基于AT89C51單片機的函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計與實現(xiàn)

摘要：本系統(tǒng)利用單片機AT89C51采用程序設(shè)計方法產(chǎn)生波形，再通過D/A轉(zhuǎn)換器DAC0808將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，最終由7SEG-MPS8-CC顯示出來。通過按鍵來控制三種波形的類型選擇、頻率和幅度的變化，并通過數(shù)碼管顯示其各自的類型以及幅度和頻率的大小?？僧a(chǎn)生方波，三角波，正弦波，具有數(shù)字顯示輸出信號頻率和電壓幅值功能，其正弦波、三角波頻率調(diào)節(jié)范圍：0.1-50HZ 輸出幅值：1.0-1.5V，方波頻率調(diào)節(jié)范圍：1Hz-1KHz 輸出幅值：5V。

關(guān)鍵詞：函數(shù)發(fā)生器、單片機、D/A轉(zhuǎn)換器、7SEG-MPS8-CC

1 電路設(shè)計原理介紹

該系統(tǒng)采用AT89C51單片機作為主控制系統(tǒng);采用DAC0808為數(shù)模轉(zhuǎn)換器;采用7SEG-MPS8-CC數(shù)碼管作為顯示器件。

利用單片機AT89C51采用程序設(shè)計方法產(chǎn)生三角波、正弦波、矩形波三種波形，再通過D/A轉(zhuǎn)換器DAC0808將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，最終由7SEG-MPS8-CC顯示出來。通過按鍵來控制三種波形的類型選擇、頻率和幅度的變化，并通過數(shù)碼管顯示其各自的類型以及幅度和頻率的大小。系統(tǒng)大致包括按鍵控制電路部分、數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路部分以及顯示電路部分三部分。

2 主要元件及電路介紹

2.1 AT89C51介紹

AT89C51提供以下標準功能：2K字節(jié)閃速存儲器，128字節(jié)RAM，15根I/O口，兩個16位定時器，一個五向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行口，一個精密模擬比較器以及兩種可選 的軟件節(jié)電工作方式。空閑方停止CPU工作但允許RAM、定時器/計數(shù)器、串行工作口和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM內(nèi)容但振蕩器停止工作并禁止有其它部件的工作到下一個硬件復(fù)位。

2.2 DAC0808數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片介紹

DAC0808是8位數(shù)模轉(zhuǎn)換集成芯片，電流輸出，穩(wěn)定時間為150ns，驅(qū)動電壓±5V，33mW。DAC0808可以直接和TTL，DTL和CMOS邏輯電平相兼容。

2.2 數(shù)碼管介紹

數(shù)碼管是一種半導(dǎo)體發(fā)光器件，其基本單元是發(fā)光二極管。數(shù)碼管按段數(shù)分為七段數(shù)碼管和八段數(shù)碼管，八段數(shù)碼管比七段數(shù)碼管多一個發(fā)光二極管單元（多一個小數(shù)點顯示）;按能顯示多少個“8”可分為1位、2位、4位等等數(shù)碼管;按發(fā)光二極管單元連接方式分為共陽極數(shù)碼管和共陰極數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極（COM）的數(shù)碼管，共陽數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極COM接到+5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時，相應(yīng)字段就點亮，當(dāng)某一字段的陰極為高電平時，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陰極接到一起形成公共陰極（COM）的數(shù)碼管，共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時應(yīng)將公共極COM接到地線GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時，相應(yīng)字段就點亮，當(dāng)某一字段的陽極為低電平時，相應(yīng)字段就不亮。

3 使用說明

本函數(shù)信號發(fā)生器由AT89C51單片機及按鍵、數(shù)模轉(zhuǎn)換及波形輸出等部分構(gòu)成，可產(chǎn)生三種波形，方波，三角波，正弦波，具有數(shù)字顯示輸出信號頻率和電壓幅值功能，其正弦波、三角波頻率調(diào)節(jié)范圍：0.1-50HZ 輸出幅值：1.0-1.5V，方波頻率調(diào)節(jié)范圍：1Hz-1KHz 輸出幅值：5V。

（1）開機：打開電源，機器進入初始化狀態(tài)，此時輸出正弦波。

（2）其中7個按鍵引出的7個線分別接單片機的P1.0—P1.7口，KEY1用來切換輸出波形，初始輸出正弦波，按一次改為輸出三角波，再按一次改為輸出方波，KEY2和KEY3用來調(diào)節(jié)頻率的加1減1，KEY4和KEY5用來調(diào)節(jié)頻率的加0.1減0.1，KEY6和KEY7用來調(diào)節(jié)振幅的加減。當(dāng)按KEY2時輸出波形的頻率增加1，按KEY3時輸出波形的頻率減小1，當(dāng)按KEY4時輸出波形的頻率增加0.1，按KEY5時輸出波形的頻率減小0.1。當(dāng)按KEY6時輸出波形的幅度增加0.1，按KEY7時輸出波形的幅度減小0.1。

參考文獻

[1]周旭欣，周淇.單片機原理及應(yīng)用[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2016.157～275

[2]Guiyun Tian.Foumdation and Application pf Microcontroller[M].北京：高等教育出版社，2018.46～89

作者簡介：胡浩天 2001 男 漢族 江西高安 本科在讀 南昌航空大學(xué) 330063