单片机波形发生器的设计.pdfVIP

2008年第2期 桂林航天工业高等专科学校学报 OF (总第50期) JOURNALOFGUILINCOLLEGEAEROSPACETECHNOLOGY信息与电子工程 单片机波形发生器的设计 蒋小华’ 吴名欢 王文成 (桂林工学院 电子与计算机系。广西桂林541004) 摘 要该波形发生器能产生正弦波、方波、三角波和锯齿波，波形为双极性，频率和幅值可由键盘设定，频率在 0～8kHz范围内可任意设定，并可按步进120ps调整。幅值在一5～+5V范围内可任意设定，并可按步进0． 04V调整。该波形发生器基于AT89S51单片机，由D／A波形发生模块、数码管显示模块、键盘输入模块、波 形数据存储模块组成。波形的类型、频率和幅值能够在七段LED数码管上实时显示。它还具有掉电保护功 能，可存储掉电前的波形和设置。 关键词波形发生器；单片机；D／A转换；正弦波；双极性 中图分类号：TN710 文献标识码：A 文章编号：1009—1033(2008)02—0038一03 该设计通过软件和硬件结合，充分利用了软件的优点， 电路简单，绝大部分功能由程序实现，减少了硬件开销。 发挥其优势，尽可能地减少了硬件开销。方便、快捷地生成 特定的频率、幅度的波形数据；在单片机控制下，利用电路 2 电路原理 产生地址、读出数据，送入D／A转换电路，得到所需的波形 2．1 波形的产生及频率变化实现 信号。在输出的同时将波形数据存储在数据存储器中，这 在生产实践中使用的信号大多数是周期性变化的，我 样可以保证掉电以后波形数据不丢失。 们把各种各样的波形在一个周期中的变化情况离散化，再 根据二进制的规律进行编码，得到每一种波形所对应的波 1 整体设计 代码。把这些波代码存储到存储器中，利用电路选择其中 由四大模块组成：D／A波形发生模块、数码管显示模的一组代码输出，经过数／模转换器和放大器，获得连续变 块、键盘输入模块、波形数据存储模块。系统原理框图如 化的波形r”。对于正弦等信号不便通过直接计算得到其波 图1所示： 形数据，而其波形用较小数据量即可准确描述，可对其一周 期信号抽取一定的数据，作为基本波形数据固化在单片机 的程序存储器中[z]。以产生正弦波为例，采用定点法，即先 做一个正弦函数表存于单片机的程序存储器内，通过定时 器产生定时，每当定时时间到时，输出该波形在该点的正弦 函数表值，周期性重复上述过程就可得到该波形输出。当 改变定时器的初值时，波形相邻两点时间间隔就改变，从而 波形的频率相应改变。 图1系统原理框图 2．2波形幅值变化的实现 波形的产生通过单片机内的程序实现，采用两片D／A 波形产生是通过单片机执行某一个波形发生程序，向 D／A转换器的输入端按一定的规律发送数据，从而在D／A 转换器来控制输出，第一片用于输出波形，第二片用于控制 转换电路的输出端得到相应的电压波形。D／A转换器输 第一片的参考电压，将第二片的输出作为第一片的参考电 入数字量与输出电压的关系如表1所示。 压，以便由程序来控制输出波形的幅值变化，从而实现波形 幅值