低頻信號發(fā)生器介紹_低頻信號發(fā)生器設(shè)計 - 全文

低頻信號發(fā)生器采用單片機波形合成發(fā)生器產(chǎn)生高精度，低失真的正弦波電壓，可用于校驗頻率繼電器，同步繼電器等，也可作為低頻變頻電源使用。本文為大家介紹采用單片機和DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換器設(shè)計的低頻信號發(fā)生器

設(shè)計方案

采用單片機和DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換器生成波形，由于是軟件濾波，所以不會有寄生的高次諧波分量，生成的波形比較純凈。它的特點是價格低、性能高，在低頻范圍內(nèi)穩(wěn)定性好、操作方便、體積小、耗電少。

軟件設(shè)計

單片機內(nèi)部數(shù)據(jù)只有0、1之分，所產(chǎn)生的信號也都是離散信號。為了能夠讓單片機輸出所需的數(shù)字信號，我們采用對信號采樣、量化的方法來實現(xiàn)由單片機產(chǎn)生所需信號。在設(shè)計中，對正弦信號進行采樣，通過查表來實現(xiàn)輸出不同的幅度值。采樣點越密，信號失真度也就越小。對于三角波，就是實現(xiàn)2次循環(huán)，通過由最小值到最大值和由最大值到最小值的循環(huán)來實現(xiàn)三角波的輸出。方波的輸出時間間隔由鍵盤輸入，然后由軟件通過定時、計數(shù)器來控制。因此，通過控制不同的計數(shù)初值就可以控制整個方波信號的頻率，其計數(shù)初值=65536-輸入值。對于其他波形，程序根據(jù)輸入頻率值計算出波形的輸出時間參數(shù)，即波形中每2點的時間間隔C。程序設(shè)定寄存器T0作定時器，T1作計數(shù)器。當(dāng)計算出C≤65536時，CPU只使用T0。當(dāng)C>65536時，CPU將T0和T1串聯(lián)起來使用。T0/T1被調(diào)用后開始計數(shù)，總定時時間到，輸出一個點，反復(fù)循環(huán)，從而在一個周期內(nèi)輸出完整波形。設(shè)計中軟件分為初始化模塊、顯示模塊、鍵盤掃描模塊、鍵值處理模塊和波形產(chǎn)生模塊。

初始化子函數(shù)

初始化子函數(shù)的主要工作是設(shè)置定時器的工作模式、初值預(yù)置、開中斷和打開定時器等。在這里，定時器T1工作于16位定時模式，單片機按定時時間重復(fù)的把波形送到DAC0832的寄存器。其程序流程圖如下圖所示：

鍵掃描子函數(shù)

鍵掃描子函數(shù)的任務(wù)是檢查3個鍵是否有鍵按下，若有鍵按下，則執(zhí)行相應(yīng)的功能。這里3個鍵分別用于頻率增加、頻率減小和正弦波，鋸齒波和方波的選擇功能。其程序流程圖如下圖所示：

波形數(shù)據(jù)產(chǎn)生子函數(shù)

波形數(shù)據(jù)產(chǎn)生函數(shù)是定時器T1的中斷程序。當(dāng)定時器溢出時，發(fā)生一次中斷。當(dāng)發(fā)生中斷時，單片機按次序?qū)⒉ㄐ螖?shù)據(jù)表中的波形數(shù)據(jù)一一送到DAC8032，DAC8032根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)大小輸出對應(yīng)電壓。波形數(shù)據(jù)產(chǎn)生子函數(shù)流程圖如下圖所示：

主函數(shù)

主函數(shù)的任務(wù)是進行上電初始化，并在程序運行中不斷查詢按鍵情況執(zhí)行相應(yīng)的功能。

系統(tǒng)硬件設(shè)計

系統(tǒng)總體框圖設(shè)計

本系統(tǒng)是以單片機AT89C51和8位D/A轉(zhuǎn)換芯片DAC0832共同實現(xiàn)正弦波，方波，鋸齒波這三種常見波形的產(chǎn)生及顯示相互切換的功能。

系統(tǒng)總體框圖

單片機晶振電路

對于MCS-51一般的晶振可以在1.2MHZ—12MHZ之間選擇，這是電容C可以對應(yīng)的選擇10pf-30Pf。對于本設(shè)計的電容C用30pF，晶振選用12MHZ。一條引腳接在XTAL1，另一條接在XTAL2。電路圖如下圖所示：

單片機復(fù)位電路

復(fù)位是單片機的初始化工作，復(fù)位后中央處理器CPU和單片機內(nèi)的其它功能部件都處在一定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。為了防止程序執(zhí)行過程中失步或運行紊亂，此處我們采用了上電復(fù)位及手動復(fù)位電路，電路圖如下圖所示：