51单片机多功能信号发生器设计+PCB图+实物图(6)
需要指出的是：第一种方法虽然生成的正弦波不怎么样，但生成的前两种波形却还不错，调频范围也较宽。而第二种方法虽然生成的正弦波线性度很好，但频率较低且文持在一个频率上，调频十分麻烦，又须重新起振，使得后面以它为输入信号的矩形波波三角波调频也十分不变。
因此生成矩形波和三角波用第一种方法，生成正弦波用第二种方法。
2.3.2 由C51单片机实现的结构框图
完成分立元件的设计接下来就要开始单片机部分电路的设计。通过前面的介绍，我们了解了单片机的基本组成，内部包含中央处理器CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器ROM、并行接口、定时器/计数器、中断系统以及串行口等，再加上外设如键盘、接口、显示模块、数模转换及电压输出模块即可构成信号发生器。可见整个系统就相当一台功能全面但性能一般的微型计算机。其电路的基本框图如下所示
图 4 C51单片机结构框图
如上图所示，信号发生器系统主要有CPU、D/A转化电路、基准电压电路、电流/电压转换电路、按键和波形显示电路和电源等电路组成。
首先是系统的核心AT89C51，它接收程序并按照指令完成相应的动作。在不考虑单片机内部体系结构和各种寄存器地址编排的情况下，本文采用C语言来编写程序需要指出的是，C语言作为高级语言，意思明确，体系清晰。美中不足的是相比汇编执行时间长和代码冗长，在如今高性能单片机广泛应用的情况下，这个缺点不怎么明显。其次是键盘，它主要是给内部中断寄存器提供中断信号，使之执行相应的程序。键盘电路非常容易，为了更好的利用单片机引脚，本文可采用4×4矩阵键盘。再者是显示器和存储器，应该说随着电子技术的发展，单片机本身的存储已经够大了，不需要另外链接外部存储器EEPROM；而显示器只要一个示波器就够了，没有必要去买一个LCD模块。之后是D/A转换电路，就是把8位信号转换成相应的电压值信号。为了波形显示的细腻性，决定每个周期采128个或256个点（这主要是针对正弦波来说），至于这些点的选取是用公式算出来的。然后再加一个射级跟随器，使得输出信号不受负载的影响。最后就是滤波等最后的修正。
需要指出的是：实际制版的时候并不使用这块芯片，但不同品牌的芯片引脚排序和功能都是相同的，不妨碍设计需求。
3 分立元件方案硬件设计
3.1 走近运放的世界
记得第一次接触运放是在上模电课的时候，在学习模电的过程中，我们了解其可以用来放大信号和进行数学运算，同时也听说了一些常用的运放，如uA741、LM324、F007等等。运放的设计理念最初是由贝尔实验室的哈瑞﹒布莱克在1934年首先提出的他提出负反馈网络的概念和思想，为尔后运放的发展指明了方向。运放自从诞生之日起经历了真空管时代、晶体管时代和IC时代。
可以说运放在当今的世界应用非常广泛，需要放大信号、提高功率的地方都需要运算放大器。深入的学习我们知道运放只是三极管放大电路集成化的产物，它内部不管是输入级、偏置电路、中间级还是输出级都采用三极管或场效应管。它比起三极管有放大增益更好、共模抑制比很高、输入阻抗高、热漂移和失调电压很小的优点。因为它在模拟电路中经常用到。
如今数字电路迅猛发展，全球在进入数字化、信息化。虽运放是模拟时代的产物，但我们不必担心运放会随着时代发展而消失。因为随着数字电路应用的增加，模拟电路的应用也会增加，因为主要的数据来源和接口应用都在现实世界，而现实世界是一个模拟世界。因而模拟设计和运放设计将是一种延续到遥远未来的基本技能[4]。
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