51单片机设计多功能低频函数信号发生器_穿过季节的云_百度空间

                                             51单片机设计多功能低频函数信号发生器

       应用89S52单片机和DAC0832进行低频函数信号发生器的设计。本设计能产生正弦波、锯齿波、三角波和方波。这里着重介绍正弦波和锯齿波的生成原理。

       ADC0832的介绍:DAC0832是8分辨率的D/A转换集成芯片。与微处理器xx兼容。这个DA芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点,在单片机应用系统中得到广泛的应用。D/A转换器由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路及转换控制电路构成。

D0~D7:八位数据输入端

ILE     数据允许锁存信号

/CS     输入寄存器选择信号

/WR1 输入寄存器选择信号

/XFER:数据传送信号

/WR2 DAC寄存器的写通选择信号

Vref    基准电源输入端

Rfb     反馈信号输入端

Iout1:     电流输出1

Iout2:     电流输出2

Vcc:        电源输入端

AGND: 模拟地

DGND: 数字地

DAC0832结构:

   D0~D7:8位数据输入线,TTL电平,有效时间应大于90ns(否则锁存器的数据会出错);

   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(选通数据锁存器),低电平有效;

   WR1:数据锁存器写选通输入线,负脉冲(脉宽应大于500ns)有效。由ILE、CS、WR1的逻辑组合产生LE1,当LE1为高电平时,数据锁存器状态随输入数据线变换,LE1的负跳变时将输入数据锁存;

   XFER:数据传输控制信号输入线,低电平有效,负脉冲(脉宽应大于500ns)有效;

   WR2:DAC寄存器选通输入线,负脉冲(脉宽应大于500ns)有效。由WR1、XFER的逻辑组合产生LE2,当LE2为高电平时,DAC寄存器的输出随寄存器的输入而变化,LE2的负跳变时将数据锁存器的内容打入DAC寄存器并开始D/A转换。

   IOUT1:电流输出端1,其值随DAC寄存器的内容线性变化;

   IOUT2:电流输出端2,其值与IOUT1值之和为一常数;

   Rfb:反馈信号输入线,改变Rfb端外接电阻值可调整转换满量程精度;

   Vcc:电源输入端,Vcc的范围为+5V~+15V;
     VREF:基准电压输入线,VREF的范围为-10V~+10V;
    AGND:模拟信号地
    DGND:数字信号地

DAC0832的工作方式:

   根据对DAC0832的数据锁存器和DAC寄存器的不同的控制方式,DAC0832有三种工作方式:直通方式、单缓冲方式和双缓冲方式。本设计选用直通方式。

                                                                                                         DAC0832工作时序:

    DAC0832内部结构图:


   当ILE1时,只有当/CS/WR1都为0时输入寄存器才允许输入;当/WR2/XFER也都为0时,输入寄存器里的信息才能写入DAC寄存器。根据实际电路图我们就可以得到DAC0832工作的时序的程序。如下:

                                                             P37=0;            //P37=CS

                                                              _nop_();    //P36=WR

                                                             P36=0;

                                                               P0=value;     ( 数据端口信号数值0~255)

                                                                P36=1;

                                                           _nop_();

                                                             P37=1;

硬件电路:

         P0口是数据端口,接上拉电阻(其他端口则不用)。电源质量要好,质量越好的电源,芯片工作就越稳定。

LM358运放输出的电压{zd0}峰峰值就是12V所以在二级运放的放大倍数要注意跟基准电压想匹配,否则输出信号会很容易失真。

正弦波的生成:

                 DAC0832产生信号的原理可以说是ADC0809AD转换的逆过程,但DAC0832生成的信号是离散的。假设要生成一个Y=Asin(2*pi*f*t)的正弦波。adc0832数据端口给的数据的范围是0~255一共256个。前0~127表示是X轴上方的电压值(也可能是下方)。那么128~255是X轴下方的电压值。那么我们可以得到数据端口的数值的具体量,即value=127sin(2*pi*f*t)+127;假设我在X轴上抽样100个点(0~99),那么value=127sin(pi/50*t)+127; t:0~99.(这个100位的数组可以用MATALB生成)。也可以抽样更多的点,抽样的点越多,得到的信号越保真,但信号的频率会有所下降。抽样的点越少,失真越大,但频率能成大幅度递增。怎么选择,具体情况具体分析。其他的波形也跟正弦波一样。

       程序如下:

#include<reg52.h>
sbit dac_WR=P3^6;//dac0832的wr端
sbit dac_cs=P3^7;
sbit KEY1=P2^0;
sbit KEY2=P2^1;
bit keyflag;
unsigned char i;
unsigned char code tab[100]={127,135,143,151,159,166,174,181,188,195,202,
208,214,220,225,230,234,238,242,245,248,250,
251,252,253,254,253,252,251,250,248,245,242,
238,234,230,225,220,214,208,202,195,188,181,
174,166,159,151,143,135,127,119,111,103,95,
88,80,73,66,59,52,46,40,34,29,24,
20,16,12,9,6,4,3,2,1,0,1,
2,3,4,6,9,12,16,20,24,29,34,
40,46,52,59,66,73,80,88,95,103,111,119};


void getkey(void)
{
if(KEY1==0)
{      //按键按下后为电电平
   RCAP2L+=10;    //调节频率
   if(CY==1)
   {
    RCAP2H+=1;
   }
}
if(KEY2==0)
{
   RCAP2L-=10;
   if(CY==1)
   {
    RCAP2H-=1;
   }
}
}

void Timer2_Init()
{  
T2CON=0x00;                                   
TH2=(65536-300)/256;
TL2=(65536-300)%256;
RCAP2H=0XFE;
RCAP2L=0XDA; //稳定在50Hz左右
EA=1;
ET2=1;
TR2=1;                 
}

void T0_service() interrupt 1
{
TH0=0XEC;
TL0=0X77;
keyflag=1;
}


void Timer2_service() interrupt 5
{
TF2=0;//xx中断标志位
dac_cs=0;
dac_WR=0;
P1=tab[i];
dac_WR=1;
i++;
dac_cs=1;
if(i==100) i=0;
}

void main()
{
Timer2_Init();
TMOD=0x01;
TH0=0XEC;
TL0=0X77;
EA=1;
ET0=1;
TR0=1;
while(1)
{
   if(keyflag)
   {
   keyflag=0;
    getkey();
   }
}
}

本程序需注意:按键是低电平有效。定时器2中断发送数据给DAC0832,0832在得到一个数据后生成相应的电压值。所以他的中断时间决定信号的频率,调节它的中断时间就能调节信号的频率。

其他波形的生成,其他的波形也跟正弦波一样,但锯齿波和三角波可以不用查表法,应用加减计算得到就可以得到。

下面介绍的是锯齿波:

#include <at89x52.h>
#include <intrins.h>
sbit DACWR=P3^6;
sbit DACCS=P3^7;
unsigned int i;

void DAC_0832(void)
{
DACCS=0;
DACWR=0;
P0=i;
i+=1;   //加以操作得到上升的锯齿波
DACWR=1;
_nop_();
DACCS=0;
if(i==0xff) i=0x7f; //为什么初值是0x7f,其他的行不行。大家自己动手试试。
}
  

void main(void)
{
i=0x7f;

while(1)
{
   DAC_0832();
}
}  

         DAC0832有着致命的一个缺点就是输出的波形里的含有的频率比较杂乱,常常出现过激的现象。如果你需要xx的信号的话,那么你必须在信号输出端就如滤波器。得到干净的低频函数信号。如果要作为信号源的话{zh0}是能就上一级攻放。效果会好很多。虽然DAC0832不是非常专业的函数信号发生芯片,但是它的输出波形的范围比较广,常常能输出一些,你意想不到得很有意思的信号曲线。

下面发几张示波器观察到得曲线:实验室里手机照的,不是太清晰但还能看。







  

编者注:最近比较忙很少去查看邮箱,前几天看一下邮箱结果里面有100份邮件是要函数信号发生器的。为了方便大家于是我今天又重新整理了一下,并有实际搭了一遍电路验证特一下。效果还行。但在protues 上仿真不了,得到的是一个不能预料的曲线。没查明原因,如果大家有兴趣,可以研究研究。共同探讨一番。



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