基于51单片机和DAC0832设计多功能低频函数信号发生器

基于51单片机和DAC0832设计多功能低频函数信号发生器应用89S52单片机和DAC0832进行低频函数信号发生器的设计。本设计能产生正弦波、锯齿波、三角波和方波。这里着重介绍正弦波和锯齿波的生成原理。DAC0832的介绍：DAC0832是8分辨率的D/A转换集成芯片。与微处理器完全兼容。这个DA芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到广泛的应用。D/A转换器由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路及转换控制电路构成。D0~D7：八位数据输入端ILE：数据允许锁存信号/CS：输入寄存器选择信号/WR1：输入寄存器选择信号/XFER：数据传送信号/WR2：DAC寄存器的写通选择信号Vref：基准电源输入端Rfb：反馈信号输入端Iout1:电流输出1Iout2:电流输出2Vcc:电源输入端AGND:模拟地DGND:数字地DAC0832结构：D0～D7：8位数据输入线，TTL电平，有效时间应大于90ns(否则锁存器的数据会出错)；ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效；CS：片选信号输入线（选通数据锁存器），低电平有效；WR1：数据锁存器写选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。由ILE、CS、WR1的逻辑组合产生LE1，当LE1为高电平时，数据锁存器状态随输入数据线变换，LE1的负跳变时将输入数据锁存；XFER：数据传输控制信号输入线，低电平有效，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效；WR2：DAC寄存器选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。由WR1、XFER的逻辑组合产生LE2，当LE2为高电平时，DAC寄存器的输出随寄存器的输入而变化，LE2的负跳变时将数据锁存器的内容打入DAC寄存器并开始D/A转换。IOUT1：电流输出端1，其值随DAC寄存器的内容线性变化；IOUT2：电流输出端2，其值与IOUT1值之和为一常数；Rfb：反馈信号输入线，改变Rfb端外接电阻值可调整转换满量程精度；Vcc：电源输入端，Vcc的范围为+5V～+15V；VREF：基准电压输入线，VREF的范围为-10V～+10V；AGND：模拟信号地DGND：数字信号地DAC0832的工作方式：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。本设计选用直通方式。DAC0832工作时序：DAC0832内部结构图：当ILE为1时，只有当/CS、/WR1都为0时输入寄存器才允许输入；当/WR2、/XFER也都为0时，输入寄存器里的信息才能写入DAC寄存器。根据实际电路图我们就可以得到DAC0832工作的时序的程序。如下：P37=0;//P37=CS_nop_();//P36=WRP36=0;P0=value;(数据端口信号数值0~255)P36=1;_nop_();P37=1;硬件电路：P0口是数据端口，接上拉电阻（其他端口则不用）。电源质量要好，质量越好的电源，芯片工作就越稳定。从LM358运放输出的电压最大峰峰值就是12V所以在二级运放的放大倍数要注意跟基准电压想匹配，否则输出信号会很容易失真。正弦波的生成：DAC0832产生信号的原理可以说是ADC0809AD转换的逆过程，但DAC0832生成的信号是离散的。假设要生成一个Y=Asin(2*pi*f*t)的正弦波。adc0832数据端口给的数据的范围是0~255一共256个。前0~127表示是X轴上方的电压值（也可能是下方）。那么128~255是X轴下方的电压值。那么我们可以得到数据端口的数值的具体量，即value=127sin(2*pi*f*t)+127；假设我在X轴上抽样100个点（0~99）(这个100位的数组可以用MATALB生成)，那么T=100*▽t(▽t是离散间隔),所以f=0.01*1/▽t。抽样时可以抽样更多的点，抽样的点越多，得到的信号越保真，但信号的频率会有所下降。抽样的点越少，失真越大，但频率能成大幅度递增。怎么选择，具体情况具体分析。其他的波形也跟正弦波一样。程序如下：#includereg52.hsbitdac_WR=P3^6;//dac0832的wr端sbitdac_cs=P3^7;sbitKEY1=P2^0;sbitKEY2=P2^1;bitkeyflag;unsignedchari;unsignedcharcodetab[100]={127,135,143,151,159,166,174,181,188,195,202,208,214,220,225,230,234,238,242,245,248,250,251,252,253,254,253,252,251,250,248,245,242,238,234,230,225,220,214,208,202,195,188,181,174,166,159,151,143,135,127,119,111,103,95,88,80,73,66,59,52,46,40,34,29,24,20,16,12,9,6,4,3,2,1,0,1,2,3,4,6,9,12,16,20,24,29,34,40,46,52,59,66,73,80,88,95,103,111,119};voidgetkey(void)//按键进行中断时间的设置，也就是离散间隔▽t的设置{if(KEY1==0){//按键按下后为电电平RCAP2L+=10;//调节频率if(CY==1){RCAP2H+=1;}}if(KEY2==0){RCAP2L-=10;if(CY==1){RCAP2H-=1;}}}voidTimer2_Init(){T2CON=0x00;TH2=(65536-300)/256;TL2=(65536-300)%256;RCAP2H=0XFE;RCAP2L=0XDA;//稳定在50Hz左右,在这里的中断时间就是▽t。EA=1;ET2=1;TR2=1;}voidT0_service()interrupt1{TH0=0XEC;TL0=0X77;keyflag=1;}voidTimer2_service()interrupt5{TF2=0;//清除中断标志位dac_cs=0;dac_WR=0;P1=tab[i];dac_WR=1;i++;dac_cs=1;if(i==100)i=0;}voidmain(){Timer2_Init();TMOD=0x01;TH0=0XEC;TL0=0X77;EA=1;ET0=1;TR0=1;while(1){if(keyflag){keyflag=0;getkey();}}}本程序需注意：按键是低电平有效。定时器2中断发送数据给DAC0832，0832在得到一个数据后生成相应的电压值。所以他的中断时间决定信号的频率，调节它的中断时间就能调节信号的频率。其他波形的生成，其他的波形也跟正弦波一样，但锯齿波和三角波可以不用查表法，应用加减计算得到就可以得到。下面介绍的是锯齿波：#includeat89x52.h#includeintrins.hsbitDACWR=P3^6;sbitDACCS=P3^7;unsignedinti;voidDAC_0832(void){DACCS=0;DACWR=0;P0=i;i+=1;//加以操作得到上升的锯齿波DACWR=1;_nop_();DACCS=0;if(i==0xff)i=0x7f;//为什么初值是0x7f,其他的行不行。大家自己动手试试。}voidmain(void){i=0x7f;while(1){DAC_0832();}}DAC0832有着致命的一个缺点就是输出的波形里的含有的频率比较杂乱，常常出现过激的现象。如果你需要精确的信号的话，那么你必须在信号输出端就如滤波器。得到干净的低频函数信号。如果要作为信号源的话最好是能就上一级攻放。效果会好很多。虽然DAC0832不是非常专业的函数信号发生芯片，但是它的输出波形的范围比较广，常常能输出一些，你意想不到得很有意思的信号曲线。下面发几张示波器观察到得曲线：实验室里手机照的，不是太清晰但还能看。编者注：最近比较忙很少去查看邮箱，前几天看一下邮箱结果里面有100份邮件是要函数信号发生器的。为了方便大家于是我今天又重新整理了一下，并有实际搭了一遍电路验证特一下。效果还行。但在protues上仿真不了，得到的是一个不能预料的曲线。没查明原因，如果大家有兴趣，可以研究研究。