基于單片機AT89C52的信號發生器設計

王泓婷 金寶聲 陳昊

摘 要：該文利用單片機AT89C52和DAC0832模塊設計可以同時產生三角波、方波和正弦波的信號發生器。在單片機的輸出端口接DAC0832進行D/A轉換，再通過運算放大器進行波形調整，最后輸出波形接在波形顯示器上顯示。

關鍵詞：多路信號發生器 單片機 DAC0832

中圖分類號：TN911 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）03（c）-0044-01

1 系統總體設計

該文設計的信號發生器將數字信號以波形的形式顯示出來，系統主要包括三大模塊：AT89C52主控模塊、DAC0832數模轉換模塊和系統顯示模塊。AT89C52作為系統的控制中樞，依次決定三路波形信號的選通。通過由按鍵進行波形的選擇從而更換頻率，DAC0832進行數據鎖存，將數字信號轉換成模擬信號，然后經由放大電路將波形信號在顯示器上顯示出來[1]。

2 波形設計

單片機不能產生平滑的正弦波，而是通過對正弦波的上的每個點取樣再用數模轉換模塊（DAC）輸出的，所以要輸出正弦波，首先要知道它在某個時刻它的值是多少，于是就要有相應的正弦波表[2]。一般的DAC都是0N的輸出，所以還要把表中的值映射到0N的整數空間中，用的方法如是（1-1）：

Y=sin（x）*N/2+N/2 （1-1）

然后再對Y取整。DAC0832數據端口給出的數據范圍是0～255，一共256個。前0～127表示是X軸上方的電壓值（也可能是下方），128～255是X軸下方的電壓值。因此我們可以得到數據端口的數值的具體量，即式（1-2）：

value=128*SIN（360*X/255/360*2*3.14）+128 （1-2）

三角波產生原理：當電壓隨時間線性增加到一定時間又線性降低時，就形成了三角波。單片機可以輸出的數最小為0，最大為255。當輸出的值從00000000B線性增加到11111111B，然后從11111111B減小到00000000B時，就可以產生三角波。

方波產生原理：當單片機輸出從00000000B直接增加到11111111B時，輸出的電壓就從低電平變到高電平了。單片機的執行速度很快，于是我們可以將高電平和低電平各保持一段時間，這樣就形成了方波。

3 頻率設計

設計通過定時器來控制波形的頻率，通過輸出兩點之間的延時功能來實現調頻的功能。例如當單片機的晶振頻率為24MHZ時，單片機的機器周期為0.5us。對于正弦波，如果需要產生10Hz的正弦波，由于正弦波的取點個數為256個，所以每個點需要的時間為1/10/256秒，選用定時器/計數器T0的方式1來實現，則計數器初值X為：

X=65536（1/10/256*/0.5） （1-3）

4 波形輸出

波形要求：正弦波，輸出電壓值為-5V—+5V，初始頻率為10Hz，頻率最大值為100Hz，頻率調節步進值為10Hz。三角波，輸出電壓值為-5V—+5V，初始頻率為50Hz，頻率最大值為500Hz，頻率調節步進值為50Hz。方波，輸出電壓值為-5V—+5V，初始頻率為200Hz，頻率最大值為2KHZ，頻率調節的步進值為200Hz。波形輸出時，各種波形的起點，不一定是0，可以是不同值，三個信號的起點也可以分別指定。

圖1為基于AT89C52單片機的信號發生器效果圖，其中方波頻率為200Hz，三角波頻率為150Hz，正弦波頻率為40Hz。

5 結論

將AT89C52單片機和DAC0832模塊結合，設計三角波、方波和正弦波的信號發生器。通過對AT89C52單片機和DAC0832的分析，設計D/A轉換電路和按鍵電路，通過軟件設計波形產生程序，最終所設計的信號發生器可以產生三角波、方波和正弦波三種波形。

參考文獻

[1] 張占強，孟克其勞.基于Proteus的多波形信號發生器仿真設計[J].電子測量技術，2013，36（3）：15-19.

[2] 陳輝，陳梅，杜靜，等.基于AT89C51單片機波形發生器的Proteus設計[J].自動化與儀表技術，2012（3）：51-53.