低频函数信号发生器的设计

低频信号发生器的方案

概述：采用A T89C51单片机和DAC0832芯片，直接连接键盘和显示。该种方案主要对A T89C51单片机的各个I/O口充分利用. P1口是连接键盘以及接显示电路,P2口连接DAC0832输出波形.这样总体来说,能对单片机各个接口都利用上,而不在多用其它芯片,从而减小了系统的成本.也对按照系统便携式低频信号发生器的要求所完成.占用空间小,使用芯片少,低功耗。

模块结构划分

本次设计所研究的就是对所需要的某种波形输出对应的数字信号，在通过D/A转换器和单片机部分的转换输出一组连续变化的0~5V的电压脉冲值。在设计时分块来做，按波形设定、D/A转换、51单片机连接、键盘控制四个模块的设计。最后通过联调仿真，完成相应功能。

具体设计模块如图

模块介绍：

1.波形设定：对任意波形的手动设定

2.D/A转换：主要选用DAC0832来把数字信号转换为模拟信号，

在送入单片机进行处理。 3.单片机部分：最小系统

4.键盘：用按键来控制输出波形的种类和数值的输入 硬件电路的设计 基本原理

低频信号发生器系统主要由CPU 、D/A 转换电路、电流

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电压转换电路、按键和显示电路、电源等电路组成。其工作原理为当按下第一个按键就会分别出现方波、三角波、正弦波。 D/A 转换电路的设计

DAC0832是CMOS 工艺制造的8位D/A 转换器，属于8位电流输出型D/A 转换器，转换时间为1us ，片内带输入数字锁存器。DAC0832

与单片机接成数据直接写入方式，当单片机把一个数据写入DAC寄存器时，DAC0832的输出模拟电压信号随之对应变化。利用D/A转换器可以产生各种波形，如方波、三角波、正弦波、锯齿波等以及它们组合产生的复合波形和不规则波形。

1.DAC0832主要性能：

◆输入的数字量为8位；

◆采用CMOS工艺，所有引脚的逻辑电平与TTL兼容；

◆数据输入可以采用双缓冲、单缓冲和直通方式；

◆转换时间：1us；

◆精度：1LSB；

◆分辨率：8位；

◆单一电源：5—15V，功耗20mw；

◆参考电压：-10—+10V；

DAC0832内部结构资料:芯片内有两级输入寄存器，使DAC0832具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式，以便适于各种电路的需要(如要求多路D/A异步输入、同步转换等)。D/A转换结果采用电流形式输出。要是需要相应的模拟信号，可通过一个高输入阻抗的线性运算放大器实现这个供功能。运放的反馈电阻可通过RFB端引用片内固有电阻，还可以外接。

该片逻辑输入满足TTL电压电平范围，可直接与TTL电路或微机电路相接，下面是芯片电路原理图3-20

图3-20 DAC0832电路原理图

如图3-20所示，待转换的8位数字量由芯片的8位数据输入线D0～D7输入，经DAC0832转换后，通过2个电流输出端IOUT1

和IOUT2输出，IOUT1是逻辑电平为"1"的各位输出电流之和，IOUT2是逻辑电平为"0"的各位输出电流之和。另外，ILE、、、

和是控制转换的控制信号。

DAC0832由8位输入寄存器、8位DAC寄存器和8位D/A转换电路组成。输入寄存器和DAC寄存器作为双缓冲，因为在CPU 数据线直接接到DAC0832的输入端时，数据在输入端保持的时间仅仅是在CPU执行输出指令的瞬间内，输入寄存器可用于保存此瞬间出现的数据。有时，微机控制系统要求同时输出多个模拟量参数，此时对应于每一种参数需要一片DAC0832，每片DAC0832的转换时间相同，就可采用DAC寄存器对CPU分时输入到输入寄存器的各参数在同一时刻开始锁存，进而同时产生各模拟信号。

控制信号ILE、、用来控制输入寄存器。当ILE为高电平，

为低电平，为负脉冲时，在LE产生正脉冲；其中LE为高电平时，输入寄存器的状态随数据输入线状态变化，LE的负跳变将输入数据线上的信息存入输入寄存器。

控制信号和用来控制8位A/D转换器。当为低电平，输入负脉冲时，则在LE产生正脉冲；其中LE为高电平时，DAC寄存器的输入与输出的状态一致，LE负跳变，输入寄存器内容存入DAC寄存器。

DAC0832的数据输出方式在微机应用系统中,通常使用的是电压信号,而DAC0832输出的是电流信号，这就需要由运算放大器组成的电路实现转换。其中有输出电压各自极性固定的单位性输出和在随动系统中输出电压有正负极性的双极性输出两种输出方式。3. DAC 0832同CPU的连接

微处理器与DAC0832之间可以不加锁存器，而是利用DAC0832内部锁存器，将CPU

通过数据总线直接向DAC0832输出的停留时间很短的数据保存，直至转换结束。

DAC0832同CPU的接口如图3-21所示.DAC0832作为微处理器的一个端口，用地址92H的选通作为和的控制信号，微处理器的写信号直接来控制和。

图3-21 DAC0832和CPU连接电路