基于51单片机的DDS函数信号发生器的设计 - 全文

本文介绍基于51单片机的DDS函数信号发生器的设计。系统大致包括信号发生部分、数/模转换部分以及液晶显示部分三部分，通过程序设计方法产生锯齿波、正弦波、三角波、矩形波四种波形，通过按键来控制四种波形的类型选择、频率变化，并通过液晶屏1602显示其各自的类型以及频率值。

总体系统设计

该系统采用单片机作为数据处理及控制核心，由单片机完成人机界面、系统控制、信号的采集分析以及信号的处理和变换，采用按键输入，利用液晶显示电路输出数字显示的方案。将设计任务分解为按键电路、液晶显示电路等模块。下图为系统的总体框图

总体方框图

硬件实现及单元电路设计

振荡电路

单片机内部有一个高增益、反相放大器，其输入端为芯片引脚XTAL1，其输出端为引脚XTAL2。通过这两个引脚在芯片外并接石英晶体振荡器和两只电容（电容和一般取30pF）。这样就构成一个稳定的自激振荡器。

振荡电路脉冲经过二分频后作为系统的时钟信号，再在二分频的基础上叁分频产生ALE信号，此时得到的信号时机器周期信号。振荡电路如下图所示：

振荡电路

复位电路设计

复位操作有两种基本形式：一种是上电复位，另一种是按键复位。按键复位具有上电复位功能外，若要复位，只要按图中的RESET键，电源VCC经电阻R1、R2分压，在RESET端产生一个复位高电平。上电复位电路要求接通电源后，通过外部电容充电来实现单片机自动复位操作。上电瞬间RESET引脚获得高电平，随着电容的充电，RERST引脚的高电平将逐渐下降。RERST引脚的高电平只要能保持足够的时间（2个机器周期），单片机就可以进行复位操作。按键复位电路图如下图所示。

复位电路

波形产生模块设计

由单片机采用编程方法产生四种波形、通过DA转换模块DAC0832在进过滤波放大之后输出。

其电路图如下图：

波形产生电路

如上图所示，单片机的P0口连接DAC0832的八位数据输入端，DAC0832的输出端接放大器，经过放大后输出所要的波形。DAC0832的为八位数据并行输入的，其结构图如下图：

DAC0832的内部结构

显示模块的设计

通过液晶1602显示输出的波形、频率。1602的八位数据端接单片机的P0口，其使能端RS、E分别接单片机的P3.5、P3.4。通过软件控制液晶屏可以显示波形的种类以及波形的频率。

其电路图如下图：

液晶显示

键盘显示模块的设计其连接电路图如下图：

键盘显示

软件设计流程

本系统采用STC89C52单片机，用编程的方法来产生四种波形，并通过编程来切换四种波形以及波形频率的改变。

具体功能有：

（1）各个波形的切换；

（2）各种参数的设定；

（3）频率增减等。

软件调通后，通过编程器下载到STC89C52芯片中，然后插到系统中即可独立完成所有的控制。

软件的流程图如下图：

程序流程图