1 設(shè)計(jì)目標(biāo)和思路

文中設(shè)計(jì)目標(biāo)是完成4種波形信號(hào)輸出，即正弦波、三角波、方波和鋸齒波，并使其在低頻范圍內(nèi)具有穩(wěn)定穩(wěn)定性好、性能可靠、體積較小、占空比調(diào)節(jié)方便等技術(shù)優(yōu)勢(shì)。文中采用鍵盤控制的辦法，來實(shí)現(xiàn)并輸出方波、鋸齒波、三角波和正弦波等信號(hào)。另外，對(duì)頻率和幅值的變換情況，用鍵盤也能夠較好的進(jìn)行控制和調(diào)整。同時(shí)，本文還將其產(chǎn)生的信號(hào)參數(shù)用LCD進(jìn)行仿真顯示和調(diào)試。

在設(shè)計(jì)中，首先在函數(shù)中對(duì)某個(gè)數(shù)組附值，利用DAC0832來實(shí)現(xiàn)輸出波形信號(hào)輸出轉(zhuǎn)換，再經(jīng)過功放濾波模塊處理，這樣的話，就會(huì)在示波器上觀察到不同函數(shù)值的波形信號(hào)。但是，因?yàn)楹瘮?shù)對(duì)數(shù)組中的數(shù)附值之后并不是一次就輸出顯示出來，這就需要編寫AT89S51的控制字，使其開中斷，然后再用計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)器溢出時(shí)便提出中斷請(qǐng)求，這時(shí)調(diào)用中斷函數(shù)，將數(shù)組中一個(gè)值送到DAC0832中。這樣連續(xù)不斷的送值，最后在示波器上顯示的就是一個(gè)連續(xù)的波形。最后，為了產(chǎn)生不同的波形，利用獨(dú)立按鍵開關(guān)實(shí)現(xiàn)波形的不同頻率，來控制波形的頻率，以及利用滑動(dòng)變阻器來為DAC0832提供不同的參考電壓來實(shí)現(xiàn)不同幅值的波形。

2 電路原理圖

當(dāng)按下“波形選擇”鍵時(shí)，發(fā)生外部中斷，并在LCD顯示所對(duì)應(yīng)的波形序號(hào)，通過AT89S51單片機(jī)執(zhí)行某一段中斷波形發(fā)生程序，向DAC0 832轉(zhuǎn)換器的輸入端按一定的規(guī)律發(fā)送數(shù)據(jù)，從而在DA0832轉(zhuǎn)換電路的輸出端得到相應(yīng)的電壓波形。再經(jīng)過放大器的放大作用和二階低通濾波電路濾波作用，濾除高次諧波，最后在模擬示波器上顯示出更加光滑平整的目標(biāo)波形。在上述的基礎(chǔ)上，通過選擇按下頻率增加鍵和頻率減少鍵可以改變波形的頻率，再利用滑動(dòng)變阻的分壓作用，改變DAC0832的參考電壓Vref以致改變電流i，即改變參考電壓，使輸出電壓幅度隨i發(fā)生改變，從而實(shí)現(xiàn)幅度的調(diào)節(jié)。

基于單片機(jī)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器原理接線圖如圖1所示。

3 ProtueS仿真調(diào)試

本設(shè)計(jì)方案的思路是通過Protues軟件仿真來進(jìn)行波形調(diào)試，利用定時(shí)器TMR0定時(shí)中斷與預(yù)設(shè)波形數(shù)據(jù)表配和起來實(shí)現(xiàn)波形的生成，將定時(shí)器設(shè)定成定時(shí)方式1，在每次中斷發(fā)生時(shí)，對(duì)波形數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，或者對(duì)定時(shí)時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。從而實(shí)現(xiàn)當(dāng)前時(shí)刻的波形數(shù)據(jù)的輸出，以及頻率的調(diào)整。是在keil軟件上編譯，用C語言設(shè)計(jì)程序的源代碼。

下圖2～5即為調(diào)試所得各類波形。

仿真過程中，本設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的4種常用低頻信號(hào)波形的輸出，各輸出波形標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。同時(shí)各種波形的輸出均可實(shí)現(xiàn)調(diào)頻和調(diào)幅操作：對(duì)于調(diào)頻操作，在單片機(jī)工作時(shí)鐘頻率為24 MHz條件下，正弦波、鋸齒波、三角波可以在1kHz以下范圍內(nèi)保持輸出波形不變形，方波的保形頻率范圍則可以達(dá)到2 kHz，對(duì)調(diào)幅操作，可以做到4種波形幅值在0～5 V范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)。

4 結(jié)束語

盡管技術(shù)調(diào)試過程中，出現(xiàn)了諸如正弦波、三角波、鋸齒波的頻率在0～1kHz范圍調(diào)節(jié)可以得到清晰、連續(xù)平整的沒有變形的波形，但是超過這個(gè)范圍輸出的波形會(huì)失真變形；不能一次同時(shí)多波形輸出等技術(shù)難題。但是，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)仍然表明，文中采用AT89S51單片機(jī)設(shè)計(jì)的方案，是合理可行。同時(shí)，從仿真的數(shù)據(jù)結(jié)果和分析來看，新的設(shè)計(jì)技術(shù)方案獲得的輸出低頻波形信號(hào)規(guī)整、可靠性較好，符合普通常用低頻信號(hào)源基本要求，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果是令人滿意的。

另外，在調(diào)試中發(fā)現(xiàn)，因DAC0832受到轉(zhuǎn)換位數(shù)和建立時(shí)間的限制，從而引起了輸出波形不夠規(guī)整、前后沿不陡峭等問題。我們認(rèn)為，如果能夠采用其他諸如DAC9881等芯片來提高轉(zhuǎn)換位數(shù)和建立時(shí)間的話，設(shè)計(jì)方案將能夠獲得更加完美的輸出波形。