基于AT89C51的信號發生器的設計

摘要：為了設計一款結構簡單、性能優良的信號發生器。采用了AT89C51單片機為控制核心。在Proteus下仿真可以產生正弦波、方波、三角波、鋸齒波，而且可以方便地設定輸出信號的頻率及幅度，得到的輸出波形失真度低，頻譜純度高。
關鍵詞：信號發生器；D／A轉換；AT89C51；頻率；幅度

0 引言
在計算機控制技術、電子技術飛速發展的今天，信號發生器的應用越來越廣，對信號發生器的頻率穩定度、頻譜純度、頻率范圍和輸出信號的頻率微調分辨率提出越來越高的要求，普通的頻率源已經不能滿足現代電子技術的高標準要求。國內外紛紛設計制作先進的信號發生器，從實用價值來看，各高校中信號發生器應用極為廣泛，能夠設計出低成本、高精度的信號發生器并推廣使用具有非常重要的意義。
基于單片機的信號發生器的設計，以性價比相對較高的AT89C51單片機為核心，以簡單、廉價的元器件構筑，能夠產生高精度、高純度的方波、三角波、鋸齒波、正弦波，同時可以實現波形自由切換，以及頻率和幅度在線調整。目前購買的信號發生器價格昂貴，功能強大，實際在高校開展實驗過程中用到最多的是低頻函數信號發生器。如果能夠在高校實驗領域應用本文設計的儀器取代它們，將具有重要的實際意義。

1 系統硬件設計
信號發生器的設計涉及到程序固化與存儲能力、電源電路設計、波形選擇電路、時鐘電路與復位電路、波形轉換與電壓放大功能、輸出控制電路等部分。系統總體設計框圖如圖1所示。

其中復位電路通過確定的電壓值啟動復位操作，同時排除瞬間干擾的影響，又有防止MCU在電源啟動和關閉期間的誤操作有效，保證數據安全。輸入電路用于檢測各按鍵與撥動開關的狀態，并通過運算處理實現相應控制，顯示電路用于顯示波形頻率與幅度。DAC0808是系統的核心部分，為使芯片正常工作，必須提供一個基準頻率，可以是晶體振蕩器也可以是高精度振蕩電路。為了使信號輸出有一定的幅度與功率，在波形產生電路后增加放大電路模塊，放大電路可以增加輸出信號的準確度，具有更好的控制特性與準確性。為了對輸出波形進行選擇，由單片機控制多路模擬開關輸入四路信號中的一路。將輸入信號經電路轉換后送入單片機。