模拟信号源

基于proteus仿真

——模拟信号源

一、需求分析：

作为一名电子专业的学生，模拟信号源是必不可少的。在模拟电路实验中，需要一个正弦信号源来测量三极管的放大倍数，在数字电路实验中，需要一个方波信号源来测试某一芯片的逻

辑功能。课堂上实验应用是一方面，在平时学习中，我们或多

或少的需要一个信号源来辅助我们的电路设计。实验室中配备

的信号源功能强大，但价格昂贵，难以维护。因此，如果能自

己制作一个简易的信号源，不仅能方便我们的学习，而且可以

把我们所学知识应用于实践。所以模拟信号源的前景是很广阔

的。

二、系统设计：

可以产生模拟信号的方法很多。一是我们可以用运算放大器、电阻、电容构成自激振荡回路来产生各种波形，二是我们可以用555构成多谐振荡器产生一个方波，然后设计各种性能的滤波器来获取我们需要的波形。另外，当我们所需要信号源频率不太高时，可以用D/A 转换的方法来产生各种波形。前两种方法较为复杂。第三种方案，较易实现，而且可以数字显示频率，按键选择频率。因此选用第三种方案.

以下是系统的结构图：

该方案可以产生1—10HZ的正弦波、方波和三角波。可以用按键选择波形和调整频率，并用数码管显示波形的频率。

单片机选用AT89C51。D/A转换芯片选用ADC0832，它是一种具有两个输入数据寄存器的8位D/A转换器，能直接与MCS-51单片机相连，不需要其他的I/O口接口芯片。其主要指标如下：

（1）分辨力为8位

（2）电流稳定时间为1s

（3）具有两个数据寄存器，可双缓冲，单缓冲或是直接数字接入。

（4）单一供电。

按键部分有四个按键，key1—key3为波形选择按键，key4为

频率调整按键。

显示部分为两个数码管，采用动态扫描方式显示频率。三、详细设计

硬件部分：

1、D/A转换：

DAC0832控制信号线ILE、WR1、XFER、WR2接有效电平，CS接单片机的P3.5口。采用直通型接口的方法，通过P3.5的电平来控制0832的片选。参考电压接5v（在实际中应接一个高稳定的电源，参考电压直接影响输出电压的精度）。0832的数据总线接P2口。

以下是0832的输出接口电路图：

第一级电路中，Iout1接LM324反向输入端，Iout2接运放同向输入段，并接地，Rfb接运放输出。构成单极性输出电路，把0832输出的电流信号转换为电压。输出的电压为V o=-Vn*Rf/R, 其中Vn为参考电压，Rf为0832内部的反馈电阻，R为接入电阻网络阻值。第二级电路是负反馈放大电路，增大电压值和。（该图为0832datasheet 标准接法）。特别要注意的是LM324必须是双电源供电，否则信号底部会出现失真，在仿真中运放负极电压最大值为-5v。

2、显示部分：

P1口接74hc573的输入端，74hc573的输出段接数码管的段选。74hc573是8位的锁存器，在这里它的控制信号接有效电平，它主要作用是增大输入数码管的电流。P3.6 P3.7接数码管1和2的位选.

3.按键部分：

4个触发式按键一端接地，另一端分别接P3.0—P3.3。前三个按键选择波形，后一个调整频率。

2、软件设计及程序流程图：

主函数流程图：

（注：频率初值为1HZ，当key4按到11下时频率返回1。如此循环。）

程序的主要思想是：在程序中定义了三种波形的幅值抽样数组（可以在matlab中用linspace函数实现），在选择了波形和频率时，定时器按一定时间间隔送数据，在输出端就会再现抽样数组的幅值波形，因为每个幅值间隔很短，因此可以近似模拟波形。

在程序设计中每一个波形的幅值抽样数组个数为256个（其中正弦数组通过特定软件生成，因为方波和三角波的幅值特殊性，可以定义指针来实现，但那样增加了中断函数的执行时间，因此没有采用）。设中断时间为t，信号频率为freq，则有如下关系：t=1/（256*freq）。在实际中采用12M晶振，一个时钟周期为1us，因此送入定时器的初值n=3906/freq。当freq为1时，n为3906. 但当freq很大时，n很小，当中断时间和时钟周期差不了多少的时候会产生很大的误差，在仿真中最大频率为65Hz。

子程序流程图：

1波形选择函数流程图： 2显示子