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基于单片机的函数信号

发生器

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基于51单片机的函数信号发生器

设计方案

利用单片机AT89C52采用程序设计方法产生锯齿波、三角波、正弦

波、方波四种波形，再通过D/A转换器DAC0832将数字信号转换成模拟

信号，滤波放大，最终由示波器显示出来，能产生10Hz—10kHz的波

形。通过键盘来控制四种波形的类型选择、拨码开关控制频率的变化，

并通过液晶屏1602显示其各自的类型以及数值，系统大致包括信号发生

部分、数/模转换部分以及液晶显示部分三部分，其中尤其对数/模转换

部分和波形产生和变化部分进行详细论述。

设计要求

1)、利用单片机采用软件设计方法产生四种波形

2）、四种波形可通过键盘选择

3）、波形频率可调

4）、需显示波形的种类及其频率

方案设计

1信号发生电路方案

通过单片机控制D/A，输出四种波形。此方案虽输出的波形不够稳

定，抗干扰能力弱，不易调节，但此方案电路简单、成本低。因此选用

此方案。

2单片机的选择

AT89C52单片机是一种高性能8位单片微型计算机。它把构成计算机

的中央处理器CPU、存储器、寄存器、I/O接口制作在一块集成电路芯片

中，从而构成较为完整的计算机、而且其价格便宜。

3显示方案

采用LCD液晶显示器1602。其功率小，效果明显，显示编程容易控

制，可以显示字母。

4键盘方案论证

采用独立式键盘。独立式键盘具有硬件与软件相对简单的特点，其

缺点是按键数量较多时，要占用大量口线。

总体系统设计

该系统采用单片机作为数据处理及控制核心，由单片机完成人机界

面、系统控制、信号的采集分析以及信号的处理和变换，采用按键输

入，利用液晶显示电路输出数字显示的方案。将设计任务分解为按键电

路、液晶显示电路等模块。下图为系统的总体框图：

总体方框图

硬件实现及单元电路设计

1单片机最小系统的设计

AT89C52是片内有ROM/EPROM的单片机，因此，这种芯片构成的最

小系统简单﹑可靠。用80C51单片机构成最小应用系统时，只要将单片

机接上时钟电路和复位电路即可，如图（2）89C51单片机最小系统所

示。由于集成度的限制，最小应用系统只能用作一些小型的控制单元。

其应用特点：

(1)有可供用户使用的大量I/O口线。

(2)内部存储器容量有限。

(3)应用系统开发具有特殊性。

89C51单片机最小系统

2波形产生模块设计

由单片机采用编程方法产生三种波形、通过DA转换模块DAC0832在

经过滤波放大之后输出。其电路图如下：

波形产生电路

如上图所示，单片机的P0口连接DAC0832的八位数据输入端，

DAC0832的输出端接放大器，经过放大后输出所要的波形。DAC0832的为

八位数据并行输入的，其结构图如下：

DAC0832的内部结构

3低通滤波模块

用了2个模拟开关CD4051，来控制不同路的输出和频率的分段，对

于方波的输出，通过单片机和DA输出可以达到10KHZ，所以根据在实测

是频率高到几K时出现的上升沿和下降沿，出现的上升时间和下降时间

太长的现象，油然想到正反馈的原理，后端加上了整形电路，选择了施

密特器件CD40106，输出波形，则波形输出较好。

正弦波，通过方波滤波电路来实现5KHZ以后的输出，一直可以

很平稳的提高到10KHZ，具体的电路都是在软件仿真可行的前提下来做

的。

方波和正弦波滤波低频电路（一阶）。

方波整形电路（即就是一个斯密特器件）

三角波，三角波滤波原理与正弦波几乎无太大区别，

在1KHZ以前的滤波和正弦波是一个电路，在1KHZ以后我们为了保证波

形