ IOUT2＝常數(shù)。 (4) Rfe：反饋電阻引出端， DAC0832 內(nèi)部已經(jīng)有反饋電阻，所以 Rfe 端可以直接接到外部運算放大器的輸出端，這樣相當于將一個反饋電阻接在運算放大器的輸出端和輸入端之間。 (5) Vref：參考電壓輸入端，此端可接一個正電壓，也可接一個負電壓，它決定 0 至 255 的數(shù)字量轉(zhuǎn)化出來的模擬量電壓值的幅度， VREF 范圍為 (+10～ 10)V。 VREF 端與 D/A 內(nèi)部 T 形王瑋：基于 AT89S52 的低頻信號發(fā)生器設(shè)計 15 電阻網(wǎng)絡(luò)相連。 (6) Vcc：芯片供電電壓，范圍為 (+5~ 15)V。 (7) GND（ 3 腳）：模擬量地，即模擬電路接地端。 (8) GND（ 10 腳）：數(shù)字量地。 當 WR2 和 XFER 同時有效時， 8位 DAC 寄存器端為高電平“ 1”，此時 DAC 寄存器的輸出端Q跟隨輸入端 D 也就是輸入寄存器 Q端的電平變化；反之，當端為低電平“ 0”時，第一級 8位輸入寄存器 Q端的狀態(tài)則鎖存到第二級 8位 DAC 寄存器中，以便第三級 8位 DAC 轉(zhuǎn)換器進行 D/A 轉(zhuǎn)換。 一般情況下為了簡化接口電路，可以把和直接接地，使第二級 8 位 DAC 寄存器的輸入端到輸出端直通，只有第一級 8 位輸入寄存器置成可選通、可鎖存的單緩沖輸入方式。 特殊情況下可采用雙緩沖輸入方式，即把兩個寄存器都分別接成受控方式 制作低頻信號發(fā)生器有許多方案：主要有單緩沖方式，雙緩沖方式和直通方式。 單緩沖方式具有適用于只有一路模擬信號輸出或幾路模擬信號非同步輸出的情形的優(yōu)點，但是電路線路連接比較簡單。而雙緩沖方式適用于在需要同時輸出幾路模擬信號的場合，每一路模擬量輸出需一片 DAC0832 芯片，構(gòu)成多個 DAC0832 同步輸出電路，程序簡單化，但是電路線路連接比較復(fù)雜。根據(jù)以上分析，我們的課題選擇了單緩沖方式使用方便，程序簡單，易操作。 (2)工作原理 DAC0832 主要由 8 位輸入寄存器、 8位 DAC 寄存器、 8位 D/A 轉(zhuǎn)換器以及輸入控 制電路四部分組成。 8 位輸入寄存器用于存放主機送來的數(shù)字量，使輸入數(shù)字量得到緩沖和鎖存，由加以控制； 8位 DAC 寄存器用于存放待轉(zhuǎn)換的數(shù)字量，由加以控制； 8位 D/A 轉(zhuǎn)換器輸出與數(shù)字量成正比的模擬電流；由與門、非與門組成的輸入控制電路來控制 2 個寄存器的選通或鎖存狀態(tài)。 DAC0832 與反相比例放大器相連，實現(xiàn)電流到電壓的轉(zhuǎn)換，因此輸出模擬信號的極性與參考電壓的極性相反，數(shù)字量與模擬量的轉(zhuǎn)換關(guān)系為 Vout1=Vref（數(shù)字碼 /256） 若 D/A 轉(zhuǎn)換器輸出為雙極性，如圖 36所示。 華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 R 125k 1R810kR910kR 1010kR F B321411U 6 AL M 324567U 6 BL M 324+ 12 12V C C12J7O U TI ou t2I ou t1 圖 36 D/A 轉(zhuǎn)換器雙極性輸出電路 圖 36 中，運算放大器 A2 的作用是把運算放大器 A1 的單向輸出電壓轉(zhuǎn)換成雙向輸出電壓。 DAC0832 主要是用于波形的數(shù)據(jù)的傳送，是本題目電路中的主要芯片。 LM324工作原理 圖 37 LM324 原理圖 管腳圖 LM324 時四運放集成電路 ，它采用 14 腳雙列直插塑料封袋，外形上圖所示。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運算放大 器，除電源共用外，四組運放相互獨立。每一組運算放大器可用圖中所示的符號來表示，它有 5個引出腳，其中“ +”、“ ”為兩個信號輸入端，“ V+”、“ V”為正、負電源端，“ OUT”為輸出端。兩個信號輸入端中，“ ”為反相輸入端，表示運放輸出端 OUT 的信號與該輸入端的為相反；“ +”為同相輸入端，表示運放輸出端 OUT 的信號與輸入端的相位相同。 LM324 的引腳排列見圖 7。 由于 LM324 四運放電路具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可但電源使用，價格低廉等優(yōu)點，因此被廣泛應(yīng)用在各種電路中。 王瑋：基于 AT89S52 的低頻信號發(fā)生器設(shè)計 17 第 四 章 軟件設(shè)計 軟件設(shè)計上，根 據(jù)功能分了幾個模塊編程。模塊主要有：主程序模塊、方波模塊、三角波模塊、 鋸齒波 模塊、正弦波模塊、 按鍵掃描 模塊等。 顯示波形模塊是利用 DAC0832 的 8位特點，把波形的數(shù)據(jù)以 8位數(shù)據(jù)的形勢送進 CPU 中，只要一按鍵就能顯示波形。 4． 1 設(shè)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。 （ 2）將一個周期的信號分離成 256 個點（按 X軸等分），每兩點之間的時間間隔為 ? T，用單片機的定時器產(chǎn)生，其表示式為： ? T=T/256。 如果單片機的晶振為 12MHz，采用定時器方式 0，則定時器的初值為： X=213— ? T/Tmec 定時時間常數(shù)為： TL =（ 8192— ? T） /MOD256 TH=(8192? T)/256 MOD32 表示除 32 取余數(shù) （ 3）正弦波的模擬信號是 D/A 轉(zhuǎn)換器的模擬量輸出，其計算公式為： Y=（ A/2sin? t） +A/2 (其中 A=VREF) ? t=N? T (N=1~256) 那么對應(yīng)著存放在計算機里的這一點的數(shù)據(jù)為： （ 4）一個周期被分離成 256 個點，對應(yīng)的四種波形的 256 個數(shù)據(jù)存放在以 TAB1TAB4為起始地址的存儲器中。 ( sin 1 ) 2 5 5( 2 5 5 ) / 2tD i Y A ? ? ?? ? ?華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 4． 2 主 程序設(shè)計 圖 41 主程序流程圖 本軟件設(shè)計過程中主要實現(xiàn)利用按鍵來控制不同波形的輸出，當按鍵 KEY1 按下 1 次時，函數(shù)發(fā)生器就輸出方波；當按鍵 KEY1 按下 2 次時，函數(shù)發(fā)生器就輸出三角波；當按鍵 KEY1按下 3 次時，函數(shù)發(fā)生器就輸出 鋸齒波 ；當按鍵 KEY1 按下 4 次時，函數(shù)發(fā)生器就輸出正弦波。通過按鍵可以以任 意循環(huán)方式輸出不同波形。按鍵 KEY2 按下時復(fù)位。 開始 KEY1 按 1 次 輸出方波 KEY1 按 3 次 KEY1 按 2 次 KEY1 按 4 次 N N N N Y Y Y Y 輸出三角波 輸出鋸齒波 輸出正弦波 王瑋：基于 AT89S52 的低頻信號發(fā)生器設(shè)計 19 4． 3 方波程序 設(shè)計 圖 42 方波程序流程圖 方波產(chǎn)生首先將 DAC0832 口地址至為 4000H，當 A 中的內(nèi)容為 0 時，輸出對應(yīng)模擬量，然后延時，當 A中的內(nèi)容為 0FFH 時，同樣輸出對應(yīng)模擬量，再延時，從而得到方波 。 開始 P0=0 延時 P0=255 延時 華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 4． 4 三角波程序 設(shè)計 圖 43三角波程序流程圖 三角波產(chǎn)生首先將 DAC0832 口地址至為 4000H，通過 A 中數(shù)值的加一遞升，當 A 中的內(nèi)容為 0 時，與 0FFH 相比，相等時 A中的內(nèi)容減一遞減，從而循環(huán)產(chǎn)生三角波。 開始 P0=0 P0++ 如果 P0=255 P0 如果 P0=0 王瑋：基于 AT89S52 的低頻信號發(fā)生器設(shè)計 21 4． 5 鋸齒波 程序 設(shè)計 圖 44 鋸齒波 程序流程圖 鋸齒波 產(chǎn)生首先將 DAC0832 口地址至為 4000H，通過 A 中數(shù)值的加一遞升，當 A 中的內(nèi)容為 254 時，延時一段時間，再通過 A中的內(nèi)容減一遞減，當 A 的內(nèi)容減至 1 時，延時一段時間，從而循環(huán)產(chǎn)生三角波。 開始 P0=0 P0++ 如果 P0=255 P0 如果 P0=0 延時 延時 華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 4． 6 正弦波程序 設(shè)計