基于单片机技术的波形发生器采用单片机设计(3)

　　CS：片选信号输入端（低电平有效），与ILE共同作用，对WR1行控制；
　　ILE：输入寄存器锁存允许信号（高电平有效）。当ILE＝1且＝0，WR1＝0时，8位输入寄存器允许输入数据；
　　WR1：输入寄存器写信号（低电平有效）。只有当ILE＝1，且CS＝0，WR1＝0时，才能对8位输入寄存器的数据进行更新；WR1＝1时，8位输入寄存器的数据被锁定；
　　WR2：DAC寄存器写信号（低电平有效），与XFER一道控制将输入寄存器的数据写入DAC寄存器。当WR2＝0和XFER＝0时，输入寄存器中的数据传送到DAC寄存器中；
　　Iout1：DAC电流输出1端。当输入数字量全都为1时，Iout1为最大值；当输入数字量全都为0时，Iout1为最小值（近似为0）；
　　Iout1：DAC电流输出2端。Iout1＋Iout2＝常数。外接运放时，Iout1接运放的反相输入端，Iout2接运放的同相输入端或模拟地；
　　Rfb：反馈信号输入端，为外部运放提供一个反馈电压。Rfb可由芯片内部提供（可将此端直接接运放输出端）或通过外部电阻再接输出端；
　　Vref：基准电压输入端，要求是一精密电源，电压范围为－10V～+10V；
　　Vcc:：电源电压，一般为+5V～+15V；
　　4硬件系统设计方案
　　单片机波形发生器硬件由微机控制电路和功放电路两部分组成，参见图3和图4微机控制电路由89C51，0832，8279，F032等芯片组成。CPU芯片选用89C51，内部含有4K的EPROM用来存储程序和数据库；8279用于支持键盘和LED显示器，键盘用于控制各种波形的相互转换以及调整波形的频率，显示器用来显示当前的工作状态和波形频率大小。D/A转换电路由DAC0832和两个运算放大器F032组成，DAC0832有3种连接方式：第一种是两极缓冲型，既输入数据经过这两极缓冲器后，送D/A转换电路；第二种是单级缓冲型，输入数据经输入寄存器直接送入DAC寄存器，然后送D/A转换电路；第三种是两个缓冲直接相连，输入数据直接送D/A转换电路进行转换。设计制作的波形发生器采用第三种方法，即直接连接方式，WR1，WR2，CS和XFER接地，ILE和Vcc接+5V电源，89C51的数据输出线直接与DAC0832的数字输入端相连。D/A转换电路可采用单级性输出，也可采用双极输出，该设计采用双级性输出，既经过两个运算放大器F032后，输出电压Uout与输入数字量的关系如表1所示。

　　单片机波形发生器硬件电路图
　　图（3）
　　8279键盘，显示器接口电路框图
　　图（4）
　　有表1可知，当输入数字量D=00H，输入电压Uout=-Vref；当D=80H时，Uout=Vref-1/128Vref.由此可见，波形的最大幅值由D/A的参考电压Vref决定。
　　如需要用本波形发生器驱动大功率负载则必须外接功率放大器，功放电路可采用互补对称功率放大器。
　　5波形软件系统程序设计
　　5.1波形软件程序设计原理：
　　波形发生器的常见波形有方波（矩形波），三角波正弦波等，波形发生器的程序由系统主程序，波形子程序和调频中断子程序组成。系统主程序主要完成系统的原始参数设定，人机接口，波形选择，系统安全等功能。波形子程序分为方波子程序，三角波子程序和正弦波子程序。波形子程序的功能主要包括：波形数字信号的函数生成，延时调解，循环周期和输入等。调频中断子程序的功能是系统在中断状态下实现当前输入波形的频率调解。各程序流程图5—图9
　　程序对系统初始化之后则进入等待状态，等待用户选择波形，然后调用相应的波形子程序，此时则在运算放大器的输出端输出相应的波形信号，同时在显示器上显示相应的波形标志和频率。在波形发生期间，可以按频率调整键（增大键和减小键），此时则执行中断程序，若是“增大键”则减小延时时间，反之则增大延时时间，若一直按此两键之一不放，则频率一直变化，直到不再按此两键为止，并从中断程序返回，继续执行波形发生字程序；在一种波形的发生期内，可以直接选择其他的波形键，此时则调用所选波形的子程序，对波形的调整同上所述。
　　5.2波形软件程序设计
　　波形软件程序设计框图如下图（5）至图（9）：
　　6功能扩展
　　依据上述硬件原理，如在89C51上外接三片D/A转换芯片0832，则可同时产生3路波形输出，对程序只需稍做修改，就可以使3路输出产生相位差为120度的正弦波，即生产三相交流信号。输出的三相交流既可取相电压，也可取线电压，并且其频率可以调节；若外接功放，则输出可以驱动大功率负载（如三相交流伺服电机），这时如要对三相交流电机调数速，则只需调整波形的频率和功放输出的电流（或电压），即实现了三相交流电机的变频调速，波形发生器也就起到了变频起的作用。该单片机电路选用12MHZ晶振，故单片机机器周期为1us，综合分析各种波形的具体情况和软件结构，计算得出各种波形的可调制频率范围为：方波，三角波，正弦波100HZ到20HZ，为了方便快速调制出所需波形的频率，可以在键盘设置一个频率调整键，即100HZ，该键对所有的波形都开放，按一下键疲劳就加100HZ。
　　7结束语
　　这次毕业设计的基本功能都能够得到实现，在这个过程中我多次请教老师和同学，还查阅大量的资料。通过这次毕业设计使我大学四年所学知识大大地提高，通过这次的学习和实践将我已学的知识成系统的得到复习和巩固。使我在以前的学习中不够清晰的概念得以清晰化，同时锻炼和培养了我的动手能力，对自己以后的工作有极大的帮助。这段时间的学习，使我在模拟电路、数字电路和单片机方面的知识得以巩固，并使我真正接触到在系统工程开发的过程中所遇到的实际问题。但在实际的设计开发过程中我也接触到了很多现实与理论知识之间的不同差距，这就需要我把以往的理论学习运用到实践中去。这些经验也使我在以后的学习和工作中能够得到较快适应。同时我也发现自己在实际操作中的不足，这也是我亟需加强的方面。
　　

(责任编辑：一枝笔写作事务所)