一种低频函数信号发生器的制造方法
【专利摘要】本实用新型是一种低频函数信号发生器，主要利用单片机作为核心元件，这个信号发生器的设计中涉及到一个典型的控制过程。通过单片机控制一个模数转换器DAC0832产生所需要的电流，然后使用运算放大器LM324可以将其电流输出线性地转换成电压输出，再将电压经过运算放大器的放大，可以得到足够幅度的信号。通过程序的控制，可以产生一系列有规律的波形。这样一个信号发生装置在控制领域有相当广泛的应用范围。
【专利说明】一种低频函数信号发生器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及机电领域，尤其是涉及一种低频函数信号发生器。
【背景技术】
[0002]信号发生器应用广泛，种类繁多，性能各异，分类也不尽一致。按照频率范围分类 可以分为:超低频信号发生器、低频信号发生器、视频信号发生器、高频波形发生器、甚高频 波形发生器和超高频信号发生器。按照输出波形分类可以分为:正弦信号发生器和非正弦 信号发生器，非正弦信号发生器又包括:脉冲信号发生器，函数信号发生器、扫频信号发生 器、数字序列波形发生器、图形信号发生器、噪声信号发生器等。按照信号发生器性能指标 可以分为一般信号发生器和标准信号发生器。前者指对输出信号的频率、幅度的准确度和 稳定度以及波形失真等要求不高的一类信号发生器。后者是指其输出信号的频率、幅度、调 制系数等在一定范围内连续可调，并且读数准确、稳定、屏蔽良好的中、高档信号发生器。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的在于提出一种低频函数信号发生器，通过程序的控制，可以产 生一系列有规律的波形。这样一个信号发生装置在控制领域有相当广泛的应用范围。
[0004]为了达到上述目的，本实用新型实施例是这样实现的:
[0005]一种低频函数信号发生器，所述的信号发生器包括按键电路、单片机、波形ROM 表、数模转换电路、放大电路、低通滤波电路、波形输出电路与电源电路，按键电路、单片机、 波形ROM表、数模转换电路、放大电路、低通滤波电路、波形输出电路依次连接，电源给整个 信号发生器供电。
[0006]本实用新型具有如下有益效果:
[0007]基于单片机的信号发生器设计，这个信号发生器的设计中涉及到一个典型的控制 过程。通过单片机控制一个模数转换器DAC0832产生所需要的电流，然后使用运算放大器 LM324可以将其电流输出线性地转换成电压输出，再将电压经过运算放大器的放大，可以得 到足够幅度的信号。通过程序的控制，可以产生一系列有规律的波形。这样一个信号发生 装置在控制领域有相当广泛的应用范围。
[0008]不仅采用软硬件结合，软件控制硬件的方法来实现，使得信号频率的稳定性和精 度的准确性得以保证，而且它使用的几种元器件都是常用的元器件，容易得到，且价格便 宜，使得硬件的开销达到最省。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为硬件结构框图。
【具体实施方式】
[0010]下面，结合附图以及【具体实施方式】，对本实用新型做进一步描述。[0011]基于单片机的信号发生器设计，这个信号发生器的设计中涉及到一个典型的控制 过程。通过单片机控制一个模数转换器DAC0832产生所需要的电流，然后使用运算放大器 LM324可以将其电流输出线性地转换成电压输出，再将电压经过运算放大器的放大，可以得 到足够幅度的信号。通过程序的控制，可以产生一系列有规律的波形。这样一个信号发生 装置在控制领域有相当广泛的应用范围。
[0012]不仅采用软硬件结合，软件控制硬件的方法来实现，使得信号频率的稳定性和精 度的准确性得以保证，而且它使用的几种元器件都是常用的元器件，容易得到，且价格便 宜，使得硬件的开销达到最省。
[0013]数字信号可以通过数/模转换器转换成模拟信号，因此可通过产生数字信号再转 换成模拟信号的方法来获得所需要的波形。89C51单片机本身就是一个完整的微型计算 机，具有组成微型计算机的各部分部件:中央处理器CPU、随机存取存储器RAM、只读存储器 ROM、I/O接口电路、定时器/计数器以及串行通讯接口等，只要将89C51再配置键盘及、数 模转换及波形输出、放大电路等部分，即可构成所需的波形发生器，其信号发生器构成系统 框图如下图所示。
[0014]信号发生器包括按键电路、单片机、波形ROM表、数模转换电路、放大电路、低通滤 波电路、波形输出电路与电源电路，按键电路、单片机、波形ROM表、数模转换电路、放大电 路、低通滤波电路、波形输出电路依次连接，电源给整个信号发生器供电。
[0015]设计中主要采用STC89C51型单片机，它具有如下优点:(I)拥有完善的外部扩展 总线，通过这些总线可方便地扩展外围单元、外围接口等。(2)该单片机内部拥有4K字节 的FLASH ROM程序存储器空间和256字节的RAM数据存储空间，完全可以满足程序的要求。 由于该芯片可电擦写，故可重复使用。如果更改程序内容，可将芯片拿下重新烧写。(3)该 单片机与工业标准的MCS - 51型机的指令集和输出引脚兼容。
[0016]89C51是整个波形发生器的核心部分，通过程序的编写和执行，产生各种各样的信 号，并从键盘接收数据，进行各种功能的转换和信号幅度的调节。当数字信号电路到达转换 电路，将其转换成模拟信号也就是所需要的输出波形。
[0017]由于单片机产生的是数字信号，要想得到所需要的波形，就要把数字信号转换成 模拟信号，所以该文选用价格低廉、接口简单、转换控制容易并具有8位分辨率的数模转换 器DAC0832。DAC0832主要由8位输入寄存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换器以及输入控 制电路四部分组成。但实际上，DAC0832输出的电量也不是真正能连续可调，而是以其绝对 分辨率为单位增减，是准模拟量的输出。DAC0832是电流型输出，在应用时外接运放使之成 为电压型输出。
[0018]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。
[0019]第一级运算放大器的作用是将DAC0832输出的电流信号转化为电压信号VI,第二 级运算放大器的作用是将Vl通过反向放大电路-(R2/R1)倍。
[0020]题目要求输出的电压在0-5V可调，而Vl的电压大约是5V，所以Rl选择5K的电 阻，R2选择IOK的电位器，这样最大的输出电压为5* (10/5) =10，最小电压为0，可以实现 题目要求的0-5V。
[0021]在第二个运算放大器的输出端连了一个低通滤波器。如果不加低通滤波器，也能够生成波形，但是产生的信号中毛刺很多，加一个低通滤波器不仅起到的滤波的作用，还起 到了平滑的作用。低通滤波器的截止频率F=l/(2*pi*R3*C6)，这里我们选择R3为100欧 姆电阻，C6为104电容，截止频率F=16KHZ。实验表明，此时的输出波形效果不错。
[0022]通用异步收发器(UART)是一种串行接口，一般微处理器中都包含这种外设接口。 异步串行接口提供了一种简单的途径，使两个器件无需共享同一个时钟信号就能进行通 信。如果再加入一个合适的电平转换器MAX232，串口就能能用在RS232和RS485等网络中 实现通信，或者与计算机的COM端口连接。串口只需两根信号线(RX和TX)即可实现，而且 只要两端器件都采用同样的位格式和波特率，那么它们无需其它任何对方的信息就可以成 功传输数据。
[0023]对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各 种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本实用新型权利要求的保 护范围之内。
【权利要求】
1.一种低频函数信号发生器，所述的信号发生器包括按键电路、单片机、波形ROM表、 数模转换电路、放大电路、低通滤波电路、波形输出电路与电源电路，按键电路、单片机、波 形ROM表、数模转换电路、放大电路、低通滤波电路、波形输出电路依次连接，电源给整个信 号发生器供电。
【文档编号】H03K3/02GK203457124SQ201320381228
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年6月30日 优先权日:2013年6月30日
【发明者】黄聪 申请人:黄聪