低频信号源

关键字：信号源 单片机 D/A转换
函数信号发生器是一种常用的信号源，它广泛地应用在电子技术实验。目前常用的函数信号发生器，一般可靠性较差，准确度较低，难以满足科研和高精度实验的需要。现用单片机和支持软件及其外设电路构成的智能函数信号发生器，采用编程的方法来实现波形，将产生波形的程序用子程序的形式编写，在需要波形时再调用相应子程序，经过D／A转换、运算放大器处理后，作为该信号源输出，其线路简捷、功能强大、性价比较高。
1 主要芯片介绍

1.1 AT89C51单片机芯片
1.1.1 引脚图
本文采用的单片机芯是AT89C51，它是采用高速CMOS制造工艺，通用型为40脚双列直插封装方式，其引脚如图1所示。只要将+5 V电源接到VCC和VSS两端，将晶振接到XTAL1和XTAL2两端，给EA端加高电平控制电压，然后将机器码固化到AT89C51内就可以使用了。
1.1.2 单片机基本功能
单片机基本系统即单片机正常工作不可缺少的部分，进行设计都要在此系统基础上进行。
(1)外接晶振引脚XTAL1与XTAL2
单片机之所以要加振荡器是因为单片机内的CPU在执行指定程序时，要经过“取指”、“译码”，再定时给相关电路发出控制信号，以实现“机器码指令”所要求的功能。这就要求内部必须有一个基准时钟。可通过外接晶振或振荡信号二种方式来实现，一般采用外接晶振的方法较方便。
XTAL1(19)，XTAL2(18)为外接晶振的两个引脚。接入晶振时，还要接入两个20～30 pF的瓷片电容C1，C2，晶振频率因单片机工作速度而异，Intel MCS-51系列为1.2～12 MHz，ATMEL89C系列为0～24 MHz，目前常采用6 MHz，11.059 MHz和12 MHz。石英晶振起振后，XTAL2(18)脚有一个3 V左右的正弦波。C1，C2短路、晶振不良，AT89C51(18)，(19)脚内部反相器会损坏。VCC电源未加上等故障可能造成晶振不起振，使单片机无法工作。当采用外部振荡器时，信号接入(19)脚，(18)脚悬浮。振荡器的12分频为一个机器周期，当外接12 MHz晶振时，一个机器周期为1μs。MCS-51大多数指令为一个机器周期。

在掉电期问RST／VPD引脚如接入备用电源VPD(5 V±0.5 V)，则可保存片内数据。当VCC下降到某一规定值时，VPD便向片内RAM供电。

3.2 D／A转换电路
DAC0832与单片机的连接中对主要功能信号的处理方法如下：
图中DAC0832与AT89C51的连接方式是单缓冲方式。这种单缓冲方式是DAC0832的两个缓冲器同时受控，将CS与XFER相连受控于 AT89C51的P2.0信号，WR1和WR2相连受控于AT89C51的WR信号，由于P2.0连至DAC0832的CS，故该片的地址为FEFFH (无关位取“1”)。

3.3 开关的功能和应用
由于本设计中要用按键控制波形输出，现将各

按键说明如下：
K0～K4分别与AT89C51的P1.0～P1.4相连，依次控制着锯齿波、方波、三角波、梯形波、正弦波的产生。
通过对51单片机进行D／A转换接口扩展，通过对INT0端设置按钮改变20H单元中的内容以调整频率，利用中断与查询相结合的方式进行波形选择，具体可以通过对P1口来设置完成。例P1.0为锯齿波信号选择开关，当加上电源后，自动复位电路开始工作，单片机开始工作。当K0键按下，即想要输出锯齿波时，P1.0为低电平，扫描程序调用锯齿波子程序，产生的数字信号送DAC0832进行数模转换，其输出经运算放大电路后输出锯齿波。
4 软件设计


4.1 正弦波的流程图及子程序


4.2 子程序

5 结 语
该信号源的设计是以MCS-51单片机和DAC0832为核心元件，结合较简捷的外围电路来构建低频信号源。它能产生三角波、正弦波等5种信号，本设计采用硬件和软件相结合，电路较传统的简单且操作方便，具有一定的参考价值。