基于MCS-51单片机的高精度低频正弦波电路设计

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基于MCS-51单片机的高精度低频正弦波电路设计
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[摘要]介绍利用 51单片机的内部定时器输出的脉宽调制(PWM)波来实现高精度低频正弦波的方法，并给出对应的硬件电路和C51语言源程序及正弦数据计算方法。
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关键词51 单片机脉宽调制正弦波数模转换.
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* Q6 J& N5 _: M1 b( X0引言
9 k" I+ x$ z6 I6 ^7 R- x* E5 F低失真、高稳定度的低频正弦波(小于100Hz)信号在电力、医学及勘探等领域有着广泛的用途。正弦波发生电路形式多样，从由运算放大器组成的文氏振荡电路到专用函数发生芯片(如ICL8038)，再到现在广泛应用的直接数字频率合成(DDS)芯片。文氏振荡电路外圈元件较多，振荡元件的精度要求高，而且频率、幅度的稳定性比较差，特别在低频段的波形失真比较大。函数芯片一般也是依靠外接的阻容元件充放电产生振荡，附加了频率和失真调整电路，可以通过外部电位器调整频率和失真度，频率的稳定性直接受外部调整元件的影响，目前巳基本被DDS取代。 DDS.芯左应该是目前最好的正弦波器件，它内部集成了数据接口电路、数模转换电路及滤波驱动电路，与单片机接口可以产生稳定、低失真的波形，但占用硬件资源，且价格较高。
本文针对，上述情况，利用常用的51单片机的1个1/O口输出稳定、低失真的低频正弦波的特性，使频率稳定性由单片机外接晶体振荡器判定，失真度由内部程序修正，而且频率越低失真度叮以做得越小。
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1 I, U" Q7 C# \7 _7 [* o% K1设计原理
用单片机(mcu)产生函数波形一般通过集成的数模转换器DAC来实现，按照波形变化往DAC发送相应数据即可在DAC输出端产生模拟波形。采用脉宽调制PWM信号来实现D/A转换也是一种常用的方法，可以用PWM信号产生所需的直流或交流信号。由于常用51单片机没有PWM输出功能，本文利用51单片机的2个定时器T0和T1实现交变PWM输出，经过滤波隔直输出50Hz的正弦波。
PWM信号是一种具有固定周期( T )和不定占空比(t)的数字信号，如图1所示。如果PWM信号的占空比随时间变化，那么通过滤波之后的输出信号将是随幅度变化的模拟信号。因此通过控制PWM信号的占空比，就可以产生不同的模拟信号。
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