基于C8051F040单片机的信号发生器设计(5)
1602LCD微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧，常用在袖珍式仪表和低功耗应用系统中。
2.3.3 滤波器选择
对于阶梯正弦波进行傅立叶分析，可以证明，若一周期采样点数为N，则其高次谐波能量主要集中在输出频率 倍频上，其幅值为基频的 .进行低通滤波，可以平滑其台阶[11]。
切比雪夫低通滤波器的幅度响应在通带内是在两个值之间波动，在通带内的波动次数取决于滤波器的阶数。理想的切比雪夫低通滤波器近似在靠近截止频率的部分比巴特沃斯滤波器更接近矩形的频率响应，这一点是在以通道内允许波动为代价而得到的。
而巴特沃斯滤波器的幅度函数是单调下降的，由于n阶低通巴特沃斯滤波器的前 导数在 处为零，所以巴特沃斯能实现最大平坦幅度滤波[12]。
由于信号发生器的输出波形中的主要噪声为DAC转换产生的高频分量，与设计的频率范围相差很远，所以相对来说，滤波器在频带内的平坦程度比其衰减陡度更为重要，而且巴特沃斯滤波器的元件值也比较合乎实际情况，不像其他滤波器对元件值要求苛刻。
基于以上考虑，本系统使用二阶巴特沃斯低通滤波器。
3 硬件设计
根据所选芯片的DATASHEET设计具体的硬件电路，硬件设计包括原理电路的设计以及PCB的设计。
3.1 单片机模块设计
单片机是信号发生器的核心控制中心，其完成的功能主要包括：人机交互控制，波形数据控制，输出数据的D／A转换等。采用C8051F040单片机完全达到系统设计的要求。为了让单片机正常工作，必须对单片机初始化、进行端口设置等。本系统中的单片机设计部分如图3-1所示：
图3-1 单片机最小系统模块
表3-1所示为本系统单片机的引脚分配情况。其中P0端口用于键盘扫描，读取键盘信息，用于对所需波形参数进行设置；P5口用于1602液晶的数据地址传输口线，进行对液晶读写数据和指令；P4.2为液晶使能端，当由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令；P4.1 为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器；P4.0为程序正常运行的指示灯，程序正常运行时，灯闪烁；DAC0端口为DAC转换器的信号输出，通过此引脚可用示波器测得信号发生器产生的波形。