基于单片机AT89C52的信号发生器设计

王泓婷 金宝声 陈昊

摘 要：该文利用单片机AT89C52和DAC0832模块设计可以同时产生三角波、方波和正弦波的信号发生器。在单片机的输出端口接DAC0832进行D/A转换，再通过运算放大器进行波形调整，最后输出波形接在波形显示器上显示。

关键词：多路信号发生器 单片机 DAC0832

中图分类号：TN911 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）03（c）-0044-01

1 系统总体设计

该文设计的信号发生器将数字信号以波形的形式显示出来，系统主要包括三大模块：AT89C52主控模块、DAC0832数模转换模块和系统显示模块。AT89C52作为系统的控制中枢，依次决定三路波形信号的选通。通过由按键进行波形的选择从而更换频率，DAC0832进行数据锁存，将数字信号转换成模拟信号，然后经由放大电路将波形信号在显示器上显示出来[1]。

2 波形设计

单片机不能产生平滑的正弦波，而是通过对正弦波的上的每个点取样再用数模转换模块（DAC）输出的，所以要输出正弦波，首先要知道它在某个时刻它的值是多少，于是就要有相应的正弦波表[2]。一般的DAC都是0N的输出，所以还要把表中的值映射到0N的整数空间中，用的方法如是（1-1）：

Y=sin（x）*N/2+N/2 （1-1）

然后再对Y取整。DAC0832数据端口给出的数据范围是0～255，一共256个。前0～127表示是X轴上方的电压值（也可能是下方），128～255是X轴下方的电压值。因此我们可以得到数据端口的数值的具体量，即式（1-2）：

value=128*SIN（360*X/255/360*2*3.14）+128 （1-2）

三角波产生原理：当电压随时间线性增加到一定时间又线性降低时，就形成了三角波。單片机可以输出的数最小为0，最大为255。当输出的值从00000000B线性增加到11111111B，然后从11111111B减小到00000000B时，就可以产生三角波。

方波产生原理：当单片机输出从00000000B直接增加到11111111B时，输出的电压就从低电平变到高电平了。单片机的执行速度很快，于是我们可以将高电平和低电平各保持一段时间，这样就形成了方波。

3 频率设计

设计通过定时器来控制波形的频率，通过输出两点之间的延时功能来实现调频的功能。例如当单片机的晶振频率为24MHZ时，单片机的机器周期为0.5us。对于正弦波，如果需要产生10Hz的正弦波，由于正弦波的取点个数为256个，所以每个点需要的时间为1/10/256秒，选用定时器/计数器T0的方式1来实现，则计数器初值X为：

X=65536（1/10/256*/0.5） （1-3）

4 波形输出

波形要求：正弦波，输出电压值为-5V—+5V，初始频率为10Hz，频率最大值为100Hz，频率调节步进值为10Hz。三角波，输出电压值为-5V—+5V，初始频率为50Hz，频率最大值为500Hz，频率调节步进值为50Hz。方波，输出电压值为-5V—+5V，初始频率为200Hz，频率最大值为2KHZ，频率调节的步进值为200Hz。波形输出时，各种波形的起点，不一定是0，可以是不同值，三个信号的起点也可以分别指定。

图1为基于AT89C52单片机的信号发生器效果图，其中方波频率为200Hz，三角波频率为150Hz，正弦波频率为40Hz。

5 结论

将AT89C52单片机和DAC0832模块结合，设计三角波、方波和正弦波的信号发生器。通过对AT89C52单片机和DAC0832的分析，设计D/A转换电路和按键电路，通过软件设计波形产生程序，最终所设计的信号发生器可以产生三角波、方波和正弦波三种波形。

参考文献

[1] 张占强，孟克其劳.基于Proteus的多波形信号发生器仿真设计[J].电子测量技术，2013，36（3）：15-19.

[2] 陈辉，陈梅，杜静，等.基于AT89C51单片机波形发生器的Proteus设计[J].自动化与仪表技术，2012（3）：51-53.