基于proteus仿真的信号发生器.doc

摘 要 数字信号发生器是在电子设计 自动控制系统和仪表测量校正调试中应用很多 的一种信号发生装置和信号源 本文采用 AT89C51 单片机构成的数字信号发生器 通过波形变换 可以产生方波 三角波 锯齿波等多种波形 波形的周期可通过程 序来改变 并可以根据需要选择单极性输出或者双极性输出 具有线路简单 性能 优越 结构紧凑等特点 关键词 AT89C51 数字信号发生器 波形变换 ABSTRACT Digital signal generator in the electronic design Automatic control system and instrumentation correction in debugging application a lot of signal generator and signal source This paper uses the AT89C51chip microprocessor digital signal generator Through waveform conversion can produce square wave triangle wave sawtooth wave and other wave Waveform cycle can be programmed to change And can be based on the need to select the output unipolar or bipolar output With simple lines superior performance compact structure Key words AT89C51 Digital signal generator Wave transformation 目 录 绪论 1 1 单片机的概述及信号发生器 2 1 1 单片机的概述 2 1 2 信号发生器的分类 2 1 3 研究内容 2 1 4 PROTUES 软件的介绍 2 2 实验设计原理及芯片简介 4 2 1 实验设计原理 4 2 2 AT89C51 的简介 4 2 3 DAC0832 芯片的简介 6 2 4 DAC0832 的工作方式 8 3 实验硬件实现及单元电路的设计 10 3 1 硬件设计流程框图 10 3 2 信号发生器的外围结构 10 3 3 单片机最小系统设计 11 3 4 波形产生模块设计 11 4 实验仿真结果及调试 17 结 论 20 参考文献 21 致 谢 22 绪论 电子测量及其他部门对各类信号发生器的广泛需求及电子技术的迅速发展 促 使信号发生器种类增多 性能提高 尤其随着 70 年代微处理器的出现 更促使信号 发生器向着自动化 智能化方向发展 现在 许多信号发生器带有微处理器 因而 具备了自校 自检 自动故障诊断和自动波形形成和修正等功能 可以和控制计算 机及其他测量仪器一起方便的构成自动测试系统 当前信号发生器总的趋势是想着 款频率覆盖 低功耗 高频率精度 多功能 自动化和智能化方向发展 信号发生器广泛应用于电子工程 通信工程 自动控制 遥测控制 测量仪器 仪表和计算机等技术领域 波形信号发生器又称为函数信号发生器 作为试验用信 号源 是现今各种电子电路实验设计应用中必不可少的仪器设备之一 目前 市场 上常见的波形信号发生器多为纯硬件搭接而成 且波形种类有限 多为锯齿 正弦 方波 三角等波形 信号发生器作为一种常见的应用电子仪器设备 传统的可以完 全由硬件电路搭接而成 如采用 555 振荡电路发生正弦波 三角波和方波的电路便 是可取的路径之一 不用依靠单片机 但是这种电路存在波形质量差 控制难 可 调范围小 电路复杂和体积大的缺点 在科学研究和生产实践中 如工业过程控制 生物医学 地震模拟机械振动等领域常常要用到低频信号源 而由硬件电路构成的 低频信号其性能难以令人满意 而且由于低频信号源所需的 RC 很大 大电阻 大 电容在制作上有些困难 参数的精度亦难以保证 体积大 漏电 损耗显著更是其 致命的弱点 一旦工作需求功能有增加 则电路复杂程度会大大增加 本文采用 AT89C51 单片机构成的波形发生器 可产生三角波 方波 锯齿波和 正弦波等多种波形 波形周期可用程序改变 并可根据需要选择单极性输出或者双 极性输出 具有线路简单 结构紧凑 性能优越等特点 1 单片机的概述及信号发生器 1 1 单片机的概述 随着大规模集成电路技术的发展 中央处理 CPU 随机存取存储器 RAM 只读存储器 I O 接口 定时器 计数器和串行通信接口 以及其他一些计算机外 围电路等均可集成在一块芯片上构成单片微型计算机 简称为单片机 单片机具有 体积小 成本低 性能稳定 使用寿命长等特点 其中最明显的优势就是可以嵌入 到各种仪器 设备中 这是其他计算机和网络都无法做到的 1 2 信号发生器的分类 信号发生器应用广泛 种类繁多 性能各异 分类也不尽一致 按照频率范围 分类可以为 超低频信号发生器 低频信号发生器 视频信号发生器 高频波形发 生器 甚高频波形发生器和超高频信号发生器 按照输出波形分类可以分为 正弦 信号发生器和非正弦信号发生器 非正弦信号发生器又包括 脉冲信号发生器 函 数信号发生器 扫频信号发生器 数字序列波形发生器 图形信号发生器 噪声信 号发生器等 按照信号发生器性能指标可以分为一般信号发生器和标准信号发生器 前者对输出信号的频率 幅度的准确度和稳定度以及波形失真等要求不高的一类信 号发生器 后者是指其输出信号的频率 幅度 调制系数等在一定范围内连续可调 并且读数准确 稳定 屏蔽良好的中 高档信号发生器 1 3 研究内容 本文是做基于 51 单片机的信号发生器的设计 将采用编程的方法来实现三角波 锯齿波 方波 正弦波的发生 根据设计的要求 对各种波形的频率和幅度进行程 序的编写 并将所写程序装入单片机的程序存储器中 在程序运行中 当接收到来 自外界的命令 需要输出某种波形时再调用相应的中断服务子程序和波形发生程序 经电路的数 模转换器和运算放大处理后 从信号发生器的输出端口输出 1 4 Protues 软件的介绍 Protues 是目前最好的模拟单片机外围器件的工具 它可以仿真 51 系列 AVR PIC 等常用的 MCU 及其外围电路 如 LCD RAM ROM 键盘 马达 LED AD DA 部分 SPI 器件 部分 IIC 器件 本文章基于 ProtuesPR06 7SP3 和 KEIL uVision3 软件 当然软件仿真精度有限 而且不可能所有的器件都找得到 相应的仿真模型 用开发板和仿真器当然是最好的选择 可是对于单片机爱好者 或者简单的开发应该是比较好的选择 Protues 与其他的单片机仿真软件不同的是 它不仅能仿真单片机 CPU 的工作情况 也能反正仿真单片机外围电路或没有单片机参与的其它电路的工作情 况 因此在仿真和程序调试时 关心的不再是某些语句执行时单片机寄存器和存储 器内容的改变 而是从工程的角度直接看程序运行和电路工作的过程和结果 对于 这样的仿真实验 从某种意义上讲 是弥补了实验和工程应用脱节的矛盾和现象 2 实验设计原理及芯片简介 2 1 实验设计原理 数字信号可以通过数 模转换器转换成模拟信号 因此可通过产生数字信号再转 换成模拟信号的方法来获得所需要的波形 AT89C51 单片机本身就是一个完整的微 型计算机 具有组成微型计算机的各种部分部件 中央处理器 CPU 随机存取存储 器 RAM I O 接口电路 定时器 计数器以及串行通讯接口等 只要将 89C51 再配置 键盘及其接口 显示器及其接口 数模转换及波形输出 指示灯及其接口等四部分 即可构成所需的波形信号发生器 其信号发生器构成原理框图如图 2 1 所示 图 2 1 信号发生器原理框图 89C51 是整个波形信号发生器的核心部分 通过程序的编写和执行 产生各种 各样的信号 并从键盘接收数据 进行各种功能的转换和信号幅度的调节 当数字 信号经过接口电路到达转换电路 将其转换成模拟信号也就是所需要的输出波形 2 2 AT89C51 的简介 图 2 2 AT89C51 芯片外形结构及引脚分布图 AT89C51 是一种带 4K 字节闪存可编程可擦除只读存储器 EPEROM Flash Programmable and Erasable Read Only Memory 的低电压 高性能 CMOS 8 位微处 理器 俗称单片机 5 AT89C2051 是一种带 2K 字节内闪存可编程可擦除只读存储 器的单片机 单片机的可擦除只读存储器可以反复擦出 1000 次 该器件采用 ATMEL 高密度非易失存储器制造技术制造 与工业标准的 MCS 51 指令集和输出 管脚兼容 由于将多功能 8 位 CPU 和闪烁存储器组合在单个芯片中 ATMEL 的 AT89C51 是一种高效微控制器 AT89C51 是它的一种精简版本 AT89C51 单片机 为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案 外形及引脚排列如下图所示 管脚说明 VCC 供低电压 GND 接地 P0 口 P0 口为一个 8 位漏极开路双向 I O 口 每脚可吸收 8TTL 门电流 当 P0 口的管脚第一次写 1 时 被定义为高阻输入 P0 能够用于外部程序数据存储器 它 可以被定义为数据 地址的第八位 在 FLASH 编程时 P0 口作为原码输入口 当 FLASH 进行校验时 P0 输出原码 此时 P0 外部必须被拉高 P1 口 P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I O 口 P1 口缓冲器能接收输 出 4TTL 门电流 P1 口管脚写入 1 后 被内部上拉为高 可用作输入 P1 口被外部 下拉为低电平时 将输出电流 这是由于内部上拉的缘故 在 FLASH 编程和校验 时 P1 口作为第八位地址接收 P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I O 口 P2 口缓冲器可接收 输出 4 个 TTL 门电流 当 P2 口被写 1 时 其管脚被内部上拉高 且作为输入 并因此作 为输入时 P2 口的管脚被外部拉低 将输出电流 这是由于内部上拉的缘故 P2 口当用于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时 P2 口输出地址 的高八位 在给出地址 1 时 它利用内部上拉优势 当对外部八位地址数据存储 器进行读写时 P2 口输出其特殊功能寄存器的内容 P2 口在 FLASH 编程和校验时 接受高八位地址信号和控制信号 P3 口 P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I O 口 可接收输出 4 个 TTL 门 电流 当 P3 口写入 1 后 他们被内部上拉为高电平 并用作输入 作为输入 由于外部下拉为低电平 P3 口将输出电流 这是由于上拉的缘故 P3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口 如下表所示 各端口管脚 备选功能 P3 0 RXD 串行输入口 P3 1 TXD 串行输出口 P3 2 INT0 外部中断 0 P3 3 INT1 外部中断 1 P3 4 T0 计时器 0 外部输入 P3 5 T1 计时器 1 外部输入 P3 6 WR 外部数据存储器写选通 P3 7 RD 外部数据存储器读选通 P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号 RST 复位输入 当振荡器复位器件时 要保持 RST 脚两个机器周期的高电平时 间 ALE PROG 当访问外部存储器时 地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的低 位字节 在 FLASH 编程期间 此引脚用于输入编程脉冲 在平时 ALE 端以不变 的频率周期输出正脉冲信号 此频率为振荡器频率的 1 6 因此它可用作对外部输出 的脉冲或用于定时目的 然而要注意的是 每当用作外部数据存储器时 将跳过一 个 ALE 脉冲 如想禁止 ALE 的输出可在 AFR8EH 地址上置 0 此时 ALE 只有在执 行 MOVX MOVC 指令时 ALE 才起作用 另外 该引脚被略微拉高 如果微处理 器在外部执行状态 ALE 禁止 置位无效 PSEN 外部程序存储器的选通信号 在由外部程序存储器取指器件 每个机器 周期两次 PSEN 有效 但在访问外部数据存储器时 这两次有效的 PSEN 信号将不 出现 EA VPP 当 EA 保持低电平时 则在此期间外部程序存储器 0000H FFFFH 不管是否有内部程序存储器 注意加密方式 1 时 EA 将内部锁定为 RESET 当 EA 端保持高电平时 此间内部程序存储器 在 FLASH 编程期间 次引脚也用于施 加 12V 编程电源 VPP XTAL1 反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入 XTAL2 来自反向振荡器的输出 2 3 DAC0832 芯片的简介 图 2 3 DAC0832 芯片外形结构及引脚分布图 DAC0832 是 8 分辨率的 D A 转换集成芯片 与微处理器完全兼容 这个 DA 芯片 以其价格低廉 接口简单 转换控制容易等优点 在单片机应用系统中得到广泛的 应用 D A 转换器由 8 位输入锁存器 8 位 DAC 寄存器 8 位 D A 转换电路及转换控 制电路构成 DAC0832 的主要特性参数如下 分辨率为 8 位 电流稳定时间 1us 可单缓冲 双缓冲或直接数字输入 只需在满量程下调整其线性度 单一电源供电 5V 15V 低功耗 20mW DAC0832 结构 D0 D7 8 位数据输入线 TTL 电平 有效时间应大于 90ns 否则锁存器的数据 会出错 ILE 数据锁存允许控制信号输入线 高电平有效 CS 片选信号输入线 选通数据锁存器 低电平有效 WR1 数据锁存器写选通输入线 负脉冲 脉宽应大于 500ns 有效 由 ILE CS WR1 的逻辑组合产生 LE1 当 LE1 为高电平时 数据锁存器状态随输 入数据线变换 LE1 的负跳变时将输入数据锁存 XFER 数据传输控制信号输入线 低电平有效 负脉冲 脉宽应大于 500ns 有效 WR2 DAC 寄存器选通输入线 负脉冲 脉宽应大于 500ns 有效 由 WR2 XFER 的逻辑组合产生 LE2 当 LE2 为高电平时 DAC 寄存器的输出随寄存器的 输入而变化 LE2 的负跳变时将数据锁存器的内容打入 DAC 寄存器并开始 D A 转换 IOUT1 电流输出端 1 其值随 DAC 寄存器的内容线性变化 IOUT2 电流输出端 2 其值与 IOUT1 值之和为一常数 Rfb 反馈信号输入线 改变 Rfb 端外接电阻值可调整转换满量程精度 Vcc 电源输入端 Vcc 的范围为 5V 15V VREF 基准电压输入线 VREF 的范围为 10V 10V AGND 模拟信号地 DGND 数字信号地 DAC0832 的工作方式 根据对 DAC0832 的数据锁存器和 DAC 寄存器的不同的控制方式 DAC0832 有三 种工作方式 直通方式 单缓冲方式和双缓冲方式 DAC0832 引脚功能电路应用原理图 DAC0832 是采样频率为八位的 D A 转换芯片 集成电路内有两级输入寄存器 使 DAC0832 芯片具备双缓冲 单缓冲和直通三种输 入方式 以便适于各种电路的需要 如要求多路 D A 异步输入 同步转换等 所以 这个芯片的应用很广泛 关于 DAC0832 应用的一些重要资料见下图 D A 转换结果 采用电流形式输出 若需要相应的模拟电压信号 可通过一个高输入阻抗的线性运 算放大器实现 运放的反馈电阻可通过 RFB 端引用片内固有电阻 也可外接 DAC0832 逻辑输入满足 TTL 电平 可直接与 TTL 电路或微机电路连接 DAC0832 引脚功能说明 DI0 DI7 数据输入线 TLL 电平 ILE 数据锁存允许控制信号输入线 高电平有效 CS 片选信号输入线 低电平有效 WR1 为输入寄存器的写选通信号 XFER 数据传送控制信号输入线 低电平有效 WR2 为 DAC 寄存器写选通输入线 Iout1 电流输出线 当输入全为 1 时 Iout1 最大 Iout2 电流输出线 其值与 Iout1 之和为一常数 Rfb 反馈信号输入线 芯片内部有反馈电阻 Vcc 电源输入线 5v 15v Vref 基准电压输入线 10v 10v AGND 模拟地 摸拟信号和基准电源的参考地 DGND 数字地 两种地线在基准电源处共地比较好 2 DAC0832 的引脚特性 DAC0832 是 20 引脚的双列直插式芯片 各引脚的特性如下 片选信号 和允许锁存信号 ILE 组合来决定 是否起作用 ILE 允许锁存信号 写信号 1 作为第一级锁存信号 将输入资料锁存到输入寄存器 此时 必须 和 ILE 同时有效 写信号 2 将锁存在输入寄存器中的资料送到 DAC 寄存器中进行锁存 此时 传 输控制信号 必须有效 传输控制信号 用来控制 DI7 DI0 8 位数据输入端 IOUT1 模拟电流输出端 1 当 DAC 寄存器中全为 1 时 输出电流最大 当 DAC 寄存器中全为 0 时 输出电流为 0 IOUT2 模拟电流输出端 2 IOUT1 IOUT2 常数 RFB 反馈电阻引出端 DAC0832 内部已经有反馈电阻 所以 RFB 端可以直 接接到外部运算放大器的输出端 相当于将反馈电阻接在运算放大器的输入端和输 出端之间 VREF 参考电压输入端 可接电压范围为 10V 外部标准电压通过 VREF 与 T 型电阻网络相连 VCC 芯片供电电压端 范围为 5V 15V 最佳工作状态是 15V AGND 模拟地 即模拟电路接地端 DGND 数字地 即数字电路接地端 2 4 DAC0832 的工作方式 DAC0832 进行 D A 转换 可以采用两种方法对数据进行锁存 第一种方法是使输入寄存器工作在锁存状态 而 DAC 寄存器工作在直通状态 具体地说 就是使 和 都为低电平 DAC 寄存器的锁存选通端得不到有效电平而直 通 此外 使输入寄存器的控制信号 ILE 处于高电平 处于低电平 这样 当 端 来一个负脉冲时 就可以完成 1 次转换 第二种方法是使输入寄存器工作在直通状态 而 DAC 寄存器工作在锁存状态 就是使 和 为低电平 ILE 为高电平 这样 输入寄存器的锁存选通信号处于无效 状态而直通 当 和 端输入 1 个负脉冲时 使得 DAC 寄存器工作在锁存状态 提供 锁存数据进行转换 根据上述对 DAC0832 的输入寄存器和 DAC 寄存器不同的控制方法 DAC0832 有 如下 3 种工作方式 单缓冲方式 单缓冲方式是控制输入寄存器和 DAC 寄存器同时接收资料 或 者只用输入寄存器而把 DAC 寄存器接成直通方式 此方式适用只有一路模拟量输出 或几路模拟量异步输出的情形 双缓冲方式 双缓冲方式是先使输入寄存器接收资料 再控制输入寄存器的 输出资料到 DAC 寄存器 即分两次锁存输入资料 此方式适用于多个 D A 转换同步 输出的情节 直通方式 直通方式是资料不经两级锁存器锁存 即 CS XFER WR1 WR2 均接地 ILE 接高电平 此方式适用于连续反馈控制线路和不带微机的控 制系统 不过在使用时 必须通过另加 I O 接口与 CPU 连接 以匹配 CPU 与 D A 转 换 DAC0832 主要用于波形的数据的传送 是本课题中的主要芯片 3 实验硬件实现及单元电路的设计 3 1 硬件设计流程框图 硬件原理框图如图 3 1 所示 图 3 1 硬件原理框图 3 2 信号发生器的外围结构 图 3 2 信号发生器的外围结构框图 显示电路 键盘电路 单 片 机 数 模转换 电路 复位电路 放大电路 波形输出 3 3 单片机最小系统设计 89C51 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 3 2 AT89C51 单片机最小系统所示 图 3 2 单片机最小系统 3 4 波形产生模块设计 由单片机采用编程方法产生四种波形 通过 D A 转换模块 DAC0832 在进行滤 波放大之后输出 其电路图如下 图 3 2 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 其结构图如下 图 3 3 DAC0832 的内部结构 3 5 软件流程的设计 1 流程图的绘制及说明 图 3 4 主函数流程图 2 程序部分设计 include include define uchar unsigned char define DAC DATA P0 sbit nWR P3 6 sbit nCS P2 7 unsigned int a void clearmen void keyscan void delay1ms unsigned char ms 正弦波数据 uchar code sin tab 128 64 67 70 73 76 79 82 85 88 91 94 96 99 102 104 106 109 111 113 115 117 118 120 121 123 124 125 126 126 127 127 127 127 127 127 127 126 126 125 124 123 121 120 118 117 115 113 111 109 106 104 102 99 96 94 91 88 85 82 79 76 73 70 67 64 60 57 54 51 48 45 42 39 36 33 31 28 25 23 21 18 16 14 12 10 9 7 6 4 3 2 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1 2 3 4 6 7 9 10 12 14 16 18 21 23 25 28 31 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 三角波 uchar code san tab 128 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 63 62 61 60 59 58 57 56 55 54 53 52 51 50 49 48 47 46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 方波波表 uchar code Pos tab 128 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 0 255 锯齿波 uchar code JuC tab 128 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 unsigned char code DacPtr sbit K1 P1 4 sbit K2 P1 5 sbit K3 P1 6 sbit K4 P1 7 sbit K5 P1 3 sbit K6 P1 2 void main clearmen while 1 keyscan void keyscan 键控部分 if K1 0 当 K1 按下时 产生正弦波 while K1 0 DacPtr sin tab if K2 0 当 K2 按下时 产生三角波 while K2 0 DacPtr san tab if K3 0 当 K3 按下时 产生方波 while K3 0 DacPtr Pos tab if K4 0 当 K4 按下时 产生锯齿波 while K4 0 DacPtr JuC tab if K5 0 当 K5 按下时 波形频率增大 while K5 0 FreqControl 1 if FreqControl 12 FreqControl 1 if K6 0 当 K6 按下时 波形频率减小 while K6 0 FreqControl 1 if FreqControl 0 FreqControl 12 void clearmen DacPtr sin tab nCS 0 DAC DATA 0 xff nWR 0 P3 0 xff TH1 255 TL1 155 TMOD 0 x21 P3 0 x00 a 0 ET1 1 TR1 1 EA 1 4 实验仿真结果及调试 仿真波信号 当键 K1 第一次按下时 产生的波为正弦波 波形如图 4 1 所示 图 4 1 正弦波仿真图 当键 K2 第一次按下时 产生的波为三角波 波形如图 4 2 所示 图 4 2 三角波仿真图 当键 K3 第一次按下时 产生的波为方波 波形如图 4 3 所示 图 4 3 方波仿真图 当键 K4 第一次按下时 产生的波为锯齿波 波形如图 4 4 所示 图 4 4 锯齿波仿真图 波形分析 在对系统进行波形仿真时可以在虚拟示波器上观察到三角波 正弦波和方波的 波形 其中三角波和正弦波的输出有一定误差 方波波形较为理想 这一方面与电 路设置的参数有关 另一方面也与使用的仿真软件有关 对于上述问题的解决方法 是 改变仿真电路的参数或换用版本更高的仿真软件 当然一般产生这种情况的原 因多由于电路的参数设计不合理所制 但从仿真波形上可以看出波形的频率大致与 程序中的设置吻合 波形的幅度与程序设置的最大值有关 而频率受机器周期的控 制 当仿真时 由于存在一定的系统误差 波形效果不是很好 数字信号发生器仿真原理图如下图所示 结 论 基于单片机的数字信号发生器的设计与仿真已全部完成 所设计的信号发生器 能按预期的效果通过键 K1 K4 实现正弦波 三角波 方波 锯齿波四种波形的切换 键 K5 K6 实现频率可调 本系统可实现对波形的频率调节 每次频率调节的幅度 大小为 0 2KHZ 且系统的频率范围为 0 2KHZ 2 5KHZ 本数字信号发生器系统三 个模块中 其中最重要的部分为单片机最小系统模块部分 其他还有波形产生模块 及按键控制模块 各个模块完成后 他们将组成完整的数字信号发生器系统 本文从理论上介绍了信号发生器的电路 通过 AT89C51 单片机与 DAC0832 芯 片为硬件平台 结合软件的灵活运用 可产生几种常见的波形 如正弦波 三角波 和方波等信号波形 文中具体介绍了信号发生器的硬件连接 通过波形转换部分电 路从而实现任意波形的转换 信号发生器的设计中 硬件结构跟软件编程都很重要 在文中都已具体给出 并通过 Protues 软件进行仿真 实现信号的产生及波形的转换 参考文献 1 王东锋 单片机 C 语言应用 100 例 M 北京 电子工业出版社 2009 291 293 2 徐伟 C51 单片机高效入门 M ZA 北京 机械工业出版社 2007 5 8 3 陆子明 徐长根 单片机设计与应用基础教程 M 北京 国防工业出版社 2005 4 陈伟人 单片微型计算机原理与应用 M 北京 清华大学出版社 2006 5 张毅刚 彭喜元 彭宇 单片机原理及应用 M 北京 高等教育出版社 2010 16 33 6 高西全 丁玉美 数字信号处理 M 西安 西安电子科技大学出版社 2008 265 282 7 求是科技 单片机典型模块设计实例导航 M 北京人民邮电出版社 2004 8 楼然苗 51 系列单片机设计实例 M 北京 北京航空航天出版社 2003 3 9 何立民 MCS 51 系列单片机应用系统设计 M 北京 北京航空航天大学出版社 2007 10 张永瑞 电子测量技术基础 M 西安 西安电子科技大学出版社 2006 61 101 11 Microcontroller With 4K Bytes in system programble Flash AT89S51 J ATMEL 2001 12 Pavel Zahradnik Miroslav Vicek Analytical Design Mehod for Optimal Equiripple Comb FIR Filters J IEEE Transactions on Circuits and Systems Express Briefs 2000 52 2