本文介绍基于51单片机的dds函数信号发生器的设计。系统大致包括信号发生部分、数/模转换部分以及液晶显示部分三部分,通过程序设计方法产生锯齿波、正弦波、三角波、矩形波四种波形,通过按键来控制四种波形的类型选择、频率变化,并通过液晶屏1602显示其各自的类型以及频率值。
总体系统设计
该系统采用单片机作为数据处理及控制核心,由单片机完成人机界面、系统控制、信号的采集分析以及信号的处理和变换,采用按键输入,利用液晶显示电路输出数字显示的方案。将设计任务分解为按键电路、液晶显示电路等模块。下图为系统的总体框图
总体方框图
硬件实现及单元电路设计
振荡电路
单片机内部有一个高增益、反相放大器,其输入端为芯片引脚xtal1,其输出端为引脚xtal2。通过这两个引脚在芯片外并接石英晶体振荡器和两只电容(电容和一般取30pf)。这样就构成一个稳定的自激振荡器。
振荡电路脉冲经过二分频后作为系统的时钟信号,再在二分频的基础上叁分频产生ale信号,此时得到的信号时机器周期信号。振荡电路如下图所示:
振荡电路
复位电路设计
复位操作有两种基本形式:一种是上电复位,另一种是按键复位。按键复位具有上电复位功能外,若要复位,只要按图中的reset键,电源vcc经电阻r1、r2分压,在reset端产生一个复位高电平。上电复位电路要求接通电源后,通过外部电容充电来实现单片机自动复位操作。上电瞬间reset引脚获得高电平,随着电容的充电,rerst引脚的高电平将逐渐下降。rerst引脚的高电平只要能保持足够的时间(2个机器周期),单片机就可以进行复位操作。按键复位电路图如下图所示。
复位电路
波形产生模块设计
由单片机采用编程方法产生四种波形、通过da转换模块dac0832在进过滤波放大之后输出。
其电路图如下图:
波形产生电路
如上图所示,单片机的p0口连接dac0832的八位数据输入端,dac0832的输出端接放大器,经过放大后输出所要的波形。dac0832的为八位数据并行输入的,其结构图如下图:
dac0832的内部结构
显示模块的设计
通过液晶1602显示输出的波形、频率。1602的八位数据端接单片机的p0口,其使能端rs、e分别接单片机的p3.5、p3.4。通过软件控制液晶屏可以显示波形的种类以及波形的频率。
其电路图如下图:
液晶显示
键盘显示模块的设计其连接电路图如下图:
键盘显示
软件设计流程
本系统采用stc89c52单片机,用编程的方法来产生四种波形,并通过编程来切换四种波形以及波形频率的改变。
具体功能有:
(1)各个波形的切换;
(2)各种参数的设定;
(3)频率增减等。
软件调通后,通过编程器下载到stc89c52芯片中,然后插到系统中即可独立完成所有的控制。
软件的流程图如下图:
程序流程图
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