51单片机函数信号发生器的设计+源码+电路图(2)
信号发生器作为一种常见的应用电子仪器设备，传统的可以完全由硬件电路搭接而成，不用依靠单片机[1]。但是这种电路存在波形失真、控制度难、可调控范围小、电路结构复杂且体积大的缺点。在科学研究和生产实践中，如工业生产控制、生物医学、地震模拟机械振动等领域经常用到低频信号发生器。而由纯硬件电路产生的低频信号其性能难以达到理想效果，而且其低频信号源需要的RC较大、大电阻、大电容在生产中比较困难。其参数精度也难以保证、体积大、漏电、损耗较大更是致命的缺点。一旦工作需求功能有增加，则电路复杂程度会大大增加。因此需要选择其它的方法来解决此类问题。我们想到了通过单片机来实现所要求的功能，即采用单片机AT89C51、数模转换DAC0832、运算放大器。此种方法硬件要求简单、编程容易同时能够实现所要求的功能。
信号发生器是一种经常使用的设备，由纯粹物理器件构成的。传统的设计方法存在许多弊端，如体积较大、重量较沉、移动不方便、信号失真较大、波形形状调节过于死板、无法满足用户对精度、便携性、稳定性等要求。研究设计出一种具有频率稳定、准确、波形质量好、输出频率范围宽、便携性好等特点的波形发生器具有较好的市场前景。以满足工业领域对信号源的要求。
本次试验实现利用单片机AT89C51和8位D/A转换芯片DAC0832共同实现方波、锯齿波、三角波、正弦波这四种常用波形的发生。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。并且可以通过数码管和键盘显示模块，键盘可以实现对几种波形的切换。
1. 信号发生器方案选择与设计
信号发生器是指产生所需参数的电测试信号的仪器。按信号波形可分为正弦信号、波形信号、脉冲信号和随机信号发生器等四大类。本文利用单片机构造低频信号发生器，可产生正弦波、方波、三角波、锯齿波四种波形。再通过D/A转换器DAC0832把数字信号转变为模拟信号，经LM358放大输出到示波器，与此同时外接8位LED显示输出信号的类型和频率。
1.1 信号发生器介绍
信号发生器可以构成独立的信号源，也可以是高性能网络分析仪、频谱分析仪以及自动检测设备的组成部分。信号发生器的关键技术是多种高性能仪器的支撑技术。因为它能够提供高质量的精密信号源及扫频源、可使相应的系统检测过程大大简化、降低检测费用并且极大的提高了检测精度。信号发生器的总体趋势将向着高频率覆盖、高频率精度、多功能、多用途、自动化和智能化方向发展。目前，市场上的信号发生器多种多样[2]，一般按照频带分为(1)超高频：频率范围为1MHz以上，可达几十兆赫兹。(2)高频：几百KHz到几百MHz。(3)低频：频率范围为几十Hz到几百KHz。(4)超低频：频率范围为零点几赫兹到几百赫兹。超高频信号发生器产生波形一般用LC振荡电路。高频、低频和超低频信号发生器，大多使用文氏桥振荡电路及RC振荡电路。通过改变电阻和电容值来改变频率。用以上原理设计的信号发生器，其输出波一般只有两种，即正弦波和脉冲波。其零点不可调，而且价格比较贵，一般在几百元左右。在实际应用中，超低频和高频波一般是不用的。采用单片机AT89C51加上一片 DAC0832 就可以做成一个简单的信号发生器，加上按键电路、显示电路及放大电路就可以实现频率幅值可调。这样的信号发生器体积小、价格便宜、耗电少、频率适中、便于携带。