项目5信号发生器的设计.doc

作者 张小波 项目5： 信号发生器的设计 江西环境工程职业学院机械与电子学院 张小波 引言 函数发生器是一种多波形的信号源，它能产生正弦波、三角波、方波等等波形，还能改变波形的周期和幅度。 本情境是做基于单片机的简易信号发生器的设计，将采用编程的方法来实现三角波、方波、正弦波的发生。根据设计的要求，对各种波形的频率和幅度进行程序的编写，并将所写程序装入单片机的程序存储器中。在程序运行中，当接收到来自外界的命令，需要输出某种波形时再调用相应的中断服务子程序和波形发生程序，经电路的数/模转换器和运算放大器处理后，从信号发生器的输出端口输出 设计任务与设计原理 设计任务 (1)、以单片机为核心，经过D/A转换和放大电路的处理，最后输出信号； (2)、要求能输出正弦波、三角波和方波三种信号； (3)、输出信号可以通过按键来改变 (4)、完成系统电路设计； (5)、完成系统软件设计； (6)、完成系统Proteus下的仿真。 (7)、完成课程设计报告。 设计原理 本情境主要利用数模转换芯片DAC0832产生各种波形，我们通过单片机的控制，切换波形种类、改变波形的频率和幅度。波形的产生是通过软件算法实现的，其思想是：用户设置好波形以及确定的频率后，每隔一定的时间，如1ms,给D/A转换芯片一个0至255之间的数值让其转换成相应的模拟电压值，由于不同的数值转换为不同的模拟电压值，因此只要按照具体波形的变化规律给定数值，则可产生一定规律变化的电压，就可得到按一定规律变化的波形。 本设计毕竟采用软件的方法产生波形，而不是通过硬件电路本身振荡产生的波，因此我们所获得的波的频率不会很高。 硬件电路设计 系统框图 函数信号发生器的设计总体框图如图3-2-1所示，主要有单片机AT89C52及其最小系统电路，波形切换、调频条幅键盘模块，DAC0832数模转换电路、LCD1602 按键输入模块：由3个独立按键组成的系统通过对单片机传输中断信号来实现波形切换及频率和幅度的调节。 显示模块：用LCD1602，分行显示波形类型和波形频率的显示。 电源模块：电源模块有220V市变电压经变压，整流，稳压得到+ -5V, + -12V的电压，维持系统正常工作。 系统的总体框图如图3-2-1所示： 显示模块 显示模块 键盘模块 波形输出模块 供电电源模块 源 主 控 器 AT89C 时钟振荡电路 复位电路 图3-2-1 系统框图 电路原理图 1）、显示模块和按键输入电路 显示电路和按键输入电路如图3-2-2所示，结构简单不作详细介绍。 图3-2-2 2）、波形输出电路 波形输出电路主要由DAC0832芯片和运放芯片LM324组成，前者负责对单片P1口输出的数字信号进行模数转换，转换成一定规律的模拟电，因为DAC0832输出的是电流信号因此在其输出端接一个运放芯片，变成电压信号。 图3-2-3 3）、供电电源模块 电压电路如图3-2-4所示，根据电路的需要，我们设计的电源能提供正电源和负极性电源，我们分别使用了LM317、LM7805和LM7905三种稳压芯片。每种电源电路均包含降压、整流、滤波、稳压4个基本功能。 图3-2- 4）、整体电路原理图 图3-2- 典型元件的介绍 ★ DAC0832： DAC0832是美国资料公司研制的8位双缓冲器D/A转换器。芯片内带有资料锁存器，可与数据总线直接相连。电路有极好的温度跟随性，使用了COMS电流开关和控制逻辑而获得低功耗、低输出的泄漏电流误差。芯片采用R-2RT型电阻网络，对参考电流进行分流完成D/A转换。转换结果以一组差动电流IOUT1和IOUT2输出。若需要相应的模拟电压信号，可通过一个高输入阻抗的线性运算放大器实现。运放的反馈电阻可通过RFB端引用片内固有电阻，也可外接。DAC0832逻辑输入满足TTL电平，可直接与TTL电路或微机电路连接。 DAC0832主要性能参数：①分辨率8位； ②转换时间1μs;③参考电压±10V；④单电源+5V~+15v；⑤功耗20mW。 1、DAC0832引脚功能说明： 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