简易低频信号源系统.doc

目录
1引言 1
2 总体方案论证与设计 2
3系统电路设计 4
系统控制电路 4
D/A转换部分 4
DAC0832简要介绍 4
80C51管脚说明 5
4电路设计原理图 8
5 系统程序的设计 9
初始化子函数 9
键扫描子函数 9
波形数据产生子函数 10
主函数 11
6仿真电路图 17
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小结 19
参考文献 20
1引言
在实际生活中,低频信号源在产品设计及检测中,经常被用到,而想得到低频信号放大器可由分立模拟器件、单片机以及其它集成器件来完成。有些单片机无D/A转换功能,例如AT89S51D单片机,因此可以在此类单片机外加接转换器(DAC0832),便可实现输出低频信号的功能。其中由单片机构成的低频信号源具有波形变换简单、波形失真度小、稳定、简易的特点。使用单片机来制作低频信号发生器的最大优点是可以输出产生复杂的不规则波形,这是一般通用信号源无法做到的。考虑到输出信号的频率较低,使用单片机作为控制器使用单片机作为控制器,用中断查表法完成波形数据的输出,再用D/A转换器输出规定的波形信号。方波信号直接由单片机的端口输出。结合功能要求情况,使用89C51单片机作为控制器,用DAC0832作为D/A转换器。功能按键使用单片机的3个端口。能使输出频率有较好的稳定性,元器件比较常见,价格低廉,电路设计方便。
2 总体方案论证与设计
低频信号发生器的实现主要有如下几种:
一:利用单片机与精密函数发生器构成的程控信号发生器。这种信号发生器能够克服常规信号发生器的缺陷,%。它的输出信号频率调整和幅值调整都由单片机完成。但是,由于数模转换器的非线性误差和函数发生器本身的非线性误差,这种信号发生器输出信号的频率与理论值会有一定的偏差。
二:利用DSP处理器,根据幅值,频率参数,计算产生高精度的信号所需数据表,经数模转换后输出,形成需要的信号波形。这种信号发生器可实现程控调幅,调频。但这种信号发生器输出频率不能连续可调,计算烦琐,控制也不便。
三:基于单片机,锁相环,可编程分频、相位累加、存储器波形存储以及D/A转换器等组成的数字式函数信号发生器。输出的频率的大小由锁相环和可编程计数器来控制,最终由地址发生器对存储器中的波形数据硬件扫描,单片机提供要输出的波形数据给存储器。这种方案电路简洁,不受单片机的时钟频率的限制,输出信号精度高,频率“连续”,稳定性好,可靠性高,功耗低,调频,调幅都很方便,而且可简化软件设计,实现模块化设计的要求。
四:考虑到输出信号的频率较低,使用单片机作为控制器使用单片机作为控制器,用中断查表法完成波形数据的输出,再用D/A转换器输出规定的波形信号。方波信号直接由单片机的端口输出。结合功能要求情况,使用80C51单片机作为控制器,用DAC0832作为D/A转换器。功能按键使用单片机的3个端口。能使输出频率有较好的稳定性,元器件比较常见,价格低廉,电路设计方便。
综合考虑,方案四各项性能和指标都优于其他几种方案,能使输出频率有较好的稳定性,充分体现了模块化设计的要求,而且这些芯片及器件均为通用器件,在市场上较常见,价格也低廉,样品制作成功的可能性比较大,所以本设计采用方案四。。
AT89c51
单片机控制器
P2口
DAC0832
D0~D7
控制键
正弦波(三角波)输出
方波输出
简易低频信号源系统结构框图
3系统电路设计
系统控制电路
控制芯片选择89C51单片机。芯片为40脚双列直插式封装,~6V,具有13个I/O口,完全满足系统设计要求。控制系统按最小化工作模式设计,,。LM324在图中不接电源,只起到跟随器的作用,节能环保。
D/A转换部分
DAC0832是CMOS工艺制造的8位数/模(D/A)转换器,属于8位电流输出型D/A转换器,转换时间为1US,片内带输入数字锁存器,其引脚排列和内部组成原理如图(2)所示。DAC0832与单片机接成数据直接写入方式,当单片机把一个数据直接写入DAC寄存器时,DAC0832的输出模拟电压信号随之变化。利用D/A转换器可以产生各种波形,如方波,三角波,锯齿波等以及它们组合产生的复合波形和不规则波形。这些复合波形利用标准的测试设备很难产生的。
DAC0832简要介绍
(1) DAC0832的主要性能
输入数据量为8位。
采用CMOS工艺,所有引脚的逻辑