波形发生器原理图+电路图+程序

　　在工作中，我们常常会用到波形发生器，它是使用频度很高的电子仪器。现

　　在的波形发生器都采用单片机来构成。单片机波形发生器是以单片机核心，配相

　　应的外围电路和功能软件，能实现各种波形发生的应用系统，它由硬件部分和软

　　件部分组成，硬件是系统的基础，软件则是在硬件的基础上，对其合理的调配和

　　使用，从而完成波形发生的任务。

　　波形发生器的技术指标：

　　（1） 波形类型：方型、正弦波、三角波、锯齿波；

　　（2） 幅值电压：1V、2V、3V、4V、5V；

　　（3） 频率值：10HZ、20HZ、50HZ、100HZ、200HZ、500HZ、1KHZ；

　　（4） 输出极性：双极性

　　操作设计

　　1、 机器通电后，系统进行初始化，LED在面板上显示6个0，表示系统处于初始状态，等待用户输入设置命令，此时，无任何波形信号输出。

　　2、 用户按下“F”、“V”、“W”，可以分别进入频率，幅值波形设置，使系统进入设置状态，相应的数码管显示“一”，此时，按其它键，无效；

　　3、 在进入某一设置状态后，输入0~9等数字键，（数字键仅在设置状态时，有效）为欲输出的波形设置相应参数，LED将参数显示在面板上；

　　4、 如果在设置中，要改变已设定的参数，可按下“CL”键，清除所有已设定参数，系统恢复初始状态，LED显示6个0，等待重新输入命令；

　　5、 当必要的参数设定完毕后，所有参数显示于LED上，用户按下“EN”键，系统会将各波形参数传递到波形产生模块中，以便控制波形发生，实现不同频率，不同电压幅值，不同类型波形的输出；

　　6、 用户按下“EN”键后，波形发生器开始输出满足参数的波形信号，面板上相应类型的运行指示灯闪烁，表示波形正在输出，LED显示波形类型编号，频率值、电压幅值等波形参数；

　　7、 波形发生器在输出信号时，按下任意一个键，就停止波形信号输出，等待重新设置参数，设置过程如上所述，如果不改变参数，可按下“EN”键，继续输出原波形信号；

　　8、 要停止波形发生器的使用，可按下复位按钮，将系统复位，然后关闭电源。

　　硬件组成部分

　　通过综合比较，决定选用获得广泛应用，性能价格高的常用芯片来构成硬件电路。单片机采用MCS-51系列的89C51（一块），74LS244和74LS373（各一块），反相驱动器 ULN2803A（一块），运算放大器 LM324（一块）

　　波形发生器的硬件电路由单片机、键盘显示器接口电路、波形转换（D/ A）电路和电源线路等四部分构成。

　　1.单片机电路

　　功能：

　　形成扫描码，键值识别，键功能处理，完成参数设置；

　　形成显示段码，向LED显示接口电路输出；

　　产生定时中断；

　　形成波形的数字编码，并输出到D/A接口电路；

　　如电路原理图所示： 89C51的P0口和P2口作为扩展I/O口，与8255、0832、74LS373相连接，可寻址片外的寄存器。单片机寻址外设，采用存储器映像方式，外部接口芯片与内部存储器统一编址，89Ｃ51提供16根地址线P0（分时复用）和P2，P2口提供高8位地址线，P0口提供低8位地址线。P0口同时还要负责与8255，0832的数据传递。P2.7是8255的片选信号，P2.6是0832（1）的片选，P2.5是0832（2）的片选，低电平有效，P0.0、P0.1经过74LS373锁存后，送到8255的A1、A2作，片内A口，B口，C口，控制口等寄存器的字选。89C51的P1口的低4位连接4只发光三极管，作为波形类型指示灯，表示

　　正在输出的波形是什么类型。

　　单片机89C51内部有两个定时器/计数器，在波形发生器中使用T0作为中断源。不同的频率值对应不同的定时初值，定时器的溢出信号作为中断请求。

　　控制定时器中断的特殊功能寄存器设置如下：

　　定时控制寄存器TCON＝（０００１００００）

　　工作方式选择寄存器（TMOD）＝（００００００００）

　　中断允许控制寄存器（IE）＝（１０００００１０）

　　2、键盘显示器接口电路

　　功能：驱动6位数码管动态显示；

　　提供响应界面；

　　扫面键盘；

　　提供输入按键。

　　由并口芯片8255，锁存器74LS273，74LS244，反向驱动器ULN2803A，6位共阴极数码管（LED）和4×4行列式键盘组成。8255的C口作为键盘的I/O接口，C口的低4位输出到扫描码，高4位作为输入行状态，按键的分布如图所示。8255的A口作为LED段码输出口，与74LS244相连接，B口作为LED的位选信号输出口，与ULN2803A相连接。8255内部的4个寄存器地址分配如下：控制口：7FFFH ， A口：7FFFCH ， B口：7FFDH ， C口：7FFEH

　　3、D/A电路

　　功能：将波形样值的数字编码转换成模拟值；

　　完成单极性向双极性的波形输出；

　　构成由两片0832和一块LM324运放组成。0832（1）是参考电压提供者，单片机向0832（1）内的锁存器送数字编码，不同的编码会产生不同的输出值，在本发生器中，可输出1V、2V、3V、4V、5V等五个模拟值，这些值作为0832（2）的参考电压，使0832（2）输出波形信号时，其幅度是可调的。0832（2）用于产生各种波形信号，单片机在波形产生程序的控制下，生成波形样值编码，并送到0832（2）中的锁存器，经过D/A转换，得到波形的模拟样值点，假如N个点就构成波形的一个周期，那么0832（2）输出N个样值点后，样值点形成运动轨迹，就是波形信号的一个周期。重复输出N个点后，由此成第二个周期，第三个周期……。这样0832（2）就能连续的输出周期变化的波形信号。运放A1是直流放大器，运放A2是单极性电压放大器，运放A3是双极性驱动放大器，使波形信号能带得起负载。

　　地址分配：0832（1）：DFFFH　，0832（2）：BFFFH

　　4、电源电路：

　　功能：为波形发生器提供直流能量；

　　构成由变压器、整流硅堆，稳压块7805组成。220V的交流电，经过开关，保险管（1.5A/250V），到变压器降压，由220V降为10V，通过硅堆将交流电变成直流电，对于谐波，用4700μF的电解电容给予滤除。为保证直流电压稳定，使用7805进行稳压。最后，＋5V电源配送到各用电负载。