幅度频率可调波形发生器设计

5.1波形发生器的原理介绍

波形发生器的设计是利用D/A转换原理，将被测数字量转换成模拟量，并用模拟方式显示出低频信号源，如方波、三角波、正弦波等等。通常数字电压表都采用大规模的D/A转换集成电路，测量精度高，读数方便，在体积、重量、耗电、稳定性及可靠性等方面性能指标均明显优于指针式万用表。其中D/A转换器将输入的数字量转换成模拟量，逻辑控制电路产生控制信号，按规定的时序将D/A转换器中各组模拟开关接通或断开，保证D/A转换正常进行。本系统以单片机ATS52为系统的控制核心，结合D/A转换芯片ADC0832设计一个简易波形发生器。波形幅度的调节通过调节D/A转换器的RFE端口的电压调节来实现，具体为加一个电位器调节电压。波形的频率通过单片机的程序来实现调节。通过调节拨码开关来实现波形频率的调节。

5.1.2波形发生器电路图

图11 波形发生器电路图

5.2芯片介绍

5.2.1DAC0832

0832采用双缓冲接口方式，其传送控制端接地，输入所存允许断ILE与+5V电源相连，利用一个地址码进行二次输出操作，完成数据的传送和激动转换，第一次操作室P2.6为高电平，将P0口数据线上的数据锁存于DAC0832的输入寄存器中。第二次操作是写控制信号由效，传送控制端为低电平，将输入寄存器中的内容锁存入0832的DAC寄存器中，D/A转换器便开始对锁存于DAC寄存器的8位数据进行转换，约经过1/2时钟周期后，在输出端（IOUT2、IOUT1）建立稳定的电流输出。运放的作用是将0832输出的模拟电流信号转换为电压波形。DAC0832为一个8位D/A转换器,单电源供电，在+5~+15V范围内均可正常工作。基准电压的范围为±10V，电流建立时间为1μs，CMOS工艺,低功耗20mW。 DAC0832的外部引脚及功能介绍图如下： U1123456710CSVCCWR1ILE(BY1/BY2)GNDWR2DI3XFERDI2DI4DI1DI5D10DI6VREFDI7RFBIOUT2GNDIOUT1DAC083220191817161514131211 图12 DAC0832引脚图

DAC0832内部结构资料:芯片内有两级输入寄存器，使DAC0832具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式，以便适于各种电路的需要(如要求多路D/A异步输入、同步转换等)。D/A转换结果采用电流形式输出。要是需要相应的模拟信号，可通过一个高输入阻抗的线性运算放大器实现这个供功能。运放的反馈电阻可通过RFB端引用片内固有电阻，还可以外接

DI0~DI7：数据输入线，TLL电平。

ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效。 CS：片选信号输入线，低电平有效。 WR1：为输入寄存器的写选通信号。

XFER：数据传送控制信号输入线，低电平有效。 WR2：为DAC寄存器写选通输入线。

Iout1:电流输出线。当输入全为1时Iout1最大。 Iout2: 电流输出线。其值与Iout1之和为一常数。 Rfb:反馈信号输入线,芯片内部有反馈电阻. Vcc:电源输入线 (+5v~+15v) Vref:基准电压输入线 (-10v~+10v)

AGND:模拟地,摸拟信号和基准电源的参考地. DGND:数字地,两种地线在基准电源处共地比较好

5.3硬件焊接

5.3.1元件清单

表5 波形发生器元件清单

元件 制板 ua741 ua741的对应接插器 DAC0832 DAC0832的对应接插器 电阻3 电阻4 排针 导线 拨码开关 电阻 单片机最小系统版 按键 电位器 规格 15k 7.5k 13针 200欧姆 10k 数量 1 2 2 1 1 2 1 1 若干 1 8 1 4 1 5.3.2硬件实图

图13 波发生器硬件实图

5.4波形发生器程序设计

5.4.1设计框图

函数发生器的设计 K1键锯齿波 K3键三角波 K4键方波 K5键正弦波

5.4.2波形发生器程序

ORG 0000H AJMP START ORG 0030H START: CLR P3.6

JNB P3.2,MAIN JNB P3.3,MAIN1 JNB P3.4,MAIN2 JNB P3.5,MAIN3 SJMP START JNB P3.2,MAIN JNB P3.3,MAIN1 JNB P3.4,MAIN2 JNB P3.5,MAIN3 RET

;产生锯齿波

MOV A,#00H INC A

KEYCHECK:

MAIN:MOV R0,#7FH LOOP3:MOVX @R0,A

LCALL KEYCHECK SJMP LOOP3 LCALL DELAY

LJMP START

MAIN1: MOV DPTR,#7FFFH ;产生三角波 MOV A,#00H LOOP1:MOVX @DPTR,A INC A NOP

CJNE A,#0FFH,LOOP1 LOOP2:DEC A MOVX @DPTR,A CJNE A,#00H,LOOP2 INC A

LCALL KEYCHECK

NOP

AJMP LOOP1

LCALL KEYCHECK LCALL DELAY

LJMP START

MAIN2: MOV DPTR,#7FFFH

LOOP4:MOV A,#00H MOVX @DPTR,A LCALL DELAY LCALL KEYCHECK MOV A,#0FEH MOVX @DPTR,A LCALL DELAY LCALL KEYCHECK

LJMP LOOP4

MAIN3:

;产生正弦波 LOOP5:

MOV A,R1

MOV DPTR,#SETTAB MOVC A,@A+DPTR MOV DPTR,#07FFFH MOVX @DPTR,A

LCALL KEYCHECK

产生矩形波

;

INC R1 SJMP LOOP5

SETTAB: DB 00H, 00H, 00H, 00H, 00H, 00H, 01H, 02H DB 02H, 03H, 04H, 05H, 06H, 07H, 08H, 09H DB 0AH, 0BH, 0DH, 0EH, 10H, 11H, 13H, 15H DB 16H, 18H, 1AH, 1CH, 1EH, 20H, 22H, 25H DB 27H, 29H, 2BH, 2EH, 30H, 33H, 35H, 38H DB 3AH, 3DH, 40H, 43H, 45H, 48H, 4CH, 4EH DB 51H, 55H, 57H, 5AH, 5DH, 60H, 63H, 66H DB 69H, 6CH, 6FH, 72H, 76H, 79H, 7CH, 80H DB 80H,83H,86H,H,8DH,90H,93H,96H DB 99H,9CH,9FH,0A2H,0A5H,0A8H,0ABH,0AEH DB 0B1H,0B4H,0B7H,0BAH,0BCH,0BFH,0C2H,0C5H DB 0C7H,0CAH,0CCH,0CFH,0D1H, 0D4H,0D6H,0D8H DB 0DAH,0DDH,0DFH,0E1H,0E3H, 0E5H,0E7H,0E9H DB 0EAH,0ECH,0EEH,0EFH,0F1H, 0F2H,0F4H,0F5H DB 0F6H,0F7H,0F8H,0F9H,0FAH, 0FBH,0FCH,0FDH DB 0FDH,0FEH,0FFH,0FFH,0FFH, 0FFH,0FFH,0FFH DB 0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH, 0FFH,0FEH,0FDH DB 0FDH,0FCH,0FBH,0FAH,0F9H, 0F8H,0F7H,0F6H DB 0F5H,0F4H,0F2H,0F1H,0EFH, 0EEH,0ECH,0EAH DB 0E9H,0E7H,0E5H,0E3H,0E1H, 0DEH,0DDH,0DAH DB 0D8H,0D6H,0D4H,0D1H,0CFH, 0CCH,0CAH,0C7H DB 0C5H,0C2H,0BFH,0BCH,0BAH, 0B7H,0B4H,0B1H DB 0AEH,0ABH,0A8H,0A5H,0A2H, 9FH, 9CH, 99H DB 96H, 93H, 90H, 8DH, H, 86H, 83H, 80H DB 80H, 7CH, 79H, 78H, 72H, 6FH, 6CH, 69H DB 66H, 63H, 60H, 5DH, 5AH, 57H, 55H, 51H DB 4EH, 4CH, 48H, 45H, 43H, 40H, 3DH, 3AH DB 38H, 35H, 33H, 30H, 2EH, 2BH, 29H, 27H DB 25H, 22H, 20H, 1EH, 1CH, 1AH, 18H, 16H DB 15H, 13H, 11H, 10H, 0EH, 0DH, 0BH, 0AH DB 09H, 08H, 07H, 06H, 05H, 04H, 03H, 02H DB 02H, 01H, 00H, 00H, 00H, 00H, 00H, 00H DELAY: MOV R5,#1 D1: MOV R6,#1 D2: MOV R7,#5

DJNZ R7,$ DJZZ R6,D2 DJNZ R3,D1 RET END

5.5示波器波形

5.5.1三角波波形

图14 三角波波形

5.5.2矩形波波形

图15 锯形波波形

5.5.3锯齿波波形

图16 锯齿波波形

5.5.4正弦波波形

图17 正弦波波形