基于dac0832的波形发生器设计与实现Word文档下载推荐.docx

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专业计算机科学与技术

学号

姓名

指导教师

2013年5月15日

摘要

波形发生器是能够产生大量的标准信号和用户定义信号，并保证高精度、高稳定性、可重复性和易操作性的电子仪器。

函数波形发生器具有连续的相位变换、和频率稳定性等优点，不仅可以模拟各种复杂信号，还可对频率、幅值、相移、波形进行动态、及时的控制，并能够与其它仪器进行通讯，组成自动测试系统，因此被广泛用于自动控制系统、震动激励、通讯和仪器仪表领域。

本论文是研究基于DAC0832波形发生器设计与实现。

论文采用文献研究法、模拟法、观察法等方法进行课题的研究。

系统是用AT89S51作为系统的控制核心，外围电路采用数字/模拟转换电路（DAC0832），运放电路（TL082），按键，定位器，LCD显示器等。

系统通过按键来和定位器进行整个系统的控制，按键控制切换产生正弦波，锯齿波，三角波，阶梯波，四中波形，而幅值和占空比是通过定位器来进行调节。

系统经过调试和最后的检测，可以得出本系统一下特点：

性能较好，稳定性强，价格便宜，容易操作，具有一定的实用性，最后的成品可以用在常用的有波形发生器功能要求的应用电子仪器设备上。

关键词：

单片机波形发生器DAC0832

ABSTRACT

Theprofilegeneratoriscanproducethemassivestandardsignalsandtheuserdefinitionsignal,andguaranteesthehighaccuracy,highstable,therepeatabilityandtheeasyoperationalelectronicinstrumentation.Thefunctionprofilegeneratorhasthecontinualphasetransformation,andmeritsandsoonfrequencystability,notonlymaysimulateeachkindofcomplexsignal,butalsomaytothefrequency,thepeak-to-peakvalue,thephase-shift,theprofilecarryonthetendency,thepromptcontrol,andcancarryonthecommunicationwithotherinstruments,thecompositionautomatedtestsystem,thereforewidelyusesintheautomaticcontrolsystem,thevibrationdrive,thecommunicationandtheinstrumentmeasuringappliancedomain.

ThispaperisstudingonwaveformgeneratordesignandimplementationbasedontheDAC0832.ThesystemisusedAT89S51asthecoreofthecontrolsystem,aperipheralcircuitusingdigital/analogconversioncircuit（DAC0832）,operationalamplifiercircuit（TL082）,keys,locator,LCDdisplayetc..Thesystemthroughthekeysandlocatorfortheentiresystemcontrol,Thekeycontrolswitchgeneratesasinewave,sawtooth,trianglewave,ladderwave,fourthwaveform,whiletheamplitudeanddutyratioisadjustedbythelocator.Thesystemdebuggingandthefinaltest,thesystemcanreachacharacteristic:

goodperformance,highstability,lowprice,easytooperate,hasacertainpracticality,thefinalproductcanbeusedincommonwithwaveformgeneratorfunctionrequirementsoftheapplicationofelectronicequipment.

Keywords：

MCUthewaveformgeneratorDAC0832

第1章绪论

1.1波形发生器现状

波形发生器作为一种常用的应用电子仪器设备，传统的波形发生器可以完全用硬件电路搭建，如应用555振荡电路可以产生正弦波，三角波，方波等波形，传统的波形发生器多采用这种方式设计，这种方式不应用单片机，但是这种方式存在波形质量差，控制难，可调范围小，电路复杂和体积大等缺点，在科学研究和生产实践中，如工业过程控制，生物医学，地震模拟震动等领域往往需要低频信号源，而由硬件搭建的波形发生器效果往往达不到好的效果，而且低频信号源所需要的RC很大，大电阻，大电容在制作上有困难，参数的精度也难以保证，而且体积大，漏电，体积大是该类波形发生器的显著缺点。

1.2单片机在波形发生器中的应用

随着电子技术的飞快发展，单片机的应用不断的深入，基于单片机的智能仪器的设计技术不断成熟。

单片机构成的仪器具有高可靠性，高性价比，单片机技术在智能仪表和自动化等诸多领域有了极为广泛的应用，并应用到各种家庭电器，单片机技术的广泛应用推动了社会的进步。

一块单片机芯片就是一台计算机，单片机的这种特殊的结构形式，使得其在某些应用领域，它承担了大中型计算机和通用微机无法完成的一些工作。

单片机有很多优点和特点，归纳有以下几个方面：

1.具有优异的性价比

单片机尽可能的把应用所需要的存储器，各种功能的I/O接口集成在一块芯片内，因而其性能优越，而价格性对低廉。

2.集成度搞，体积小，可靠性高

单片机把各种功能部件集成在一块芯片上，因而集成度高，为大规模集成电路或超大规模集成电路，又内部采用总线结构，因而大大减少了芯片内部之间的连线，这大大提高了单片机的可靠性和抗干扰能力，同时，体积小，对于强磁场环境易于采用屏蔽措施，适合于在恶劣环境下工作。

3.低电压和低功耗

单片机大量应用于便携式产品和家庭消费类产品，低电压和低功耗极为重要。

目前，单片机的功耗也越来越低，一枚纽扣电池就能使产品运行很长时间

5.控制功能强

单片机体积虽小，但五脏俱全，它非常适合专门的控制用途。

其指令系统中含有丰富的转移指令，容易通过编程实现相关控制

1.3课题研究目的，内容，和方案设计

利用DAC0832波形发生器设计一个能产生正弦波、方波、三角波、梯形波、锯齿波的波形发生器。

本题目中，方波信号是利用定时器中断产生的，每次中断时，将输出的信号按位取反即可。

设计一个能产生正弦波、方波、三角波、梯形波、锯齿波的波形发生器其他波形可以通过单片机控制DAC来实现。

1.三角波信号是将输出的二进制数字信号依次加1，达到0xff时依次减1，并实时将数字信号经D/A转换得到；

2.锯齿波信号是将输出的二进制数字信号依次加1，达到0xff时置为0x00，并实时将数字信号经D/A转换得到的；

3.方波信号是将输出二进制数字信号以1和0来显示在上面，还是在下面，并实时将数字信号经D/A转换得到的；

4.正弦波是利用MATLAB将正弦曲线均匀取样后，得到等间隔时刻正弦波取样值，然后依次输出后经D/A转换得到。

采用单片机（AT89S51）和数模转换芯片（DAC0832）实现波形的产生，波形的产生由程序控制，向D/A的输入端按一定的规律发送数据，经过D/A产生波形，通过按键或中断控制不同波形的产生。

此方案通过编程简化了外部电路，原理简单，容易实现。

通过编程实现不同波型的产生，并且可以通过按键实现波形的切换。

该方案线路简单，结构紧凑，系统稳定，易控制，容易调试等优点。

第2章硬件电路的设计

2.1波形发生器系统框图

图2-1波形发生器系统框图

原理框图分析：

该波形发生器主要由单片机（AT89S51），数模转换电路（DAC0832）,电流/电压转换电路（TL082），按键和ISP接口等组成。

其工作原理为当按下通过按下按键来进行切换波形，而且占空比，幅值可调，然后就会产生相对应的波形。

1.本系统的通过按键（按键和定位器）来进行整个系统的控制，按键1是波形选择及占空比和频率的选择，按键2和按键3是调节占空比和频率的，按键4是确定以上的设置然后进行最后的确认。

2.LCD是用来显示当前的波形的名字，及波形的占空比和频率，在进行选择波形和波形参数的设置的时候需要用到的重要工具。

3.电源为整个系统供电，是整个系统的保障。

由跟USB线连接电脑和单片机。

4.A/D转换是整个系统的重点部分，它将单片机控制送来的数据转换成电压，为整个过程的重点，主要由DAC0832来完成。

5.数据通过DAC0832芯片转换后为电流信号，然后需要个外部功率放大器来实现电流和电压之间的转换。

6.把转换后得到的电压信号输出到示波器进行显示，得到波形。

2.2各模块之间的相连

按键与AT89S51之间的相连

总共有四个控制按键，是整个系统的主要控制区，四个按键分别是KEY1，KEY2,KEY3,KEY4，分别于单片机的P24，P25,P26，P27（即单片机的25,26,27,28号四个引脚相连，）然后再分别通过一个4K的电阻和电源相连。

最后进行统一接地[1]。

图2-2按键与单片机的相连图

LCD显示器与AT89S51的相连

本系统采用是LCD1602液晶显示器,次液晶显示器总共有16各引脚，各引脚有各自的不同功能，LCD1602的4～6引脚与单片机的P10～P12（即单片机的1,2,3号引脚）这三个引脚是传输AT89S51与LCD1602液晶显示器的控制信号的。

LCD1602的7～14号八个引脚是与AT89S51的P01～P07（即单片机的39,38,37,36,35,34,33,32号引脚）相连，与之相应的连线为单片机与液晶显示器的数据传输线，在焊接电路板的时候，用的是排线来连接的。

图2-3LCD1602与单片机的相连图

DAC0832与AT89S51之间的相连

DAC0832是整个波形发生器的中专部分，实现的是数字信号转换成模拟电流信号，该芯片是由20各引脚组成，其中的DI0～DI7号引脚与单片机AT89S51的P30～P37（即AT89S51的11～17号）引脚相连，与之相应的联想便是是DAC0832与AT89S51的数据传输线，是DAC0832与AT89S51数据交换的渠道，AT89S51中的数据通过这条线把原始的数字量数据传到DAC0832进行转化，转化成电流模拟信号[2]。

其他的引脚中的1,2,3,10,12，17,18号引脚是接地的，REF（DAC08