單片機(jī)控制的波形發(fā)生器的設(shè)計(jì)

楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程分院 劉 紅 熊 剛

1 前言

波形發(fā)生器是一種信號源，在電力電子、自動化控制等方面有著非常廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)代社會許許多多的儀器儀表的性能都取決于波形發(fā)生器。本文介紹一種基于單片機(jī)和DA轉(zhuǎn)換芯片設(shè)計(jì)的簡易波形發(fā)生器，通過運(yùn)行不同的程序來產(chǎn)生各種波形。

圖1 硬件電路圖

2 電路設(shè)計(jì)

單片機(jī)采用美國ATMEL公司生產(chǎn)的一種低電壓、高性能CMOS 8位控制器AT89C51；片內(nèi)含8K字節(jié)可反復(fù)擦除的只讀程序存儲器(PEROM)，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。DA轉(zhuǎn)換芯片采用DAC0832，其是并行輸入、電流輸出型的通用8位DA轉(zhuǎn)換芯片，具有與單片機(jī)連接簡便、控制方便、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于微機(jī)系統(tǒng)中。DAC0832每次輸入數(shù)字為8位二進(jìn)制數(shù)，基準(zhǔn)電壓范圍為-10V～+10V；轉(zhuǎn)換時(shí)間為lus；數(shù)據(jù)輸入方式有直通、單緩沖、雙緩沖；單一電源供電+5V～+15V；輸出電流線性度可在滿量程下調(diào)節(jié)；功耗為20mw。與單片機(jī)的連接電路如圖1所示。

3 程序設(shè)計(jì)

鋸齒波編程的設(shè)計(jì)思路是：先輸出二進(jìn)制最小值00H，然后按+1規(guī)律遞增，當(dāng)輸出數(shù)據(jù)達(dá)到最大值0FFH時(shí)，再回到00H重復(fù)這一過程，程序流程圖如圖2所示。

圖2 鋸齒波程序流程圖

根據(jù)流程圖編制源程序：

ORG 0000H

LJMP MAIN

ORG 0100H

MAIN: MOV DPTR,#7FFFH ;指向0832的口地址

LOOP: MOV A ,#00H ;待轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)00H送A

LOOP1:MOVX @DPTR,A ;A 中的值送0832轉(zhuǎn)換，輸出對應(yīng)模擬量

LCALL DELAY

INC A

CJNE A,#0FFH,LOOP1

MOV A,#00H

LJMP LOOP

DELAY:略 ;延時(shí)子程序，改變其時(shí)間參數(shù)可以改變波形發(fā)生的頻率

END

（1）程序的運(yùn)行結(jié)果是：程序運(yùn)行后，單片機(jī)輸出的二進(jìn)制數(shù)在00H～0FFH范圍內(nèi)由小到大變化時(shí)，輸出電壓也將在0～5V范圍內(nèi)按照由小到大的規(guī)律變化。

（2）如果把產(chǎn)生波形輸出的二進(jìn)制數(shù)據(jù)以表格的形式預(yù)先存放在程序存儲器中，再通過查表指令按順序依次取出送至D/A轉(zhuǎn)換器也可以得到鋸齒波，同理通過編程還可以得到正弦波，這里不再說明。

（3）任何一種模擬周期信號，都可以轉(zhuǎn)換成有規(guī)律的數(shù)字信號或者說有一組數(shù)字信號與之相對應(yīng)。如果將某種波形對應(yīng)的一個(gè)周期的數(shù)字信號預(yù)先存儲在存儲器中，將它取出來并通過數(shù)模轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為模擬信號，便能得到所需的波形。

4 結(jié)語

本設(shè)計(jì)以單片機(jī)為控制核心，介紹了A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0809與51單片機(jī)的接口電路、數(shù)據(jù)傳送方式和數(shù)據(jù)傳送的編程方法。通過修改程序就可以輸出其他波形，具有硬件結(jié)構(gòu)簡單、波形輸出穩(wěn)定、擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)，有較高的應(yīng)用價(jià)值。

引文

①孫勤江,沈彬.基于單片機(jī)的信號發(fā)生器設(shè)計(jì)[J].石油和化工設(shè)備,2014,(01):11-23.

②謝增忠.基于單片機(jī)的波形發(fā)生器的硬件設(shè)計(jì)[J].數(shù)字化用戶,2013,(03):32-41.

③陳高峰,熊剛,胡啟迪.單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京:北京大學(xué)出版社,2012.