基于C8051F单片机的低频信号发生器的设计与应用

【摘 要】信号发生器设计以C8051F410单片机为核心，采用串口、定时器、D/A 转换、系统总线应用、输入输出接口等，通过在液晶屏下可视化操作界面下参数化调节信号的幅值、脉宽、频率、持续时间，可以得到任意波形。数据通过串口传给单片机，单片机经过锁存器将数据保存在外部存储器中，通过控制电路启动D/A 转换产生正弦波、三角波。

【关键词】 信号发生器；C8051F；DAC； 液晶显示器

一、引言

8051 系列微处理器基于简化的嵌入式控制系统结构，被广泛应用。C8051Fxxx 系列单片机是完全集成的混合信号系统级芯片，具有与8051 兼容的微控制器内核，与MCS-51 指令集完全兼容。

二、系统原理与组成

系统以C8051F121 单片机为核心，通过串口通信将PC 机中的数据传送到单片机中，然后单片机将所接受的数据存放到128k 的外部存储器中。系统的控制电路启动D/A 转换将外部存储器中的数据转化成模拟信号，生成所需要的波形。波形的幅值、脉宽、频率、持续时间等参数均可以在VB 程序下进行调节，可以实现任意波形的信号发生功能。

三、前期的实验总结

四 低频信号发生器

系统实现信号发生功能设计目标主要包括以下几个方面：

4.1波形的变换

应用数/模转换器（DAC），将一连串数组转换为模拟波形，得到方波、正弦波、三角波。具体可参考实验三。通过中断切换波形，在示波器上显示。

4.2频率的变换

通过系统时钟分频以及采样频率来确定所需要得到的频率。采用中断切换，可观察频率的改变。

4.3 液晶显示器

单片机端软件采用C51 编写。主要完成单片机的初始化、串口通信和DAC 输出设置，单片机的初始化主要是单片机的串口中断打开和系统配置初始化。 通过液晶显示器，实现了与单片机系统的串行通信。通过运行程序，进行中断操作，可在液晶显示器下显示波形、频率的不同值，结合示波器上的波形进行具体分析。

五 软件设计

系统软件设计部分包括单片机端和液晶显示器两个部分。单片机输出端主要是通过串口接受来自采集系统的信号，保存到存储器中，输出电压信号；液晶显示器主要通过程序编写图形界面，接受和传送数据，并且通过改变信号的幅值、脉宽、频率、持续时间等来实现对整个系统的控制。

六 结束语

本文利用C8051F410单片机具有的数/模转换器和内部集成化的数据采集和控制系统中常用的模拟部件和其它数字外设及功能部件，设计了可以获取任意波形的信号发生器。采用了串口通信和D/A 转换，在液晶显示器下方便地读取，通过示波器观察波形电压、幅度、波形等变化。

参考文献：

李光地等，单片机基础， 北京航空航天大学出版社 ，2001.7