簡易信號源設(shè)計與制作

（日照市技師學(xué)院，山東 日照 276800）

一、主要任務(wù)

利用8051單片機外接數(shù)模轉(zhuǎn)換器和I/V轉(zhuǎn)換電路，通過按鍵選擇輸出實驗中經(jīng)常使用到的幾種基本信號的波形：方波、鋸齒波、正弦波等。方波由8051單片機內(nèi)部自帶的計數(shù)器/定時器產(chǎn)生，并由用戶通過小鍵盤選擇波形周期。

二、設(shè)計要求

（1）設(shè)計簡易的信號源，實現(xiàn)具有產(chǎn)生正弦波、方波、三角波、鋸齒波四種周期性波形的功能。

（2）用按件控制信號波形的選擇。

（3）具有波形存儲功能。

（4）輸出波形的頻率范圍為100Hz～1MHz（非正弦波頻率按10次諧波計算）；重復(fù)頻率可調(diào)，頻率步進間隔≤100Hz。

（5）輸出波形幅度范圍0～5V（峰-峰值），可按步進0.1V（峰-峰值）調(diào)整。

（6）具有顯示輸出波形的類型、重復(fù)頻率（周期）和幅度的功能。

三、硬件電路設(shè)計

硬件結(jié)構(gòu)及原理：其核心由AT89S52單片機和D/A轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成。D/A轉(zhuǎn)換部分包含一片DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換器和一片運放HA11741，用于將EPROM中讀出的數(shù)字信息轉(zhuǎn)換為模擬量。0832采用單緩沖型接口方式，其傳送控制端XFER接地，輸入鎖存允許端ILE與+5V電源相連，利用一個地址碼（P2.6高電平經(jīng)非門后使為低電平）進行二次輸出操作，完成數(shù)據(jù)的傳送和啟動轉(zhuǎn)換。第一次操作是P2.6為高電平（即為低電平），WR為低電平（使有效），將P0口數(shù)據(jù)線上的數(shù)據(jù)鎖存于DAC寄存器的8位數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換，約經(jīng)過1/2時鐘周期后，在輸出端（IOUT2，IOUT1）建立穩(wěn)定的電流輸出。運放的作用是將DAC0832輸出的模擬電流信號轉(zhuǎn)換為電壓波形。

波形的產(chǎn)生是通過單片機系統(tǒng)執(zhí)行波形發(fā)生程序，在其數(shù)據(jù)線上送出一系列按一定規(guī)律變化的數(shù)據(jù)信息，通過D/A轉(zhuǎn)換器和運算放大器轉(zhuǎn)化為電壓信號。

D/A轉(zhuǎn)換部分包含一片DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換器和一片運放UA741，用于將EPROM中讀出的數(shù)字信息轉(zhuǎn)換為模擬量。

四、單片機流程圖如圖3.2

n為計數(shù)器位數(shù)；TC為定時時間；fosc為振蕩頻率。通過小鍵盤，由用戶鍵入需要輸出方波的周期（周期只能為正數(shù)，如1 ms,2 ms,10 ms等，最大為65 ms），在P0口將得到所需的方波波形。

鋸齒波、正弦波輸出

五、軟件設(shè)計具體流程圖如圖3.3

六、總結(jié)

本文首先對信號源的組成、分類、應(yīng)用等進行了介紹，指出信號發(fā)生器對我們的生活產(chǎn)生的影響。在對基于單片機的信號產(chǎn)生原理有一定了解的情況下，選擇合適的信號發(fā)生電路，以單片機為核心，實現(xiàn)單片機與D/A轉(zhuǎn)換、驅(qū)動電路相連接，通過編程產(chǎn)生所需要的各種波形。

圖3.2 流程圖

圖3.3 軟件框圖