简易信号源设计与制作

（日照市技师学院，山东 日照 276800）

一、主要任务

利用8051单片机外接数模转换器和I/V转换电路，通过按键选择输出实验中经常使用到的几种基本信号的波形：方波、锯齿波、正弦波等。方波由8051单片机内部自带的计数器/定时器产生，并由用户通过小键盘选择波形周期。

二、设计要求

（1）设计简易的信号源，实现具有产生正弦波、方波、三角波、锯齿波四种周期性波形的功能。

（2）用按件控制信号波形的选择。

（3）具有波形存储功能。

（4）输出波形的频率范围为100Hz～1MHz（非正弦波频率按10次谐波计算）；重复频率可调，频率步进间隔≤100Hz。

（5）输出波形幅度范围0～5V（峰-峰值），可按步进0.1V（峰-峰值）调整。

（6）具有显示输出波形的类型、重复频率（周期）和幅度的功能。

三、硬件电路设计

硬件结构及原理：其核心由AT89S52单片机和D/A转换电路构成。D/A转换部分包含一片DAC0832数模转换器和一片运放HA11741，用于将EPROM中读出的数字信息转换为模拟量。0832采用单缓冲型接口方式，其传送控制端XFER接地，输入锁存允许端ILE与+5V电源相连，利用一个地址码（P2.6高电平经非门后使为低电平）进行二次输出操作，完成数据的传送和启动转换。第一次操作是P2.6为高电平（即为低电平），WR为低电平（使有效），将P0口数据线上的数据锁存于DAC寄存器的8位数据进行转换，约经过1/2时钟周期后，在输出端（IOUT2，IOUT1）建立稳定的电流输出。运放的作用是将DAC0832输出的模拟电流信号转换为电压波形。

波形的产生是通过单片机系统执行波形发生程序，在其数据线上送出一系列按一定规律变化的数据信息，通过D/A转换器和运算放大器转化为电压信号。

D/A转换部分包含一片DAC0832数模转换器和一片运放UA741，用于将EPROM中读出的数字信息转换为模拟量。

四、单片机流程图如图3.2

n为计数器位数；TC为定时时间；fosc为振荡频率。通过小键盘，由用户键入需要输出方波的周期（周期只能为正数，如1 ms,2 ms,10 ms等，最大为65 ms），在P0口将得到所需的方波波形。

锯齿波、正弦波输出

五、软件设计具体流程图如图3.3

六、总结

本文首先对信号源的组成、分类、应用等进行了介绍，指出信号发生器对我们的生活产生的影响。在对基于单片机的信号产生原理有一定了解的情况下，选择合适的信号发生电路，以单片机为核心，实现单片机与D/A转换、驱动电路相连接，通过编程产生所需要的各种波形。

图3.2 流程图

图3.3 软件框图