基于51单片机的函数信号发生器的设计--《数字技术与应用》2017年02期
基于51单片机的函数信号发生器的设计
【摘要】：本文所设计的系统是采用AT89C51单片机和D/A转换器件DAC0832产生所需不同信号的低频信号源,AT89C51单片机作为主体,采用D/A转换电路、运放电路、按键和LCD液晶显示电路等,按下按键控制生成方波、三角波、正弦波,同时用LCD显示相应的波形,输出波形的周期可以用程序改变,具有线路简单、结构紧凑、性能优越等特点。
【作者单位】：
【分类号】：TP346;TP368.1
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400-819-9993基于DAC0832和AT89S52的信号发生器设计
16:41:09编辑：什么鱼 关键字：&&&&
&&& 是一种常用的信号源，广泛应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。信号的产生有模拟电路、专用硬件和软件产生等方法。采用模拟电路搭建函数信号发生器，可同时产生方波、三角波、正弦波，但不能产生任意波形，存在波形质量差、控制难、可调范围小，电路复杂和体积大等缺点，且频率调节不方便。专用硬件方法产生的信号频率分辨率高、稳定性好、在线调整方便，如目前在通讯系统中应用广泛的直接数字频率合成(DDS)技术，例如AD9854是一种典型的信号产生方法，但是价格昂贵。&&& 利用单片机通过程序设计方法产生低频信号，其频率底线较低，具有线路简单、结构紧凑、体积小、价格低廉、频率稳定度高、抗干扰能力强、用途广泛等优点，且如需要产生新的波形时，只需对程序进行修改即可。文中利用单片机和D／A转换器转换数字信号为0～5 V模拟电压信号，并在LCD1602显示。1 系统硬件设计&&& 系统硬件采用模块化设计，以单片机控制器为核心，与D／A转换电路、按键电路、LCD显示电路等组成信号发生器控制系统。字符型液晶显示模块是一种专用于显示字母、数字、符号等点阵式LCD，目前常用的有16×1、16×2、20×2和40×2行等模块。系统选用1602字符型LCD模块，其控制器为日立公司生产的HD44780，可用来显示数字、字符等。按键输入使用独立式按键K1、K2，主要实现数字信号DAC值的加减。&&& 系统硬件组成框图如图1所示。
1．1 主控芯片电路&&& 在大部分的工控或测控设备中，8位的MCS-51系列单片机能满足大部分的控制要求，加之MCS-51系列单片机的价格优势，使MCS-51系列单片机成为单片机应用主流。AT89S52是MCS-51系列兼容单片机中的代表产品。鉴于此，本系统选用AT89S52单片机作为主控制器。1．2 D／A转换电路&&& D／A模块由D／A芯片和放大电路组成，系统D／A芯片选用DAC0832芯片来完成数／模转换过程。数字信号的输入从“D0～D7”端口输入，通过按键K1、K2实现DAC值的加减，其值在0～255之间，并在LCD1602上显示。控制DAC0832工作的控制信号南“WR-CS”端口输入。DAC 0832是电流输出型D／A转换芯片，通过集成运放LF393完成电流到电压的转换，由于LF393工作在双电源条件下，因此要给LF393加入±12 V电压。DAC转换的模拟电压值从“D／A输出”口输出。&&& 系统硬件电路原理图如图2所示。
2 系统软件设计&&& 系统的软件设计使用C51编程，采用模块化设计方法，主要由主函数、定时器T0中断服务函数、D／A转换函数、计算D／A转换值函数、按键扫描函数、LCD显示函数、LCD显示A／D转换值函数等模块组成。根据D／A转换芯片DAC0832的工作时序，20 ms进行一次D／A转换，可以利用单片机AT89S52的定时器T0定时，20 ms定时到时，产生定时器T0中断，在定时器T0中断服务函数巾调用DAC0832采样转换函数进行D／A采样转换，然后调用计算D／A转换值函数把D／A转换值转换成相应的ASCⅡ码，最后通过LCD显示D／A转换值函数把DAC转换的模拟电压值(0～5 V)显示在液晶LCD1602上，并从“D／A输出”端子输出DAC转换的0～5 V模拟电压。系统软件结构框图如图3所示。
&&& 主函数是完成硬件初始化、数据初始化、函数调用等功能，等待中断到来。计算D／A转换值ASCII码函数实现把D／A转换值dabl转换为相应的ASCII码，以便在LCD上显示。按键扫描函数实现了通过系统程序改变数字量初始值，按键K1实现数字量加1，按键K2实现数字量减1，使数字量在0～255的范围内变化，从而模拟数字信号的输入。LCD显示函数包括LCD初始化函数、写入指令数据到LCD函数、写入显示数据到LCD函数、LCD显示D／A转换值函数、延时函数等模块。软件程序的核心由定时器T0中断服务程序、DAC0832采样转换程序构成。
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大量设备都使用数/模转换器(DAC)来实现各种各样的功能。高精度、电压输出DAC的常见应用有仪器仪表、自动测试以及测试/测量设备。在这些应用中，DAC产生直流电压或任意波形。对于这些电路，使用电压输出DAC进行设计的最具挑战的部分就是真实了解这种怪兽在其规定精度范围之内到底能够跑多快。如果某款设备的时钟频率为50MHz，那么就电压输出更新速度来说，这意味着什么？或者，除了知道时钟频率之外，还需要更多信息吗？电压输出DAC采用FIFO方式，也就是先进先出(图1)。通常情况下，用户将DAC的输入数字数据(DIN)装载到DAC内部串行输入寄存器，而将之前的数据编码锁存到N位DAC。图1. 高精度、电压输出DAC的通用方框图LDAC(装载
中国，北京 -- Analog Devices， Inc. （ADI） 今日推出一款数模转换器（DAC） AD5758。它集成了ADI公司第二代动态功率控制（DPC）功能，支持高密度模拟输出（AOUT）模块并且不需要降额使用（即不会因热量累积而需关闭通道），从而实现更低成本、更紧凑的设计。这款带DPC的单通道电流/电压DAC设计用于工厂自动化、过程自动化和电机控制中的通道间隔离工业应用。AD5758是ADI公司功耗最低的工业DAC。AD5758大小为5 mm x 5 mm，在业界同类产品中尺寸最小。其结构坚固，所需外部保护元件更少，支持更小、更低成本的设计。它配备先进的诊断技术，有助于了解系统性能状况，以实现更高的可靠性及安排维护
LM324，可以单电源使用，也可以用正负双电源。对于本电路，希望它输出的是：0~－5V，这就必须给它加上正负双电源。只加上了正12V 的电源，它的输出，就只能是：0~＋12V，它绝不可能输出负电压。按照楼主的电路，仅仅增加了负电源，执行程序后，截图如下：&(插图如果看不见，可以到题目链接去看。)图中，数字是100，输出电压是－1.953125V。显示，仅仅是两位小数。在程序中改变数字(0~255)，输出电压也随之改变。周期性的改变，输出电压就可用示波器观察到。加上正负电源后的电路，做而论道以前是用过的。上大学时，学习单片机课程，用的实验箱，里面就是这个电路，几乎是一模一样的。用P0口当做数据总线、单缓冲、P2.X
。7Gsps的采样率带来3.150GHz的合成带宽。NPR是42.6dB，等效的有效位数(ENOB)为8.6。注意NPR的平坦度一直到3325MHz的位置都相当好。图9: 3.15 GHz带宽，30MHz陷波的宽带NPR图10中的第二个NPR特性在22GHz的范围内复制了3.150/2.700GHz的NPR谱。这时DAC的采样率为7/6Gsps，工作模式是RF模式。这些图线表明提高采样率带来的优势之一。它不仅影响DAC产生的最大瞬时带宽，还扩展了高奈奎斯特区间的SINC特性和输出功率。图 10:多奈奎斯特区间的重复的NPR谱 —— 7Gsps时K波段的NPR有明显提高其他尖端的DAC德州仪器最近有一款14bit 8.9Gsps RF
)为8.6。注意NPR的平坦度一直到3325MHz的位置都相当好。图9: 3.15 GHz带宽，30MHz陷波的宽带NPR&图10中的第二个NPR特性在22GHz的范围内复制了3.150/2.700GHz的NPR谱。这时DAC的采样率为7/6Gsps，工作模式是RF模式。这些图线表明提高采样率带来的优势之一。它不仅影响DAC产生的最大瞬时带宽，还扩展了高奈奎斯特区间的SINC特性和输出功率。图 10:多奈奎斯特区间的重复的NPR谱 —— 7Gsps时K波段的NPR有明显提高&&其他尖端的DAC德州仪器最近有一款14bit 8.9Gsps RF DAC，使用40nm CMOS工艺，支持4G LTE的应用
旋转；控制电压为10V时，电机以最大速度逆时针旋转。& & 根据上述控制要求，选择4通道12位的串行DA转换器——DAC7714转换器作为两路电机的控制驱动芯片。该芯片在嵌入式Linux系统下驱动程序的优劣，将直接决定整个仪器的跟踪效果，也是嵌入式开发的需要解决的基本问题之一。& & 1 概述& & DAC7714是美国TI公司推出的一款4通道12位串行输入、电压输出型DA转换器。其供电电压为±15 V，可以实现输出自动保持，采用此串口芯片除了具有节省单片机资源的优点外，还具有同时输出多路0～10 V(参考电压为+10 V和0 V)，特别适用于MCU资源紧缺而控制通道比较
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北京航空航天大学教授，20余年来致力于单片机与嵌入式系统推广工作。
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基于51单片机的DAC0832函数信号发生器 梯形波 三角 锯齿 正弦波
有需要的可以来看一下用12864液晶屏显示可以产生梯形波 三角波 锯齿波 正弦波
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DAC0832产生正弦波程序.doc
DAC0832程序.doc
DAC0832锯齿波程序.doc
波形发生器_单片机8051_DAC0832程序_硬件图_报告.doc
锯齿波、正弦波程序.doc
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单片机源程序（主程序）如下:
#include&delay.h&
#include&12864.h&
#include&jianpan.h&
#include&reg52.h&
sbit cs=P2^0;//DAC0832片选端，低电平有效
sbit wr=P2^1;//DAC0832写数据端，低电平有效
void main()
{& & & &
& & & & cs=0;
& & & & wr=0;
& & v_Lcd12864Init_f();
& & & & v_Lcd12864PutString_f( 0,0, &&&信号发生器& &&);
& & & & v_Lcd12864PutString_f( 0,1, &幅度设置：0000mv&);
& & v_Lcd12864PutString_f( 0,2, &周期设置： 000ms&);
& & v_Lcd12864PutString_f( 0,3, &相位设置： 000` &);
……………………
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