基于AT89C51的信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)

摘要：為了設(shè)計(jì)一款結(jié)構(gòu)簡單、性能優(yōu)良的信號發(fā)生器。采用了AT89C51單片機(jī)為控制核心。在Proteus下仿真可以產(chǎn)生正弦波、方波、三角波、鋸齒波，而且可以方便地設(shè)定輸出信號的頻率及幅度，得到的輸出波形失真度低，頻譜純度高。
關(guān)鍵詞：信號發(fā)生器；D／A轉(zhuǎn)換；AT89C51；頻率；幅度

0 引言
在計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、電子技術(shù)飛速發(fā)展的今天，信號發(fā)生器的應(yīng)用越來越廣，對信號發(fā)生器的頻率穩(wěn)定度、頻譜純度、頻率范圍和輸出信號的頻率微調(diào)分辨率提出越來越高的要求，普通的頻率源已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代電子技術(shù)的高標(biāo)準(zhǔn)要求。國內(nèi)外紛紛設(shè)計(jì)制作先進(jìn)的信號發(fā)生器，從實(shí)用價值來看，各高校中信號發(fā)生器應(yīng)用極為廣泛，能夠設(shè)計(jì)出低成本、高精度的信號發(fā)生器并推廣使用具有非常重要的意義。
基于單片機(jī)的信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)，以性價比相對較高的AT89C51單片機(jī)為核心，以簡單、廉價的元器件構(gòu)筑，能夠產(chǎn)生高精度、高純度的方波、三角波、鋸齒波、正弦波，同時可以實(shí)現(xiàn)波形自由切換，以及頻率和幅度在線調(diào)整。目前購買的信號發(fā)生器價格昂貴，功能強(qiáng)大，實(shí)際在高校開展實(shí)驗(yàn)過程中用到最多的是低頻函數(shù)信號發(fā)生器。如果能夠在高校實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域應(yīng)用本文設(shè)計(jì)的儀器取代它們，將具有重要的實(shí)際意義。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)涉及到程序固化與存儲能力、電源電路設(shè)計(jì)、波形選擇電路、時鐘電路與復(fù)位電路、波形轉(zhuǎn)換與電壓放大功能、輸出控制電路等部分。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

其中復(fù)位電路通過確定的電壓值啟動復(fù)位操作，同時排除瞬間干擾的影響，又有防止MCU在電源啟動和關(guān)閉期間的誤操作有效，保證數(shù)據(jù)安全。輸入電路用于檢測各按鍵與撥動開關(guān)的狀態(tài)，并通過運(yùn)算處理實(shí)現(xiàn)相應(yīng)控制，顯示電路用于顯示波形頻率與幅度。DAC0808是系統(tǒng)的核心部分，為使芯片正常工作，必須提供一個基準(zhǔn)頻率，可以是晶體振蕩器也可以是高精度振蕩電路。為了使信號輸出有一定的幅度與功率，在波形產(chǎn)生電路后增加放大電路模塊，放大電路可以增加輸出信號的準(zhǔn)確度，具有更好的控制特性與準(zhǔn)確性。為了對輸出波形進(jìn)行選擇，由單片機(jī)控制多路模擬開關(guān)輸入四路信號中的一路。將輸入信號經(jīng)電路轉(zhuǎn)換后送入單片機(jī)。