《波形发生器的设计》.pptVIP

1 引言 波形发生器是一种数据信号发生器，是一种常用的信号源，广泛地应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域。目前使用的波形发生器大部分是利用分立元件组成的,其体积大,可靠性差,准确度低。 本项目介绍一种用AT89S51单片机控制实现的，可产生方波、三角波、锯齿波、正弦波等多种波形的简易波形发生器。 一、知识储备 端口分配及电路连线：AT89S51的P2口做输出口，接DAC0832数据输入端D10~D17，数模转换结束后，输出模拟量端口out1、out2接示波器A端显示输出波形。 本项目中，波形发生器之所以简易在于它没有较多的任务和外围设备，因此DAC0832与单片机采用直通方式。 由于从DAC0832中输出的模拟量为模拟电流值，因此硬件电路原理图中加入一个运算放大器AD317，将输出的模拟电流转换为模拟电压再显示，即D/A输出的两路模拟电流接到运放的两个输入端，经过I/U转换后，将输出电压接示波器。硬件电路原理图如图10.1所示。 电路分析：在单片机与D/A直通方式中，要求将DAC0832对应的控制端ILE接高电平， 接P3^6、 、 、 都接地，同时将DAC0832的数据输入端接在单片机AT89S51的P2口上，就能通过编写单片机控制程序，控制DAC0832输出模拟信号。 要实现系统输出多种波形，在电路中增加1个k按键，通过中断或子程序调用的方式，按下按键的次数不通分别对应输出不同的波形。 1.5 知识链接 1.5 知识链接  《单片机C语言应用技术与实践》张永格 何乃味主编 北京交通大学出版社 2009年6月 项目10 简易波形发生器的设计 ★ 知识目标： 1. D/A转换的基本知识； 2. DAC0832的工作原理、转换性能； 3. 单片机与D/A转换器DAC0832的接口原理及控制。 ★ 能力目标： 1. 掌握单片机对D/A转换器的接口控制方法； 2. 熟悉单片机用中断、等待、查询方法控制D/A转换器输出需要信号 的程序设计方法。 项目10 简易波形发生器的设计 1.1 D/A转换基本知识 单片机系统处理的都是数字信号（数字量）。如果要求单片机输出模拟量，则需要一种特殊的电路将数字量变换为对应的模拟量；如果将模拟量转换为相应的数字量输入到单片机的端口上，则又需要将模拟信号转换为数字信号的电路。例如：数字式转速表、语音信号的捕获与重放。在单片机外围接口电路中，常采用D/A转换电路来完成将数字量转换成模拟量。 在线性DAC中，输出的模拟电压的公式为： 式中， 为输出的模拟量，n为D/A转换器的位数， 为输入的数字量， 为基准电压，D/A转换芯片所需要的基准电压一般由芯片外的基准电源提供， 常取基准电压，n=8（D/A转换器常用芯片DAC0832是8位）； 3. 目前D/A转换器较多，本设计项目选用大规律集成电路DAC0832来实现D/A转换。 1.1 D/A转换基本知识 项目10 简易波形发生器的设计 1.2 DAC0832结构及原理 DAC0832是8位分辨率D/A转换集成芯片，与处理器完全兼容，由8位输入寄存器，8位DAC寄存器，8位D/A转换器及逻辑控制单元等功能电路构成。具有价格低廉，接口简单，转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到了广泛的应用。 项目10 简易波形发生器的设计 1.2 DAC0832结构及原理 DI0~DI7：数据输入线，TLL电平。 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，低电平有效。 WR1：为输入寄存器的写选通信号。 XFER：数据传送控制信号输入线，低电平有效。 WR2：为DAC寄存器写选通输入线。 Iout1:电流输出线。当输入全为1时Iout1最大。 Iout2: 电流输出线。其值与Iout1之和为一常数。 Rfb:反馈信号输入线,芯片内部有反馈电阻. Vcc:电源输入线??(+5v~+15v)。 Vref:基准电压输入线??(-10v~+10v)。 AGND:模拟地,摸拟信号和基准电源的参考地。 DGND:数字地,两种地线在基准电源处共地比较好。 DAC0832引脚结构如图10.4所示，引脚说明如下： 项目10 简易波形发生器的设计 1.2 DAC0832结构及原理 一个8位D/A转换器有8个输入端（其中每个输入端是8位二进制数的一位），有一个模拟输出端。输入可有 个不同的二进制组态，输出为256个电压之一，即输出电压不是整个电压范围内任意值，而只能是256个可能