基于单片机的简易波形发生器的设计

摘 要：波形发生器是随着不断进步的计算机技术和微电子技术在测量仪器中的应用而形成和发展起来的一类新型信号源。产生任意波形通常采用基于数字合成的方法，即先将所需产生信号波形的一个周期若干个样点的幅值的二进制信息存储在波形存储器中，再通过硬件电路依次从波形存储器中读取出来，经D/A转换后得到所需信号波形的输出。

关键词：波形；幅度；频率

1 研究背景及意义

波形发生器亦称函数发生器，作为实验用信号源，是现今各种电子电路实验设计应用中不可缺少的仪器设备之一。传统的信号发生器可由硬件电路搭接而成，但这种电路波形质量差、控制难、可调范围小、电路复杂且体积大，因此在本设计中，采用AT89C52单片机和DAC0832数模转换器制作成数字低频信号发生器，具备价格低、性能高、在低频范围稳定性好、操作方便、体积小、耗电少等优点。

2 系统设计

系统以AT89C52单片机为主控芯片，辅以D/A转换电路、基准电压电路、电流/电压转换电路、按键和波形指示电路、电源等电路。当按下四个按键中的任一个按键，输出端分别输出锯齿波、三角波、正弦波、方波，并且有四个不同颜色的发光二极管分别作为不同波形的指示灯。

2.1 波形输出控制按键电路设计

本设计以键盘的数目来选择键盘最适合的接法，键盘的数目为4个，因此选择接口方案为独立式接法，即每一个I/O口上只接一个按键，按键的另一端接电源或接地，利用单片机读取口的电平高低来判断是否有键按下。在程序中查寻此I/O口的电平状态就可以了解是否有按键动作。基于AT89C52单片机的波形输出控制按键电路的设计如图2所示。

2.2 波形指示电路设计

基于AT89C52单片机的波形指示电路的设计是通过按键控制可产生锯齿波、三角波、正弦波、方波，同时采用四种不同颜色的LED指示其对应的波形。基于AT89C52单片机的波形指示电路的设计如图3所示。

2.3 D/A转换电路的设计

本设计中选用DAC0832芯片，DAC0832由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路构成，为电流输出型D/A转换芯片。在单片机应用系统中，通常需要电压信号，因此在使用时，RFB、IOUT1、IOUT2这3个引脚外接运算放大器LM324，以便将转换后的电流量变换成电压量输出。DAC0832的电压输出电路原理图如图4所示。

3 结论

本设计基于AT89C52单片机，采用数模转换电路（DAC0832）、运放电路（LM324）、按键电路、波形指示电路、晶振电路、复位电路等，产生所需不同信号的低频信号源，其幅度和频率可按要求控制。通过按键编程实现产生锯齿波、三角波、正弦波、方波等，同时用LED显示灯指示对应的波形。本系统设计思路清晰、性能较好，具有一定的实用性。

[参考文献]

[1]胡汉才，主编.单片机原理及接口技术.北京：清华大学出版社，1996.

[2]陆子明，主编.单片机设计与应用基础教程.北京：国防工业出版社，2005.

[3]张友德，主编.单片微型机原理、应用与实践.上海：复旦大学出版社，1992.