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: t! C3 E# x. a; N
[摘要]讨论 了以SST89E564单片机为核心的信号发生器设计，采用单片机外部存储器扩展技术以及DAC接口技术简化硬件设计，软件
6 N6 d- O7 m( Z6 d以查表方式读取波形信号经离散化处理之后的数据，通过D/A转换还原所需的信号波形。7 a4 k1 m- n; e% U
[关键词]单片机 DAC接口 信号发生器
8 g# j# F8 o+ a1 y( k. q
; P, U* ?4 u$ C% }1、硬件组成以及工作过程3 j! a, e- r# Y( y1 D
单片机通过查询存储单元内的波形信号数据，执行波形生成程
& O! y8 L$ i* z5 w7 J序，将不同数字量送往DAC进行转换，输出所需要的信号波形。D /- R8 N& _& q" O* r9 Q' [
A转换电路由DAC0832芯片将数字量转换成模拟量，再通过调节电位8 ]9 I$ W- c$ ?: o
器来改变输出波形的幅度，波形的频率调节LM331完成，采用可编程
3 N; m* w- [4 N芯片8279管理仪器的键盘显示接口。信号发生器工作时，单片机根据
, J# E7 M9 L m( J) Q; u' H7 u键盘输入命令，通过查表获得预先存放在数据存储器中与信号波形相2 S* M* g- N6 A1 g; U8 g
关的数据值，送往D 1 A转换电路，输出一个电压点，如此反复，即. D0 e, ~6 ]0 _% [3 X" I' T
可以获得连续的信号波形，信号发生器的硬件结构框图如图1所示。
4 j# D8 e: x1 a* i: [$ J+ l2、信号产生模块
0 b+ E6 ~" d/ y# x由SST89E564单片机外接LM33I实现V/F转换的基本电路，其9 ?0 @# B E; t2 z5 a) F
功能是产生一个固定频率的方波信号，方波信号为“1”时从数据存储! C/ H: \* u% a7 N3 ?+ @, `$ F3 F
器中读取数据，只须调整方波频率即可得同频率的信号。具体连接如% p4 e: d6 k0 s1 T7 h
图2所示，在电压输入端7脚上增加由R、C,组成的低通滤波电路:( V0 p* M& O( c$ v2 a1 p
在CL、R.原接地端增加了偏移电路:在2脚上增加了一个可调电阻，
# R7 w! f- g* o# g# u用来对基准电流进行调节，以校正输出频率:在输出端3脚上接有一-
0 W; {1 b" }* i+ e+ k8 ] \4 Z个_上拉电阻，因为该输出端是集电极开路输出。LM331 与SST89E564
+ y; k. F0 W3 l W4 G单片机的连接方法十分简单，只须接入定时/计数器输入端。只要选
0 v$ `) Z; E) [% R# z择合适的R、C,且电阻器性能足够好，就能产生固定定频率的信号。
0 n) c B( u+ S8 h: t: O" M5 s+ W3、数模转换模块# z8 @/ O3 t+ j' Z! F2 L
DAC0832工作在单缓冲方式时，WR和XFER固定接地，所以内
2 t) w" p8 ^+ h部第二級寄存器工作在直通状态，DAC0832只有一个寄存器工作，+ a: a4 N8 C7 P$ e& v& X8 n
而对0832的片选端CS和写入端WR进行控制。当CS=0, WR=0时，
6 G2 p8 S. g3 N. O" a6 U输入的数字量送到DAC0832的第1级8位输入寄存器，由于第2级; a$ A5 Q& E4 |; [: K: z
8位DAC寄存器工作在直通状态，则输入的数字量可直接进入8位D' [- p" S% W7 D4 Z
/A转换器转换成模拟电流，然后通过外部运算放大器对总电流求 u; ~4 S2 J6 E& k7 M# f2 d
和变成电压输出。
: l- X8 y' n% q5 x& Z4、幅度调节模块& h4 D P, v. \: k
将DAC0832的基准电压输入Vr设置为+5V，则其满度电压为
7 t. P1 C' F9 j5V， 设计要求输出信号幅度在0~5V可调，因此在电压输出端接-一个1 F7 N0 c6 H% W* I2 `1 k
由运算放大器组成的反相比例器，R2 为一个电位器,V。=- R2/R,xV,,- y* ^5 f# |' U' I' R
V,最大为5V，因此当R,的最大值小于R时调节R,大小，信号幅度- i3 h2 n6 H w$ R* a% l8 _4 w
即可在0~5V之间调节。此电路中如果选择连续可调的电位器，输出
3 h4 s1 l3 T+ U7 _. \信号幅度的调节就是连续的。如果选择线性电位器，则输出信号的幅5 q7 Z7 O& N q+ N5 s3 }
度调节是以- -定间隔步进的。1 t2 Z1 ~ K. |/ L" g, s
5、信号测量与显示模块/ X$ B( U0 _6 t6 H4 i0 X! ]
输出的正弦信号是连续变化的模拟量，如果要实现幅度的显
q. m" b) G( q. F5 W/ k8 { O示，则首先要通过采样和保持电路对连续信号进行离散化，再通过0 V* b6 e$ A! L+ w1 g
A / D转换器对离散的输入信号进行量化，得到幅度和时间均为离散
! D \9 M7 `* ~/ k的数字信号。用数码管进行幅度的显示，需要将A / D转换得到的
' g( F$ M$ {7 c$ O* a" f9 K4 L数值进行相应的处理，通过编程进行数据的处理之后再输出到LED数
% r" {) D; [3 o4 A. W x6 p& `7 c M码管，进行幅度的显示。其中时钟信号CP可以利用单片机的ALE端 n/ K; |2 ~+ u/ W% o" g. a: m% H8 H
口输出的周期脉冲信号得到。整个键盘显示管理由可编程芯片8279) `: z( w* D: U
完成，单片机只需要执行按键中断服务程序，可以腾出更多时间进" f' W2 \& }# B- B0 c) Q
行波形数据处理，使得输出波形更为平滑。5 O8 E" F$ g2 R4 G
6、总结0 n. Q1 i& J b' C
单片机低频信号发生器具有如下特点:较分立元件信号发生器;
. O1 X, [. f, k而言，工作稳定，容易调试;较采用专门DDS芯片的信号发生器而言，
9 L, b. _1 s+ o% L/ o O整体结构简单，成本低廉。通过对仪器软、硬件调试和检测表明，仪% B/ \9 `% n5 f; p2 |
器性能稳定，工作可靠，由于采用了具有ISP功能的SST89E564单片8 i( ^7 w- d+ z
机，可以在线修改片内程序，根据现场需要产生- -些特殊形状的数字3 _7 e% a! F" Q
合成波形，满足特殊试验要求.8 Z! u& _' k6 J, b+ O: w
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" k& k' H* g! o w( G
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附件下载：: a/ G$ p6 B2 I2 |
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发表于 2020-1-20 16:46
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