多功能信号发生器(多种方案完成,超全!!)

多功能信号发生器的设计

目录

一.实验总体思路 (2)

二.总体方案设计 (2)

1.方案一 (2)

2.方案二 (2)

3.两种方案对比 (2)

三.主要元器件介绍 (2)

1.STC89C51单片机 (2)

2. DAC0832 DA转换芯片 (3)

3. AD9851芯片 (4)

(1)AD9851芯片介绍 (5)

（2）AD9851模块介绍 (5)

四.实验内容 (6)

1.方案一：利用DAC0832转换芯片 (6)

（1）硬件设计 (6)

a.电路说明 (6)

b.幅值可调实现 (6)

（2）软件设计 (6)

(1)程序原理 (6)

(2)程序内容 (7)

（3）实验结果 (12)

（4）实验中发现的问题及解决方案 (13)

(1)给LM358的供电方式 (13)

(2)频率误差较大 (15)

2.方案二：利用AD9851 芯片 (16)

（1）硬件设计框图 (16)

（2）软件设计 (17)

a.程序原理 (17)

b.程序内容 (18)

（3）实验结果 (20)

（4）实验中发现的问题及解决方案 (21)

五.心得体会 (21)

一．实验总体思路

本实验基于51单片机的最小控制系统，通过控制外围与其相连的芯片来生成方波，正弦波，三角波，锯齿波四种波形，经过对外围控制信号的处理实现改变波形的形状，频率，幅度以及占空比等多种功能。

二．实验方案设计

1.方案一：先对正弦波、三角波、方波信号采样，将这些采样信号以数字量的形式存放在单片机中。通过单片机对按键信号的处理，改变波形的形状，频率，占空比，然后通过DA转换芯片转换成对应波形的模拟量输出，其中可通过可变电阻改变VREF的值来调整幅度。

2.方案二：用单片机控制AD9851模块输出高频波形，通过按键的控制可以精确改变波形的频率。

3.两种方案对比：方案一软硬件结合，硬件成本低，软件起点低，优化型相对比较好，容易实现，且满足设计要求。但是生成的波形频率较低，且与理论值有较大的误差，不容易对频率进行精确的调控。方案二可以生成高达30MHz的正弦波，并且能够精确到1HZ，可以对频率进行精确的调控。但是，芯片成本较高是其最大的缺点。

三．主要元器件介绍

1.STC89C51单片机:如果按功能划分，它由8个部件组成，即微处理器

（CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM/EPROM）、I/O口（P0口、P1口、P2口、P3口）、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器（SFR）的集中控制方式。

各功能部件的介绍：

1）数据存储器（RAM）：片内为128个字节单元，片外最多可扩展至64K 字节。

2）程序存储器（ROM/EPROM）：ROM为4K，片外最多可扩展至64K。

3）中断系统：具有5个中断源，2级中断优先权。

4）定时器/计数器：2个16位的定时器/计数器，具有四种工作方式。

5）串行口：1个全双工的串行口，具有四种工作方式。

6）特殊功能寄存器（SFR）共有21个，用于对片内各功能模块进行管理、监控、监视。

7）微处理器：为8位CPU，且内含一个1位CPU（位处理器），不仅可处理字节数据，还可以进行位变量的处理。

8）四个8位双向并行的I/O端口，每个端口都包括一个锁存器、一个输出驱动器和一个输入缓冲器。这四个端口的功能不完全相同。

A、P0口既可作一般I/O端口使用，又可作地址/数据总线使用；

B、P1口是一个准双向并行口，作通用并行I/O口使用；

C、P2口除了可作为通用I/O使用外，还可在CPU访问外部存储器时作高八位地址线使用；

D、P3口是一个多功能口除具有准双向I/O功能外，还具有第二功能。

控制引脚介绍：

1）电源：单片机使用的是5V电源，其中正极接40引脚，负极（地）接2 0引脚。

2）时钟引脚XTAL1、XTAL2时钟引脚外接晶体与片内反相放大器构成了振荡器，它提供单片机的时钟控制信号。时钟引脚也可外接晶体振荡器。

振蒎电路：单片机是一种时序电路，必须提供脉冲信号才能正常工作，在单片机内部已集成了振荡器，使用晶体振荡器

3）RST：当振荡器运行时，在此引脚外加上两个机器周期的高电平将使单片机复位（RST）。我们在此引脚与VCC之间连接一个约8.2千欧的下拉电阻，与引脚之间连接一个约10微法的电容，以保证可靠复位。在单片机正常工作时，此引脚应为≤0。5V低电平。

4）ALE：当访问单片机外部存储器时ALE（地址锁存允许）输出脉冲的负跳沿用于16位地址的底8位的锁存信号。即使不访问外部锁存器，ALE端仍有正脉冲信号输出，此频率约为时钟振荡器的1/6。但是每当访问外部数据存储器时，在两个机器周期中ALE只出现一次，即丢失一个ALE脉冲。因此，严格来说，用户不能用ALE做时钟源或定时。ALE端可以驱动8个TTL负载5）/PSEN（29脚）：此脚的输出是单片机访问外部程序存储器的读选通信号。在由外部程序存储器取指令（或常数）期间，每个机器周期PSEN两次有效。但在此期间，每当访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号不出现。/PS EN可以驱动（吸收或者输出电平）8个LSTTL负载。

6）/EA/VPP（31脚）：当EA端保持高电平时，单片机访问内部存储器，但在PC值超过0FFFH时，讲自动转向执行外部存储器内的程序。当/EA保持低电平时，则只访问外部程序存储器，不管是否有内部存储器。

2.DAC0832 DA转换芯片：是数字量到模拟量转换的关键一步，它主要

是以模拟电流的形式输出（芯片的11脚和12脚）。然后还需要一步放大才有模拟的电压量输出，得到我们想要的波形。

根据对DAC0832的数据锁存器和DAC寄存器的不同的控制方式，DAC0832有三种工作方式：直通方式、单缓冲方式和双缓冲方式。

DAC0832引脚功能电路应用原理图DAC0832是采样频率为八位的D/A转换芯片，集成电路内有两级输入寄存器，使DAC0832芯片具备双缓冲、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