89S52单片机和DAC0832制作的低频函数信号发生器的设计

51单片机设计多功能低频函数信号发生器

应用89S52单片机和DAC0832进行低频函数信号发生器的设计。本设计能产生正弦波、锯齿波、三角波和方波。这里着重介绍正弦波和锯齿波的生成原理。

ADC0832的介绍：DAC0832是8分辨率的D/A转换集成芯片。与微处理器完全兼容。这个DA芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到广泛的应用。D/A转换器由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路及转换控制电路构成。

D0~D7：八位数据输入端

ILE：数据允许锁存信号

/CS：输入寄存器选择信号

/WR1：输入寄存器选择信号

/XFER：数据传送信号

/WR2：DAC寄存器的写通选择信号

Vref：基准电源输入端

Rfb：反馈信号输入端

Iout1: 电流输出1

Iout2: 电流输出2

Vcc: 电源输入端

AGND: 模拟地

DGND: 数字地

DAC0832结构：

D0～D7：8位数据输入线，TTL电平，有效时间应大于90ns(否则锁存器的数据会出错)；

ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效；

CS：片选信号输入线（选通数据锁存器），低电平有效；

WR1：数据锁存器写选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。由ILE、CS、WR1的逻辑组合产生LE1，当LE1为高电平时，数据锁存器状态随输入数据线变换，LE1的负跳变时将输入数据锁存；

XFER：数据传输控制信号输入线，低电平有效，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效；

WR2：DAC寄存器选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。由WR1、XFER

的逻辑组合产生LE2，当LE2为高电平时，DAC寄存器的输出随寄存器的输入而变化，LE2的负跳变时将数据锁存器的内容打入DAC寄存器并开始D/A转换。

IOUT1：电流输出端1，其值随DAC寄存器的内容线性变化；

IOUT2：电流输出端2，其值与IOUT1值之和为一常数；

Rfb：反馈信号输入线，改变Rfb端外接电阻值可调整转换满量程精度；

Vcc：电源输入端，Vcc的范围为+5V～+15V；

VREF：基准电压输入线，VREF的范围为-10V～+10V；

AGND：模拟信号地

DGND：数字信号地

DAC0832的工作方式：

根据对DAC0832的数据锁存器和DAC寄存器的不同的控制方式，DAC0832有三种工作方式：直通方式、单缓冲方式和双缓冲方式。本设计选用直通方式。

DAC0832工作时序：

DAC0832内部结构图：

当ILE为1时，只有当/CS、/WR1都为0时输入寄存器才允许输入；当/WR2、/XFER也都为0时，输入寄存器里的信息才能写入DAC寄存器。根据实际电路图我们就可以得到DAC0832工作的时序的程序。如下：

P37=0;

//P37=CS

_n op_();

//P36=WR

P36=0;

P0=val ue; (数据端口信号数值0~255)

P36=1;

_n op_();

P37=1;

硬件电路：

P0口是数据端口，接上拉电阻（其他端口则不用）。电源质量要好，质量越好的电源，芯片工作就越稳定。

从LM358运放输出的电压最大峰峰值就是12V所以在二级运放的放大倍数要注意跟基准电压想匹配，否则输出信号会很容易失真。

正弦波的生成：

DAC0832产生信号的原理可以说是ADC0809AD转换的逆过程，但DAC0832生成的信号是离散的。假设要生成一个Y=Asin(2*pi*f*t)的正弦波。adc0832数据端口给的数据的范围是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）。那么128~255是X轴下方的电压值。那么我们可以得到数据端口的数值的具体量，即value=127sin(2*pi*f*t)+127；假设我在X轴上抽样100个点（0~99），那么value=127sin(pi/50*t)+127; t：

0~99.(这个100位的数组可以用MA TALB生成)。也可以抽样更多的点，抽样的点越多，得到的信号越保真，但信号的频率会有所下降。

抽样的点越少，失真越大，但频率能成大幅度递增。怎么选择，具体情况具体分析。其他的波形也跟正弦波一样。

程序如下：

#include

sbit dac_WR=P3^6;//dac0832的wr端

sbit dac_cs=P3^7;

sbit KEY1=P2^0;

sbit KEY2=P2^1;

bit keyflag;

unsigned char i;

unsigned char code tab[100]={127,135,143,151,159,166,174,181,188,195,202,

208,214,220,225,230,234,238,242,245,248,250,

251,252,253,254,253,252,251,250,248,245,242,

238,234,230,225,220,214,208,202,195,188,181,

174,166,159,151,143,135,127,119,111,103,95,

88,80,73,66,59,52,46,40,34,29,24,

20,16,12,9,6,4,3,2,1,0,1,

2,3,4,6,9,12,16,20,24,29,34,

40,46,52,59,66,73,80,88,95,103,111,119};

void getkey(void)

{

if(KEY1==0)

{ //按键按下后为电电平

RCAP2L+=10; //调节频率

if(CY==1)

{

RCAP2H+=1;

}

}

if(KEY2==0)

{

RCAP2L-=10;

if(CY==1)

{

RCAP2H-=1;

}

}

}

void Timer2_Init()

{

T2CON=0x00;

TH2=(65536-300)/256;

TL2=(65536-300)%256;

RCAP2H=0XFE;

RCAP2L=0XDA; //稳定在50Hz左右EA=1;

ET2=1;

TR2=1;

}

void T0_service() interrupt 1

{

TH0=0XEC;

TL0=0X77;

keyflag=1;

}

void Timer2_service() interrupt 5 {

TF2=0;//清除中断标志位

dac_cs=0;

dac_WR=0;

P1=tab[i];

dac_WR=1;

i++;

dac_cs=1;

if(i==100) i=0;

}

void main()

{

Timer2_Init();

TMOD=0x01;

TH0=0XEC;

TL0=0X77;

EA=1;

ET0=1;

TR0=1;

while(1)

{

if(keyflag)

{

keyflag=0;

getkey();

}

}

}

本程序需注意：按键是低电平有效。定时器2中断发送数据给DAC0832，0832在得到一个数据后生成相应的电压值。所以他的中断时间决定信号的频率，调节它的中断时间就能调节信号的频率。

其他波形的生成，其他的波形也跟正弦波一样，但锯齿波和三角波可以不用查表法，应用加减计算得到就可以得到。

下面介绍的是锯齿波：

#include

#include

sbit DACWR=P3^6;

sbit DACCS=P3^7;

unsigned int i;

void DAC_0832(void)

{

DACCS=0;

DACWR=0;

P0=i;

i+=1; //加以操作得到上升的锯齿波

DACWR=1;

_nop_();

DACCS=0;

if(i==0xff) i=0x7f; //为什么初值是0x7f,其他的行不行。大家自己动手试试。

}

void main(void)

{

i=0x7f;

while(1)

{

DAC_0832();

}

}

DAC0832有着致命的一个缺点就是输出的波形里的含有的频率比较杂乱，常常出现过激的现象。如果你需要精确的信号的话，那么你必须在信号输出端就如滤波器。得到干净的低频函数信号。如果要作为信号源的话最好是能就上一级攻放。效果会好很多。虽然DAC0832不是非常专业的函数信号发生芯片，但是它的输出波形的范围比较广，常常能输出一些，你意想不到得很有意思的信号曲线。

下面发几张示波器观察到得曲线：实验室里手机照的，不是太清晰但还能看。

编者注：最近比较忙很少去查看邮箱，前几天看一下邮箱结果里面有100份邮件是要函数信号发生器的。为了方便大家于是我今天又重新整理了一下，并有实际搭了一遍电路验证特一下。效果还行。但在protues 上仿真不了，得到的是一个不能预料的曲线。没查明原因，如果大家有兴趣，可以研究研究。共同探讨一番。anmko@https://www.360docs.net/doc/0513365790.html,

#include

#include

#include

#define DA0832 XBYTE[0Xa000]

#define uchar unsigned char

#define S1 XBYTE[0X0000]

#define S2 XBYTE[0X2000]

#define S3 XBYTE[0X4000]

uchar code tab[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; uchar code tosin[256]={0x80,0x83,0x86,0x89,0x8d,0x90,0x93,0x96,0x99,0x9c,0x9f,0xa

2,0xa5,0xa8,0xab,0xae,0xb1,0xb4,0xb7,0xba,0xbc,0xbf,0xc2,0xc5

,0xc7,0xca,0xcc,0xcf,0xd1,0xd4,0xd6,0xd8,0xda,0xdd,0xdf,0xe1,0xe3,0xe5 ,0xe7,0xe9,0xea,0xec,0xee,0xef,0xf1,0xf2,0xf4,0xf5

,0xf6,0xf7,0xf8,0xf9,0xfa,0xfb,0xfc,0xfd,0xfd,0xfe,0xff,0xff,0xff,0xff ,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xfe,0xfd

,0xfd,0xfc,0xfb,0xfa,0xf9,0xf8,0xf7,0xf6,0xf5,0xf4,0xf2,0xf1,0xef,0xee ,0xec,0xea,0xe9,0xe7,0xe5,0xe3,0xe1,0xde,0xdd,0xda

,0xd8,0xd6,0xd4,0xd1,0xcf,0xcc,0xca,0xc7,0xc5,0xc2,0xbf,0xbc,0xba,0xb7 ,0xb4,0xb1,0xae,0xab,0xa8,0xa5,0xa2,0x9f,0x9c,0x99

,0x96,0x93,0x90,0x8d,0x89,0x86,0x83,0x80,0x80,0x7c,0x79,0x76,0x72,0x6f ,0x6c,0x69,0x66,0x63,0x60,0x5d,0x5a,0x57,0x55,0x51

,0x4e,0x4c,0x48,0x45,0x43,0x40,0x3d,0x3a,0x38,0x35,0x33,0x30,0x2e,0x2b ,0x29,0x27,0x25,0x22,0x20,0x1e,0x1c,0x1a,0x18,0x16

,0x15,0x13,0x11,0x10,0x0e,0x0d,0x0b,0x0a,0x09,0x08,0x07,0x06,0x05,0x04 ,0x03,0x02,0x02,0x01,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00

,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x01,0x02 ,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x0 7,0x08,0x09,0x0a,0x0b,0x0d,0x0e,0x10,0x11,0x13,0x15

,0x16,0x18,0x1a,0x1c,0x1e,0x20,0x22,0x25,0x27,0x29,0x2b,0x2e,0x30,0x33 ,0x35,0x38,0x3a,0x3d,0x40,0x43,0x45,0x48,0x4c,0x4e

,0x51,0x55,0x57,0x5a,0x5d,0x60,0x63,0x66 ,0x69,0x6c,0x6f,0x72,0x76,0x7 9,0x7c,0x80 };

uchar fun=0,b=0,c=0,d=0,tl,th;

void key1(void);

void key2(void);

void key3(void);

void key4(void);

void judge(void);

void main(void)

{

TMOD=0X01;

TR0=1;

th=0xff;

tl=0xd0;

TH0=th;

TL0=tl;

ET0=1;

EA=1;

while(1)

{

judge();

}

}

void judge(void)

{

uchar line,row,de1,de2,keym;

P1=0x0f;

keym=P1;

if(keym==0x0f)return;

for(de1=0;de1<200;de1++)

for(de2=0;de2<125;de2++){;}

P1=0x0f;

keym=P1;

if(keym==0x0f)return;

P1=0x0f;

line=P1;

P1=0xf0;

row=P1;

line=line+row;/*存放特征键值*/

if(line==0xde)key1();

if(line==0x7e)key2();

if(line==0xbd)key3();

if(line==0x7d)key4();

}

void key1(void) //１键选择发波类型,1为正弦波,2为三角波,3为方波

{

fun++;

if(fun==4)fun=0x00;

}

void key2(void) //２键加大频率

{

tl++;

if(tl==0x1f)th++;

}

void key3(void) //３键减小频率

{

tl--;

if(tl==0x00)th--;

}

void key4(void) //４键显示频率

double t;

int f;

TR0=0;//ＥＴ０的区别

t=(65535-th*256-tl)*0.4;

f=(int)(1000/t);

S3=tab[f%10];

f=f/10;

S2=tab[f%10];

f=f/10;

if(f==0)S1=0;

else S1=tab[f];

TR0=1;

}

void time0_int(void) interrupt 1 //中断服务程序{

TR0=0;

if(fun==1)

{

DA0832=tosin[b]; //正弦波

b++;

}

else if(fun==2) //三角波

{

if(c<128)DA0832=c;

else DA0832=255-c;

c++;

}

else if(fun==3) //方波

{

d++;

if(d<=128)DA0832=0x00;

else DA0832=0xff;

}

TH0=th;

TL0=tl;

TR0=1;