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基于單片機(jī)技術(shù)的波形發(fā)生器采用單片機(jī)設(shè)計(jì)(一)
摘 要
基于單片機(jī)技術(shù)的波形發(fā)生器采用單片機(jī)設(shè)計(jì)，用程序產(chǎn)生波形，先計(jì)算機(jī)構(gòu)成波形的點(diǎn)數(shù)及數(shù)值，存到指定的存儲區(qū)，再讀取數(shù)據(jù)，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換都輸出波形，進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換是，輸出一個(gè)點(diǎn)的時(shí)間間隔須小于D/A轉(zhuǎn)換所需時(shí)間。
關(guān)鍵詞：單片機(jī) 波形發(fā)生器 D/A轉(zhuǎn)換器
Abstract
The waveform generator of variable frequency power supply is designed in Microcontroller,the waveform of frequency power supply is created by using the program. The program procedure:first,the point nvmbers formed the waveform and their values are calculated,and save them to the appointed memory area.And then read data,perform D/Aconversions and outpot waveform.When then generator outputs data and performs D/Aconversions each time.
Keyword: Microcontroller; Waveform generator; DAC；
1 引言
波形發(fā)生器作為常用的信號源，被廣泛應(yīng)用于調(diào)試,自動控制系統(tǒng)和教學(xué)實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域。目前使用的波形發(fā)生器大部分對大的缺點(diǎn)是，其體積大，可靠性差，精度低。提出一種性價(jià)比高的波形發(fā)生器，利用單片機(jī)進(jìn)行函數(shù)處理，由軟件控制波形輸出，利用單片機(jī)進(jìn)行函數(shù)處理，由軟件實(shí)現(xiàn)波形生成，輸出的數(shù)字信號再經(jīng)模擬和信號放大處理后輸出所需波形。該波形發(fā)生器具有集成度高，體積小，可靠性好，精度高，價(jià)格便宜等特點(diǎn)。
2 設(shè)計(jì)任務(wù)和基本要求
2.1 具有產(chǎn)生正弦波.方波.三角波三種周期性波形的功能。
2.2 輸入波形的頻率范圍為100~~20khz（非正弦波頻率按10次斜波計(jì)
算）；重復(fù)頻率可調(diào)，頻率步進(jìn)間隔小于100HZ。
2.3 具有顯示輸出波形的類型，重復(fù)頻率（周期）和幅度的功能。
3 元器件性能分析
3.1 89C51處理器的基本介紹及其特點(diǎn)
89C51邏輯符號圖
圖（1）
89C51為40引腳，其引腳圖如圖（1）
CPU為Intel公司生產(chǎn)的89C51/89C52/89C55等。出廠所配晶振頻率為12MHZ,每個(gè)機(jī)器周期為1.085us,用戶可更換晶振以提高速度�！癯绦虼尜A器為64K,其中前4K/8K20K在CPU內(nèi)部,其它程序在EPR0M27512中�！駭�(shù)據(jù)存貯器為32K(62256),地址為8000—FFFFH�！瘼�/O擴(kuò)展8155,片內(nèi)RAM地址∶200O-20FFH8155,命令口地址為∶2100HA口地址為∶21O1HB口地址為.2102HC口地址為:2103HT低八位∶2104HT高八位∶2105H●A/D采用精高度,速度快(25us)的AD574,并在其轉(zhuǎn)換前對信號作了采樣保持處理。AD574啟動地址為:4000H高八位地址為∶4002H低四位地址為∶4003H多路模擬開關(guān)的使用∶IN0∶P1=0F8H IN4∶P1=0FCHIN1∶P1=0F9H IN5:P1=OFDHIN2∶P1=0FAH IN5:P1=0FEHIN3∶P1=0FBH IN7:P1=0FFHP1.0按CD4051的C⑼,P1.1按CD4051的B腳(10)、P1.2按CD4051的A腳(11)�！馜/A采用0832輸出,地址為∶6000H-6FFFH●鍵盤顯示(CZ2)采用8279,地址為:7FFEH-7FFFH●日歷時(shí)鐘芯片DS12887,命令寄存器為5000H-500DH,不掉電數(shù)據(jù)存貯器為∶500EH-507FH [M] 89C51執(zhí)行指令的時(shí)間與及定時(shí)器/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的頻率都與振蕩源的周期有關(guān)，為了提高波形頻率的精度，采用12MHZ的晶振與外部時(shí)鐘方式，晶振的兩根引腳分別與89C51的外接晶振引腳X1和X2相連。波形發(fā)生器工作時(shí)，要求進(jìn)入復(fù)位工作狀態(tài)，因此需設(shè)計(jì)準(zhǔn)確，可靠的復(fù)位電路。
89C51單片機(jī)內(nèi)部設(shè)置兩個(gè)16位可編程的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1，它們具有計(jì)數(shù)器方式和定時(shí)器方式兩種工作方式及4種工作模式。在波形發(fā)生器中，將其做定時(shí)器使用，用它來精確地確定波形的兩個(gè)采樣點(diǎn)輸出之間的延遲時(shí)間。模式1采用的是16位計(jì)數(shù)器，當(dāng)T0或T1被允許記數(shù)后，從初值開始加1記數(shù)，最高位產(chǎn)生益處時(shí)向CPU請求中斷。因此要想確定精確的時(shí)間，首先要計(jì)算出記數(shù)初值。中斷系統(tǒng)是使處理器具有對外界異步事件的處理能力而設(shè)置的。當(dāng)中央處理器CPU正在處理某件事的時(shí)候外界發(fā)生了緊急事件。在波形發(fā)生器中，只用到片內(nèi)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器益出時(shí)產(chǎn)生的中斷請求，既是在89C51輸出一個(gè)波形采樣點(diǎn)信號后，接著啟動定時(shí)器，在定時(shí)器未產(chǎn)生中斷之前，89C51等待，直到定時(shí)器計(jì)時(shí)結(jié)束，產(chǎn)生中斷請求，89C51響應(yīng)中斷，接著輸出下一個(gè)采樣點(diǎn)信號，如此循環(huán)產(chǎn)生所需要的信號波形。
8279的基本介紹及其特點(diǎn)
3.2.1 8279的基本介紹
8279的邏輯符號
（圖2）
8279為40引腳芯片，其引腳圖為圖（2）
8279是Intel公司生產(chǎn)的通用可編程鍵盤和顯示器接口電路芯片。8279可以實(shí)現(xiàn)對鍵盤和顯示器的自動掃描，識別閉合鍵的鍵號，完成顯示器動態(tài)顯示。從而大大節(jié)省了CPU處理鍵盤和顯示器的時(shí)間，提高了CPU的工作效率。另外，8279與單片機(jī)的接口簡單，顯示穩(wěn)定，工作可靠，應(yīng)用愈來愈廣泛。 [M]
8279與CPU之間的信息交換可分為３種類型，即命令字，狀態(tài)字和數(shù)據(jù)。它們的作用分別如下：當(dāng)8279的A0入高電平時(shí)，CPU向8279寫入的數(shù)據(jù)為命令字，讀出的數(shù)據(jù)為狀態(tài)字；時(shí)鐘編程命令字：D7D6D5=001為時(shí)鐘編程命令字的特征位，PPPP用來設(shè)定對外部時(shí)鐘信號的分頻系數(shù)N，N�。玻常�。通過對外部輸入信號的N分頻獲得8279所需的100VHZ 的內(nèi)部時(shí)鐘信號。讀FIFO/傳感器RAM命令字：該命令只在傳感器工作方式中使用，在鍵盤工作方式中，讀出操作按先進(jìn)先出的順序，不需此命令；讀顯示RAM命令字：該命令字用來設(shè)定要讀出的顯示RAM的地址；寫顯示RAM命令字：D7D6D5=100為寫顯示RAM命令字特征位，在寫顯示RAM之前用該命令字來設(shè)定要寫入RAM單元的地址；顯示禁止寫入，消隱命令字：BLA,BLB（D1,D0）為消隱設(shè)置位。分別用于兩組顯示的消隱設(shè)置，當(dāng)Bl=1時(shí)，對應(yīng)的顯示輸出被消隱，當(dāng)Bl＝０時(shí)，恢復(fù)顯示；清除命令字：CA=1時(shí)，對顯示RAM的清除方式由D3,D2二位確定，清除顯示RAM大約需要100us時(shí)間，在此期間CPU不能向顯示RAM中寫入數(shù)據(jù)；結(jié)束中斷／錯(cuò)誤方式設(shè)置命令字：在鍵盤工作方式中，若8297設(shè)置為N鍵依次讀出方式后，若8279設(shè)置為N鍵依次讀出方式后，若CPU給8279又寫入結(jié)束中斷／錯(cuò)誤方式設(shè)置命令（E=1），則8279將以特定的錯(cuò)誤方式工作，如果8279發(fā)現(xiàn)多個(gè)鍵同時(shí)閉合，則FIFO狀態(tài)字的錯(cuò)誤特征位S/E置１，并產(chǎn)生中斷請求信號的阻止寫入FIFO RAM。狀態(tài)字：在鍵盤輸入和選通輸入方式中，狀態(tài)字給出了FIFO RAM 中的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，是否出錯(cuò)等信息；輸入數(shù)據(jù)的格式：當(dāng)A0=0時(shí)，CPU對8279讀，寫的均為數(shù)據(jù)，寫入的為要顯示數(shù)符的段選碼，讀出的數(shù)據(jù)為鍵盤數(shù)據(jù)或傳感器距陣數(shù)據(jù)，在鍵盤工作方式中，當(dāng)有鍵閉合時(shí)，其行號和列號（分別由RL0—RL7和SL0—SL3確定）輸入FIFO RAM中。
8279最多可以接16位顯示器，一個(gè)8*8的行列式鍵盤。當(dāng)有鍵按下時(shí)，鍵號自動進(jìn)入FIFO RAM，并置中斷請求信號有效，向CPU請求中斷。要顯的數(shù)據(jù)的段選碼送到顯示RAM中，8279自動完成掃描顯示。CPU所要做的工作是對8279進(jìn)行初始化，輸入顯示數(shù)據(jù)的段選碼，有鍵按下時(shí)，讀入鍵號。因此，在8279鍵盤，顯示系統(tǒng)中，CPU用于處理鍵盤和顯示器的時(shí)間明顯減少，提高了CPU的工作效率。
3.2.2 8279的命令和狀態(tài)字
（1） 鍵盤/顯示方式設(shè)置命令命令特征位：D7D6D5=000DD兩位用來設(shè)定顯示方式：00 8個(gè)字符顯示----左入01 16個(gè)字符顯示----左入10 8個(gè)字符顯示----右入11 16個(gè)字符顯示----右入所謂的左入就是在顯示時(shí)，顯示字符是從左面向右面逐個(gè)排列。右入就是顯示字符從右面向左面移動。所對應(yīng)的SL編碼最小的為顯示的最高位KKK三位用來設(shè)定鍵盤工作方式：K000編碼掃描鍵盤----雙鍵鎖定K001譯碼掃描鍵盤----雙鍵鎖定K010編碼掃描鍵盤----N鍵輪回K011譯碼掃描鍵盤----N鍵輪回K100編碼掃描傳感器矩陣K101譯碼掃描傳感器矩陣K110選通輸入，編碼顯示掃描K111選通輸入，譯碼顯示掃描第一位K沒有任何意義。雙鍵鎖定和N鍵輪回是兩種不同的多鍵同時(shí)按下保護(hù)方式。雙鍵鎖定為兩鍵同時(shí)按下提供保護(hù)，在消振周期內(nèi)，如果有兩鍵同時(shí)被按下，則只有其中的一鍵彈起，而另一鍵在按下位置時(shí)，才能被認(rèn)可。N鍵輪回為N鍵同時(shí)按下提供保護(hù)，當(dāng)有若干個(gè)鍵同時(shí)按下時(shí)，鍵盤掃描能根據(jù)發(fā)現(xiàn)它們的次序，依次將它們的狀態(tài)送入FIFO RAM。
（2） 時(shí)鐘編程命令
命令特征位：D7D6D5=001
將來自CLK的外部時(shí)鐘進(jìn)行PPPPP分頻（2-31）。（3） 讀FIFO/傳感器RAM命令 命令特征位：D7D6D5=010
該命令字只在傳感器方式時(shí)使用，在CPU讀傳感器RAM之前，必須用著條命令來設(shè)定將要讀出的傳感器RAM地址。由于傳感器RAM的容量是8X8bit，因此需要用命令字中的三位二進(jìn)制代碼AAA來選址。命令字中的AI為自動增量特征位。若AI=1，則每次讀出傳感器RAM后，地址將自動增量（加1），使地址指針指向順序的下一個(gè)存儲單元。這樣，下一次讀數(shù)便從下一個(gè)地址讀出，而不必重新設(shè)置讀FIFO/傳感器RAM命令。 在鍵盤工作方式中，由于讀出操作嚴(yán)格按照先入先出的順序，因此不必使用這條命令。
（4） 讀顯示RAM命令 命令特征位：D7D6D5=011
在CPU讀顯示RAM之前，該命令字用來設(shè)定將要讀出的顯示RAM的地址，四位二進(jìn)制代碼AAAA用來尋址顯示RAM中的一個(gè)存儲單元。如果自動增量特征位AI=1，則每次讀出后，地址自動加1，使下一次讀出順序指向下一個(gè)地址。
（5） 寫顯示RAM命令 命令特征位：D7D6D5=100,前面命令字位相同。
（6） 顯示禁止寫入/消隱命令 命令特征位：D7D6D5=101。
IW用來掩蔽A組和B組（D3對應(yīng)A組，D2對應(yīng)B組）。例如，當(dāng)A組的掩蔽位D3=1時(shí)，A組的顯示RAM禁止寫入。因此從CPU寫入顯示器RAM的數(shù)據(jù)不會影響A的顯示。這種情況通常在采用雙四位顯示時(shí)使用。因?yàn)閮蓚�(gè)四位顯示器是相互獨(dú)立的，為了給其中一個(gè)四位顯示器輸入數(shù)據(jù)，而又不影響另一個(gè)四位顯示器，因此必須對另一組的輸入實(shí)行掩蔽。BL位是消隱特征，要消隱兩組顯示輸出，必須設(shè)置兩個(gè)BL位。若BL=1。則執(zhí)行此命令后，對應(yīng)組的顯示輸出被消隱。若BL=0，則恢復(fù)顯示
（7） 清除命令 命令特征位：D7D6D5=110。
該命令字用來清除FIFO RAM和顯示RAM。D4D3D2三位（CD）用來設(shè)定清除顯示RAM的方式。其意義如下表： 清除方式 將顯示RAM全部清“0”將顯示RAM置20H（即A組=0010 B組=0000） 將顯示RAM全部置1不清除（若CA=1，則D3、D2仍有效） D1（CF）位用來清空FIFO存儲器。D1=1時(shí)，執(zhí)行清除命令后，F(xiàn)IFO
RAM被清空，使中斷IRQ復(fù)位。同時(shí)，傳感器RAM的讀出地址也被清0.D0（CA）位是總清的特征位，它兼有CD和CF的聯(lián)合有效。在CA=1時(shí)，對顯示RAM的清除方式由D3D2的編碼決定。 清除顯示RAM大約需要100uS的時(shí)間。在此期間，F(xiàn)IFO狀態(tài)字的最高位Du=1，表示顯示無效。CPU不能向顯示RAM寫入數(shù)據(jù)。
（8） 結(jié)束中斷/錯(cuò)誤方式設(shè)置命令 命令特征位D7D6D5=111。 這個(gè)命令有兩個(gè)不同的應(yīng)用： ① 作為結(jié)束中斷命令。在傳感器工作方式中，每當(dāng)傳感器狀態(tài)出現(xiàn)變化時(shí)，掃描檢測電路接將其狀態(tài)寫入傳感器RAM，并啟動中斷邏輯，使IRQ變高，向CPU請求中斷。并且禁止寫入傳感器RAM。此時(shí)，如傳感器RAM讀出地址的自動遞增特征沒有置位（AI=0），則中斷請求IRQ在CPU第一次從傳感器RAM讀出數(shù)據(jù)時(shí)就被清除。若自動遞增特征已置位（AI=1），則CPU對傳感器RAM的讀出并不能清除IRQ，而必須通過給8279寫入結(jié)束中斷/錯(cuò)誤方式設(shè)置命令才能使IRQ變低。因此，在傳感器工作方式中，此命令用來結(jié)束傳感器RAM的中斷請求。 ② 作為特定錯(cuò)誤方式的設(shè)置命令。在8279已被設(shè)定為鍵盤掃描N鍵輪回方式以后，如果CPU給8279又寫入結(jié)束中斷/錯(cuò)誤方式設(shè)置命令（E=1）。則8279的消振周期內(nèi)，如果發(fā)現(xiàn)有多個(gè)鍵被同時(shí)按下，則FIFO狀態(tài)字中的錯(cuò)誤特征位S/E將置位。并產(chǎn)生中斷請求信號和阻止寫入FIFO RAM。 錯(cuò)誤特征位S/E在讀出FIFO狀態(tài)字時(shí)被讀出。而在執(zhí)行CF=1的清除命令時(shí)被復(fù)位。 8279的FIFO狀態(tài)字，主要用于鍵盤和選通工作方式，以指示FIFO RAM中的字符數(shù)和是否有錯(cuò)誤發(fā)生，其字位意義如下： N Du： Du=1顯示無效 S/E： 傳感器信號結(jié)束/錯(cuò)誤特征碼 O： O=1出現(xiàn)溢出錯(cuò)誤 U： U=1出現(xiàn)不足錯(cuò)誤 F： F=1表示FIFO RAM已滿 NNN： 為FIFO RAM中的字符數(shù) 對FIFO RAM的操作可能出現(xiàn)兩種錯(cuò)誤：溢出和不足。當(dāng)FIFO RAM已滿時(shí)，若其它的鍵盤數(shù)據(jù)企圖寫入FIFO RAM，則出現(xiàn)溢出錯(cuò)誤，狀態(tài)字位“O”被置位。當(dāng)FIFO RAM已被清空時(shí)，若CPU還企圖讀出，則將會出現(xiàn)“不足”的錯(cuò)誤，狀態(tài)字位“U“被置位。 對于狀態(tài)字的S/E位，當(dāng)8279工作在傳感器工作方式時(shí)，若S/E=1，表示傳感器的最后一個(gè)傳感信號一進(jìn)入傳感器RAM。當(dāng)8279工作在特殊錯(cuò)誤方式時(shí)，若S/E=1，表示出現(xiàn)了多鍵同時(shí)下按的錯(cuò)誤。 當(dāng)顯示RAM由于“去年各處顯示“或”全清“命令尚未完成時(shí)，狀態(tài)字的最高位Du被置位。
3.3 DAC0832的基本介紹及其特點(diǎn)
3.3.1 DAC0832的基本介紹
DAC的引腳圖
圖（3）
DAC0832為20引腳，采用雙列直封裝，其引腳如圖（3）
DAC0832是NS公司生產(chǎn)的8位D/A轉(zhuǎn)換器，它采用先進(jìn)的 CMOS 工藝，因而功耗低、生產(chǎn)漏電流誤差小，是目前微機(jī)控制系統(tǒng)常用的D/A芯片，可以直接與Z80、8085、8051等微處理器相連著數(shù)字技術(shù)，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展與普及，在現(xiàn)代控制、通信及檢測領(lǐng)域中，為提高系統(tǒng)的性能指標(biāo)，對信號的處理無不廣泛地采用了數(shù)字計(jì)算機(jī)技術(shù)。由于系統(tǒng)的實(shí)際對象往往都是一些模擬量（如溫度、壓力、位移、圖像等），要使計(jì)算機(jī)或數(shù)字儀表能識別、處理這些信號，必須首先將這些模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；而經(jīng)計(jì)算機(jī)分析、處理后輸出的數(shù)字量也往往需要將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)模擬信號才能為執(zhí)行機(jī)構(gòu)所接收。這樣，就需要一種能在模擬信號與數(shù)字信號之間起橋梁作用的電路 — 模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器。。
D/A轉(zhuǎn)換器（DAC）輸入的是數(shù)字量，經(jīng)過轉(zhuǎn)換輸出的是模擬量。DAC的技術(shù)指標(biāo)很多，如：分辨率，滿刻度誤差，線性度，絕對精度，相對精度，建立時(shí)間，輸入/輸出特性等。DAC的幾個(gè)主要技術(shù)性能指標(biāo)：分辨率，建立時(shí)間和接口形式。DAC0832為8位D/A轉(zhuǎn)換器。單電源供電，范圍為+5V~+15V，基準(zhǔn)電壓范圍為正負(fù)10伏。電流的建立時(shí)間為10us。CMOS工藝功耗20mw。輸入設(shè)有兩級緩沖鎖存器。DAC0832是電流輸出型D/A轉(zhuǎn)換器，要得到電壓信號，輸出端需接運(yùn)算放大器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。根據(jù)數(shù)據(jù)輸入的過程，DAC0832有三種聯(lián)接方式：二級緩沖器聯(lián)接方式，單級緩沖器聯(lián)接方式和直通聯(lián)接方式。
3.3.2 DAC0832的引腳功能
DI0~~DI7：位數(shù)字輸入端，其中DI0為最低位（ LSB ），DI7為最高位（ MSB ）；
C S ：片選信號輸入端（低電平有效），與 ILE 共同作用，對 WR1行控制；
ILE ：輸入寄存器鎖存允許信號（高電平有效）。當(dāng) ILE ＝ 1 且 ＝ 0 ， WR1＝ 0 時(shí)， 8 位輸入寄存器允許輸入數(shù)據(jù)；
WR1 ：輸入寄存器寫信號（低電平有效）。只有當(dāng) ILE ＝ 1 ，且CS＝ 0 ，WR1＝ 0 時(shí)，才能對8位輸入寄存器的數(shù)據(jù)進(jìn)行更新； WR1＝ 1 時(shí)，8位輸入寄存器的數(shù)據(jù)被鎖定；
WR2 ： DAC寄存器寫信號（低電平有效），與 XFER一道控制將輸入寄存器的數(shù)據(jù)寫入 DAC 寄存器。當(dāng) WR2＝ 0 和 XFER＝ 0 時(shí)，輸入寄存器中的數(shù)據(jù)傳送到 DAC 寄存器中；
Iout1 ：DAC電流輸出1端。當(dāng)輸入數(shù)字量全都為1時(shí)， Iout1為最大值；當(dāng)輸入數(shù)字量全都為 0 時(shí)， Iout1為最小值（近似為 0 ）；
Iout1 ：DAC電流輸出2端。Iout1＋I(xiàn)out2＝常數(shù)。外接運(yùn)放時(shí)，Iout1接運(yùn)放的反相輸入端， Iout2接運(yùn)放的同相輸入端或模擬地；
Rfb：反饋信號輸入端，為外部運(yùn)放提供一個(gè)反饋電壓。Rfb可由芯片內(nèi)部提供（可將此端直接接運(yùn)放輸出端）或通過外部電阻再接輸出端；
Vref：基準(zhǔn)電壓輸入端，要求是一精密電源，電壓范圍為－ 10V ～ +10V ；
Vcc: ：電源電壓，一般為 +5V ～ +15V ；
4 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
單片機(jī)波形發(fā)生器硬件由微機(jī)控制電路和功放電路兩部分組成，參見圖3和圖4微機(jī)控制電路由89C51，0832，8279，F(xiàn)032等芯片組成。CPU芯片選用89C51，內(nèi)部含有4K的EPROM用來存儲程序和數(shù)據(jù)庫；8279用于支持鍵盤和LED顯示器，鍵盤用于控制各種波形的相互轉(zhuǎn)換以及調(diào)整波形的頻率，顯示器用來顯示當(dāng)前的工作狀態(tài)和波形頻率大小。D/A轉(zhuǎn)換電路由DAC0832和兩個(gè)運(yùn)算放大器F032組成，DAC0832有3種連接方式：第一種是兩極緩沖型，既輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過這兩極緩沖器后，送D/A轉(zhuǎn)換電路；第二種是單級緩沖型，輸入數(shù)據(jù)經(jīng)輸入寄存器直接送入DAC寄存器，然后送D/A轉(zhuǎn)換電路；第三種是兩個(gè)緩沖直接相連，輸入數(shù)據(jù)直接送D/A轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換。設(shè)計(jì)制作的波形發(fā)生器采用第三種方法，即直接連接方式，WR1，WR2，CS和XFER接地，ILE和Vcc接+5V電源，89C51的數(shù)據(jù)輸出線直接與DAC0832的數(shù)字輸入端相連。D/A轉(zhuǎn)換電路可采用單級性輸出，也可采用雙極輸出，該設(shè)計(jì)采用雙級性輸出，既經(jīng)過兩個(gè)運(yùn)算放大器F032后，輸出電壓Uout與輸入數(shù)字量的關(guān)系如表1所示。
單片機(jī)波形發(fā)生器硬件電路圖
圖（3）
8279鍵盤，顯示器接口電路框圖
圖（4）
有表1可知，當(dāng)輸入數(shù)字量D=00H，輸入電壓Uout=-Vref；當(dāng)D=80H時(shí)，Uout=Vref-1/128Vref.由此可見，波形的最大幅值由D/A的參考電壓Vref決定。
如需要用本波形發(fā)生器驅(qū)動大功率負(fù)載則必須外接功率放大器，功放電路可采用互補(bǔ)對稱功率放大器。
5 波形軟件系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)
5.1波形軟件程序設(shè)計(jì)原理：
波形發(fā)生器的常見波形有方波（矩形波），三角波正弦波等，波形發(fā)生器的程序由系統(tǒng)主程序，波形子程序和調(diào)頻中斷子程序組成。系統(tǒng)主程序主要完成系統(tǒng)的原始參數(shù)設(shè)定，人機(jī)接口，波形選擇，系統(tǒng)安全等功能。波形子程序分為方波子程序，三角波子程序和正弦波子程序。波形子程序的功能主要包括：波形數(shù)字信號的函數(shù)生成，延時(shí)調(diào)解，循環(huán)周期和輸入等。調(diào)頻中斷子程序的功能是系統(tǒng)在中斷狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)當(dāng)前輸入波形的頻率調(diào)解。各程序流程圖5—圖9
程序?qū)ο到y(tǒng)初始化之后則進(jìn)入等待狀態(tài)，等待用戶選擇波形，然后調(diào)用相應(yīng)的波形子程序，此時(shí)則在運(yùn)算放大器的輸出端輸出相應(yīng)的波形信號，同時(shí)在顯示器上顯示相應(yīng)的波形標(biāo)志和頻率。在波形發(fā)生期間，可以按頻率調(diào)整鍵（增大鍵和減小鍵），此時(shí)則執(zhí)行中斷程序，若是“增大鍵”則減小延時(shí)時(shí)間，反之則增大延 時(shí)時(shí)間，若一直按此兩鍵之一不放，則頻率一直變化，直到不再按此兩鍵為止，并從中斷程序返回，繼續(xù)執(zhí)行波形發(fā)生字程序；在一種波形的發(fā)生期內(nèi)，可以直接選擇其他的波形鍵，此時(shí)則調(diào)用所選波形的子程序，對波形的調(diào)整同上所述。
5.2 波形軟件程序設(shè)計(jì)
波形軟件程序設(shè)計(jì)框圖如下圖（5）至圖（9）：
6 功能擴(kuò)展
依據(jù)上述硬件原理，如在89C51上外接三片D/A轉(zhuǎn)換芯片0832，則可同時(shí)產(chǎn)生3路波形輸出，對程序只需稍做修改，就可以使3路輸出產(chǎn)生相位差為120度的正弦波，即生產(chǎn)三相交流信號。輸出的三相交流既可取相電壓，也可取線電壓，并且其頻率可以調(diào)節(jié)；若外接功放，則輸出可以驅(qū)動大功率負(fù)載（如三相交流伺服電機(jī)），這時(shí)如要對三相交流電機(jī)調(diào)數(shù)速，則只需調(diào)整波形的頻率和功放輸出的電流（或電壓），即實(shí)現(xiàn)了三相交流電機(jī)的變頻調(diào)速，波形發(fā)生器也就起到了變頻起的作用。該單片機(jī)電路選用12MHZ晶振，故單片機(jī)機(jī)器周期為1us，綜合分析各種波形的具體情況和軟件結(jié)構(gòu)，計(jì)算得出各種波形的可調(diào)制頻率范圍為：方波，三角波，正弦波100HZ到20HZ，為了方便快速調(diào)制出所需波形的頻率，可以在鍵盤設(shè)置一個(gè)頻率調(diào)整鍵，即100HZ，該鍵對所有的波形都開放，按一下鍵疲勞就加100HZ。
7 結(jié)束語
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本功能都能夠得到實(shí)現(xiàn)，在這個(gè)過程中我多次請教老師和同學(xué)，還查閱大量的資料。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我大學(xué)四年所學(xué)知識大大地提高，通過這次的學(xué)習(xí)和實(shí)踐將我已學(xué)的知識成系統(tǒng)的得到復(fù)習(xí)和鞏固。使我在以前的學(xué)習(xí)中不夠清晰的概念得以清晰化，同時(shí)鍛煉和培養(yǎng)了我的動手能力，對自己以后的工作有極大的幫助。這段時(shí)間的學(xué)習(xí)，使我在模擬電路、數(shù)字電路和單片機(jī)方面的知識得以鞏固，并使我真正接觸到在系統(tǒng)工程開發(fā)的過程中所遇到的實(shí)際問題。但在實(shí)際的設(shè)計(jì)開發(fā)過程中我也接觸到了很多現(xiàn)實(shí)與理論知識之間的不同差距，這就需要我把以往的理論學(xué)習(xí)運(yùn)用到實(shí)踐中去。這些經(jīng)驗(yàn)也使我在以后的學(xué)習(xí)和工作中能夠得到較快適應(yīng)。同時(shí)我也發(fā)現(xiàn)自己在實(shí)際操作中的不足，這也是我亟需加強(qiáng)的方面。
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附件：
MAIN： CLR EA
MOV DPTR，#7FFH
MOV A，#0D1H
MOVX @DPTR，A
LP： MOVX A，@DPTR
JB ACC.7，LP
MOV A，#00H
MOVX @DPTR,A
MOV A,#2AH
MOV @DPTR，A
SETB IT1
SETB EA
SETB EX1
AA: MOV A,#0FFH
MOV P0,A
LACALL DEL
B0: MOV A,#00H
B1: MOV P0,A
LCALL DEL
AJMP AA
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LCALL DEL
INC A
JNZ B1
B2: MOV P0,A
LCALL DEL
DEC A
JNZ B2
AJMP B0
CC: MOV B,#00H
C0: MOV P0,LCALL DEL
JNZ B,C0
AJMP CC
KEY1： PUSH PSW
PUSH DPH
PUSH A
MOV DPTR，#7FFFH
MOV A，#40H
MOVX @DPTR，A
MOV DPTR，#7FFEH
MOVX A，@DPTR
MOV 30H,A
POP A
POP DPL
POP DPH
POP PSW
RET1
DIR: MOV DPTR,#7FFFH
MOV A,#90H
MOV @DPTR,A
MOV R0,#70H
MOV R7,#08H
MOV DPTR,#7FFEH
LOOP: MOV A,@R0
ADD A，#05H
MOVC A，@A+PC
MOVX @DPTR,A
INC R0
DJNZ R7,LOOP
RET
TAB1: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH
DB 7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH
DB 39H,5EH,79H,71H
DB 38H,06H,52H,4FH,66H,6DH
DB 7DH,07H,72H,6FH,77H,7CH
DB 39H,5EH,79H,71H
DB 3FH,06H,51H,4FH,66H,6DH
DB 7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH
DB 39H,52H,79H,71H
DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH
DB 7DH,03H,7FH,6FH,77H,7CH
DB 39H,5EH,79H,71H
DB 3FH,01H,5BH,4FH,66H,6DH
DB 7DH,02H,7FH,6FH,77H,7CH
DB 39H,53H,79H,71H
TAB2: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH
DB 7DH,07H,7FH,6FH,77H,7CH
DB 39H,5EH,79H,71H
DB 38H,06H,52H,4FH,66H,6DH
DB 7DH,07H,72H,6FH,77H,7CH
DB 39H,5EH,79H,71H
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TAB3: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH
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DB 39H,53H,79H,71H
DEL： MOV R7，#200
DEL1： MOV R6，#125
DEL2： DJNZ R6，DEL2
DJNZ R7，DEL1
RET
END
【基于單片機(jī)技術(shù)的波形發(fā)生器采用單片機(jī)設(shè)計(jì)(一)】相關(guān)文章：
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