可编程正弦波信号发生器电路图 为了能够产生一个可程控的、且具有一定幅度、频率精度高、波形失真小的正弦波，这里采用了一种新方法一离散存储法来实现。 原理电路图如图所示。由8031单片机电路、信号产生部分、开发应用部分组成。信号产生部分包括柔性计数器、只读存储器、D/A转换器、放大滤波器；开发应用部分包括地址锁存器、只读存储器、扩展I/O口。 1、8031附属电路 XTAL1、XTAL2为单片机8031内部振荡电路的引出脚。外接作为反馈元器件的晶体、电容--并联谐振回路构成自激振荡器，输出时钟脉冲。安装时，晶体、电容应尽量靠近单片机芯片，以减小寄生电容，更好地保证振荡器的工作稳定性。 P3口是一个双向I/O口，有8位（P3.0～P3.7）。在MCS-51中，有8个引脚还用于专门功能，这些功能如下表。 串行接口RS232是一个全双工通信接口，能同时进行接收和发送。若只能发送或接收的称为单工；若可以发送和接收，但不能同时进行的，称为半双工。 RESET是复位引脚。5.1k电阻为下拉电阻，复位开关控制片内复位电路的工作。 2、信号产生部分 信号产生部分中，柔性计数器是个新内容，下面单独进行介绍。 （1）、柔性计数器:由74LS273 8D锁存器和2732 EPROM程序存储器组成。8D锁存器的8位D触发器用作状态寄存器，并提供计数器的输出信号。2732EPROM用作产生反馈函数。在时钟脉冲未到来前，D触发器处于某一输出状态，并选中2732EPROM的某一存储单元；当8031的P1.7端输出一个CP时钟脉冲时，该存储单元中的数据便送到D触发器，使74LS273变为新的状态，接着又选中2732EPROM 新的存储单元；如此反复地进行。当计数器出现自启动时，解决的办法是将那些不应出现的计数输出所对应的EPROM存储单元都写入0000.这样，无论进入那一个非正常状态，下一个CP总能自动地使计数器恢复到正常工作状态。  $show_page$ 柔性计数器具有下列优点： a、可实现多种计数功能，硬件电路却不需变动，而是由EPROM中的编码决定某种具体功能。 b、较易实现某些特殊功能。 c、电路功能较难剖析，保密性较好。 （2）、工作原理：根据测试系统的要求，由8031单片机先对要产生的正弦波形进行离散化求值。再按一定的比特（bit）取整数，由8031的P1.6～P1.3输出存放到2732 EPROM 中。存储器可分段存储波形的离散函数值；再由8031计算出定时时间，控制相应的脉冲，这些脉冲控制柔性计数器的循环，计数器每次计数的结果作为2732 EPROM 的输入地址。 EPROM输入的高四位A11、A10、A9、A8作为地址选择。当选择64等分时，其存储内容正好对应于64个等分点，柔性计数器也选择64次计数，这样每次计数输出的内容作为EPROM的输入值。对应每一个EPROM的输入，如输入为20H，硬件应会自动在内部查找地址的20H单元。在地址为20H单元中，存放的是对应于等分点为20H时的函数值，Y=sin360X/64. 每一个存储单元存放的是经过扩大后的16进制数，因此，EPROM输出到D/A转换器的也就是该扩大值Y'，Y'=127Y+127.此关系式是考虑到正弦波的负半周在进行放大时，必然会导致存储单元中要存放负整数，这是不允许的。由于扩大数据倍数为127，于是采用先将正弦波整个都提高127，这样就可使所有数据都不出现负值，从而保证了EPROM的正常工作。EPROM相应的地址单元输出一个对应的离散函数值送入DAC 0832.转换器采用完全直通方式，使内部两级寄存器的输出都跟随输入数据变化，工作速度较快。输入的数字量可直接进入8位转换器转换成模拟电流，再通过A1运算放大器对总电流求和并变成模拟信号电压。然后经过电压运算放大器和帕型滤波器，用以消除DAC 0832转换过程中产生的尖峰干扰和毛刺，便可输出所需要的正弦波信号。 本信号发生器在10Hz～1kHz范围内的频率可精确程控，波形失真度小于2%（采用示波器观测波形时，能观察出的波形失真度一般在5%以上。） 在测试过程中，若要增大输出正弦信号的幅度，可再增加运算放大器的级数。若对帕型滤波后的波形还不够满意，可以接入一级采样保持电路。采样保持电路的输出只响应每次D/A转换输出的最终值，从而滤除了转换过程中产生的干扰和毛刺。 本仪器具有自动检测功能。当使用写入命令写入EPROM时，每写完一个单元后，立即可读出该单元的内容。若发现读出内容和写入的不符，会即刻停止。在2732存储器中，可分段存储多种波形函数，通过选择高位地址，可控制得到所需要的波形，如锯齿波、正弦波、三角波等。  （3）、开发应用部分（控制部分） 8031的数据总线口P0还兼作外部存储器（2764）的低8位地址线，于是只能分时用作地址线，放采用地址锁存器（74LS373）锁存。只有当地址锁存信号（ALE）的下降沿来到时，地址输出才有效，所以74LS373的使能端G和8031的ALE相连，其输出允许端OE'接地。 P0口是单片机应用系统中快用最为频繁的通道口。数据总线要和74LS373、2764、8155相连接，而在同一瞬间内只能选通其中的一个芯片，这时总线传递的数据只对选通的芯片有效。芯片的片选端由地址总线控制。 8031的片外取指信号PSEN'和EPROM的输出允许端相连接。读取片外程序存储器（2764）中的指令或数据。8031的P0口可直接用于外部存储器的数据进行读/写传送。片选端CE'由8031的高地址线控制。8155扩展I/O口是可编程的并行I/O扩展接口芯片，具有扩展其它外围功能电路的复合功能。在8031单片机中虽然有四个I/O口，但可供用户使用的I/O四只有P1口和部分P3口。因此，在开发应用系统中需要进行I/O口的扩展。所以利用8155扩展I/O口，以便实现单片机通过通用接口母线GPIB系统对显示器、打印机、键盘和驱动开关等的控制。 8155的片选端CE'极其内部RAM的选择端IO/M'由8031的高位址线控制。当IO/M'=0时，选择8155的I/O接口。本信号发生器通过GPIB、PS232接口可方便地接到自动化测试系统中。 |
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