基于AT89S51单片机的PWM专用信号发生器设计
浅谈利用单片机设计PWM脉冲信号发生器
浅谈利用单片机设计PWM脉冲信号发生器摘要脉冲宽度调制（PWM）在电子技术领域中应用十分广泛，但是利用模拟电路实现脉宽调制功能十分复杂、不经济。
随着微处理器的发展，运用数字输出方式去控制实现PWM的功能就变得简单快捷，本文就如何利用89S52单片机软件编程设计出周期一定而占空比可调的脉冲波，也就是实现PWM功能进行设计，它可以代替模拟电路的PWM脉冲信号发生器。
关键词单片机 PWM 数字控制PWM是脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation）的英文缩写，它是开关型稳压电源中按稳压的控制方式分类中的一种，而脉宽宽度调制式（PWM）开关型稳压电路是在控制电路输出频率不变的情况下，通过电压反馈调整其占空比，从而达到稳定输出电压的目的。
简单的说，PWM是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。
理论上讲就是电压或电流源以一种通（ON）或断（OFF）的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的，通的时候就是电源被加到负载上，断的时候就是供电被断开的时候，所以PWM信号仍然是数字的。
要想达到这样一种脉宽调制效果，模拟电压和电流时可以直接控制。
例如音响的音量控制，在简单的模拟电路中，它的控制是由连接了一个可变电阻的旋钮来实现的，其过程是拧动旋钮，电阻值变小或变大，流过该电阻的电流也随之增加来减小，从而改变驱动扬声器的电流值，那么声音也就相应变大或变小。
从这个例子来看，模拟控制是直观而简单的，但是并不是所有的模拟电路都是可行并且经济的，其中很重要的一点就是模拟电路容易随时间漂移，它的调节过程就很困难，为了解决问题就要增加很多的电路，使得电路变得复杂并且昂贵。
除此之外，模拟电路中许多的元器件会发热，也就相对提高了电路的功耗，并且对噪声也敏感，任何干扰或噪声都会改变电流值的大小。
综上所述，通过数字方式来控制模拟电路可以大幅度降低系统的成本和功耗，而单片机I/O口的数字输出可以很简单地发出一个脉冲波，在配以外部元器件就可以调节脉冲波的占空比，完成PWM的功能。
基于AT89C4051单片机的专用信号发生器设计与应用
MOV P1, A；P1口置数
MOV P3, #0FCH；选择通道A
CLR P3.5；置P3.5低电平
SETB P3.5；置P3.5高电平，上升沿锁存数据
LCALL DELAY；调用延时子程序
……..
图5单片机与D/A接口电路
3.3偏移电路设计
AD7226的每一个通道都可以单独用来提供单极性或双极性的输出，要获得双极性的输出必须外加运算放大器和偏移电阻，输出电压的范围取决于参考电压的大小，如图6是在单极性电源供电情况下的双极性输出电路图，要注意偏移电阻的阻值匹配。
基于AT89C4051单片机的专用信号发生器设计与应用
摘要：本文设计了一种基于单片机的模拟角位移传感器输出信号的电子装置，它以单片机为核心，经过D/A转换和放大电路的处理，最后输出反应角位移的基准信号和测角信号。
关键词：角位移传感器单片机D/A
一前言
在简易制导武器中，角位移传感器是姿态修正系统的敏感元件，用来测量弹体的角运动参数并以电信号形式给出三个信息。其中输出两路幅值相等相位相差90°的正弦信号作为弹体偏转测量的基准信号；另一路输出测角信号，该信号相对基准信号的相位反映角偏差的方向、幅值反映角偏差量。专用信号发生器就是模拟角位移输出信号的装置，用来进行后续解调电路以及功放电路的检测。它以单片机为核心，经过D/A转换和放大电路的处理，最后输出反应弹体姿态的基准信号和测角信号。
图4 AD7226写入时序
由于4051没有专门的地址和读写控制引脚，此处可以通过普通的I/O引脚参考AD7226的写入时序，利用软件进行时序模拟。可以通过改变延时的时间来改变输出的频率。图5是利用4051的P3.0、P3.1口作为A0、A1的地址线，P3.5作为WR的写入控制线的硬件参考电路，相应的示例程序如下：
基于AT89S51单片机的信号发生器设计
基于AT89S51单片机的信号发生器设计作者：黄鹏勇来源：《科技经济市场》2011年第04期摘要：本文提出并设计了一种基于AT89S51单片机控制的MAX038信号发生芯片的信号发生器设计。
对其振荡频率控制、信号输出幅度控制以及频率和幅度数显的实现作了较详细的论述。
该函数信号发生器可输出三角波,方波和正弦波。
关键词：函数信号；D/A ；单片机控制引言本文提出并设计了一种基于AT89S51微处理器控制的MAX038信号发生芯片的信号发生器设计。
文中详细介绍了该系统的原理、构成及其设计方法。
依据MAX038 输出频率的数控调节原理,配合单片机控制,我们可以实现数控的函数信号发生器。
1系统总体设计如图1所示，利用单片机AT89C51对主信号发生芯片进行数字控制。
因为MAX038原是模拟量控制型芯片，所以中间要通过数模转换电路，对MAX038产生的波形信号进行频率、占空比、幅度的控制，以及产生波形的选择控制。
图1 方案框图MAX038 的输出频率主要受振荡电容CF、IIN端电流和FADJ端电压的控制,其中前二者与输出频率的关系如图2所示。
选择一个CF值,对应IIN端电流的变化,将产生一定范围的输出频率。
另外,改变FADJ端的电压,可以在IIN控制的基础上,对输出频率实现微调控制。
为实现输出频率的数控调整,在IIN端和FADJ端分别连接一个电压输出的DAC。
首先，通过DACB 产生0V（00H）~2.5V（0FFH）的输出电压,经电压/ 电流转换网络,产生0μA到748μA的电流,叠加上网络本身产生的2μA电流,最终对IIN端形成2μA~750μA的工作电流,使之产生相应的输出频率范围。
DACB将此工作电流范围分为256级步进间隔,输出频率范围也被分为256级步进间隔。
所以,IIN端的电流对输出频率实现粗调。
第二步,通过DACA 在FADJ端产生一个从-2.3V（00H）~+2.3V（0FFH）的电压范围,该范围同样包含256级步进间隔,IIN 端的步进间隔再次细分为256级步进间隔,从而在粗调的基础上实现微调。
基于at89c51单片机的信号发生器的设计
I
1.引言 在当今电子领域尤其是自动化智能控制及柃测领域,传统的分立 元件或数字逻辑电路构成的控制系统,正以逐步被单片机智能控制系 统所取代.单片机具有体积小,功能强,成本低,应用面广(在各种仪器 仪表生产单位,石油,化工,纺织,机械的加工等各个行业中都有广泛的 应用.)等优点,可以说,智能控制与自动控制的核心就是单片机.学习 单片机的最有效方法就是理论与实践并重,本文作者用AT89C51单片 机设计了一款简易的锯齿波或矩形波发生器,以期给单片机初学者以 启发,更快地成为单片机领域的优秀人才. 2.硬件电路构成
uchar
i:
两级中断结构,2个全双工的串行口.具有4.25—5.50V的电压工作范
围和0.24MHz工作频率,使用AT89C5l单片机时无须外扩存储器. 另一主要部件是DAC0832,此芯片是8位分辨率D/A转换集成芯片, 与处理器完全兼容,其价格低廉.接口简单,转换控制容易等优点,因此 在单片机应用系统中得到了广泛的应用.KA324是四路独立的集成差 分放大器. 整个电路的硬件链接图如下
3.期刊论文 李文伟.双凯.LI Wen-wei.SHUANG Kai 在RISC机中实现D/A转换的PWM方法 -科学技术与工程 2009,9(14)
介绍了一种用8位精简指令集计算机(Recluced Instraction Set Computer,RISC)结构单片机中将PWM波转换为模拟电压输出的D/A转换的实现方法 .分析了脉宽调制(PWM)频率,占空比调节精度和积分器之间的关系.在此基础上设计出一种使用AVR系列单片机MEGA16内部定时/计数器产生PWM信号,再利 用通用电路把PWM信号转换成直流电压信号的硬件电路.其最大线性误差只有0.5%,且成本低廉.
基于89C51单片机的信号发生器
基于89C51单片机的信号发生器基于单片机的信号发生器设计目录摘要 (2)第一章绪论 (3)1.1波形发生器简介 (3)1.2 单片机相关介绍 (3)1.3 设计意义 (3)1.4 设计内容 (4)第二章方案比较、设计和论证 (4)2.1 单片机方案选择 (4)2.2 D/A转换器接线方式选择 (4)第三章系统设计 (5)3.1 总体系统设计 (5)3.2 硬件实现及单元电路设计 (6)第四章系统调试及仿真 (9)4.1系统仿真 (9)第五章结论 (11)参考文献 (12)附录程序清单 (13)基于单片机的信号发生器摘要：随着电子测量技术与计算机技术的紧密结合，一种新的信号发生器-----波形发生器应运而生。
所谓波形发生器是能够产生大量的标准信号和用户定义信号，并保证高精度、高稳定性、可重复性和易操作性的电子仪器。
单片机作为微型计算机的一个重要分支，有着广泛的应用范围。
本文介绍的是利用89C51单片机和数模转换器件DAC0832产生所需不同信号的低频信号源，其信号幅度和频率都是可以按要求控制的。
本设计核心任务是：以AT89C51为核心，结合D/A转换器和DAC0832等器件，用仿真软件设计硬件电路，用汇编语言编写驱动程序，以实现程序控制产生正弦波、三角波、方波、锯齿波四种常用低频信号。
可以通过按键选择波形和输入任意频率值。
关键词：AT89C51单片机；信号发生器；DAC0832第一章绪论1.1波形发生器简介以单片机为核心设计了一个低频函数信号发生器。
信号发生器采用数字波形合成技术,通过硬件电路和软件程序相结合,可输出自定义波形,如正弦波、方波、三角波及其他任意波形。
波形的频率和幅度在一定范围内可任意改变。
介绍了波形的生成原理、硬件电路和软件部分的设计原理。
介绍了单片机控制D/A转换器产生上述信号的硬件电路和软件编程、DAC0832 D/A转换器的原理和使用方法、AT89C51以及与设计电路有关的各种芯片、关于产生不同低频信号的信号源的设计方案。
基于AT89C51的PWM信号发生器设计
基于AT89C51的PWM信号发生器设计基于AT89C51的PWM信号发生器设计摘要单片机集成度高,功能强,可靠性高,体积小,功耗低,使用方便,价格低廉等一系列优点,目前已经渗入到人们工作和生活的方方面面,几乎无处不在,无所不为。
单片机的应用领域已经从面向工业控制,通讯,交通,智能仪表等迅速发展到家用消费产品,办公自动化,汽车电子,PC机外围以及网络通讯等广大领域。
单片机有两种基本结构形式:一种是在通用微型计算机中广泛采用的,将程序存储器和数据存储器合用一个存储器空间的结构,成为普林斯机构。
另一种是将程序存储器和数据存储器截然分开,分别寻址的结构,一般需要较大的程序存储器,目前单片机以采用程序存储器截然分开的结构多。
本课题讨论的占空比与周期可调的信号发生器的核心是目前应用极为广泛的51系列单片机。
基于单片机的信号发生器的设计,该课题的设计目的是充分运用大学期间所学的专业知识,考察现在正在使用的信号发生器的基本功能,完成一个基本的实际系统的设计全过程。
关键是这个实际系统设计的过程,在整个过程中我可以充分发挥自动化的专业知识。
特别是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有特殊功能的信号发生芯片,可以产生一系列有规律的周期和占空比可调的波形。
这样一个信号发生器装置在控制领域有相当广泛的应用范围。
因为产生一系列的可调波形可以作为其他一些设备的数值输入,还可以应用与设备检测,仪器调试等场合。
高频稳定的波形信号也可以用于无线电波的调频,解调。
这些都是现代生活中必不可少的一些应用。
关键词:PWM 信号发生器目录1.简介- 3 -1.1 proteus - 3 -1.2 Keil - 4 -1.3 PWM - 5 -1.4 AT89C51 - 6 -2.设计原理和方法 - 9 -2.1单片机的基本组成 - 9 -2.2方案的设计与选择 - 9 -2.3定时器、的工作原理- 10 -2.3.1工作方式寄存器TMOD - 11 -2.3.2定时/计数器控制寄存器TCON - 12 - 2.4定时/计数器的工作方式- 12 -2.5设计方法- 13 -3.系统硬件电路设计图- 14 -4.程序框图- 16 -4.1主程序框图: - 16 -4.2系统初始化: - 16 -4.3定时器中断程序框图: - 16 -4.4键盘扫描程序框图: - 17 -5.性能分析- 18 -5.1定时器中断分析- 18 -5.2系统性能分析- 18 -6.源程序- 18 -7. 仿真效果图- 22 -总结- 24 -致谢- 25 -参考文献- 25 -1.简介1.1 proteusProteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。
基于AT89S51单片机的PWM专用信号发生器的设计
基于AT89S51单片机的PWM专用信号发生器的设计王俊英;朱目成;王雅萍
【期刊名称】《微计算机信息》
【年(卷),期】2005(000)035
【摘要】介绍一种脉冲涡流无损检测系统所使用的多波形专用PWM信号发生器的设计.该信号发生器以单片机为核心控制单元,通过对外围芯片的控制来实现对输出波形的频率、电压幅值、占空比的连续调节,并能对运行信号参数进行实时显示.经实验验证,该信号发生器便于观察和调节,完全满足脉冲涡流检测系统所需激励信号的要求.
【总页数】3页(P102-104)
【作者】王俊英;朱目成;王雅萍
【作者单位】西南科技大学;西南科技大学;西南科技大学
【正文语种】中文
【中图分类】TP368.1
【相关文献】
1.基于AT89S51单片机直流电机PWM调速系统 [J], 侯攀峰;马辛玮;缪惠茹
2.关于AT89S51单片机信号发生器设计环节的优化 [J], 孙振宇
3.基于AT89S51单片机的PWM专用信号发生器的设计 [J], 王俊英;朱目成;王雅萍
4.基于AT89S51单片机的信号发生器设计 [J], 黄鹏勇
5.基于AT89C4051单片机的专用信号发生器设计与应用 [J], 相迎军; 李兴城; 李传军
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基于51单片机的信号发生器设计报告
基于51单片机的信号发生器设计报告二零一四年十二月十一日摘要根据题目要求以及结合实际情况，本文采用一种以AT89C51单片机为核心所构成的波形发生器，可产生方波、三角波、正弦波、锯齿波等多种波形，波形的频率可用程序改变，并可根据需要选择单极性输出或双极性输出，具有线路简单、结构紧凑、性能优越等特点。
本设计经过测试，性能和各项指标基本满足题目要求。
关键词：信号发生器 DAC0832芯片 LM358运放 89C51芯片目录摘要...................................................................... 目录...................................................................... 第一章绪论.................................................................1.1单片机概述...........................................................1.2信号发生器的概述和分类..............................................1.3问题重述及要求....................................................... 第二章方案的设计与选择...................................................2.1方案的比较...........................................................2.2设计原理 .............................................................2.3设计思想 .............................................................2.4实际功能 ............................................................. 第三章硬件设计............................................................3.1硬件原理框图.........................................................3.2主控电路 .............................................................3.3数、模转换电路.......................................................3.4按键接口电路.........................................................3.5时钟电路 .............................................................3.6显示电路 ............................................................. 第四章软件设计............................................................4.1程序流程图........................................................... 参考文献.................................................................... 附录1 电路原理图 .......................................................... 附录2 源程序............................................................... 附录3 器件清单......................................................第一章 绪论1.1 单片机概述单片机（Single chip microcomputer ）是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU 、随机存储器RAM 、只读存储器ROM 、多种I/O 口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D 转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。
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基于AT89S51单片机的PWM专用信号发生器设计
2007年08月02日星期四 13:20
基于AT89S51单片机的PWM专用信号发生器设计
摘要:介绍一种脉冲涡流无损检测系统所使用的多波形专用PWM信号发生器的设计。
该信号发生器以单片机为核心控制单元，通过对外围芯片的控制来实现对输出波形的频率、电压幅值、占空比的连续调节，并能对运行信号参数进行实时显示。
经实验验证，该信号发生器便于观察和调节，完全满足脉冲涡流检测系统所需激励信号的要求。
关键词：无损检测；脉冲涡流； PWM；单片机
1 引言
涡流无损检测作为无损检测应用最广泛的方法之一，具有传感器结构简单、灵敏度高、测量范围大、不受油污等介质影响、抗干扰能力强等优点，已被广泛应用于冶金、机械、化工、航空等多个工业部门。
然而由于受趋肤效应的影响，常被限制在对导体表面及亚表面层的检测上，这使其检测应用范围受到了很大的限制。
但是，若检测线圈在脉冲激励作用下，因脉冲信号中含有丰富、连续的频率成分，所以检测线圈中所得到的信息不仅包含了被检测试件的表面、亚表面信息，还包含其深度信息，能够对材质以及缺陷进行定量评价。
而脉冲信号的波形、频率、幅值、占空比等参数的改变对检测结果有着不同的影响。
因此为了获得不同的脉冲激励下的检测结果。
特制作了这一专用高精度大功率脉冲信号发生器。
2 硬件设计
为满足试验要求，该信号发生器的设计目的是能产生多个波形，且频率，电压，占空比均可以调节的高精度，大功率脉冲信号。
该信号发生器的硬件部分：通过单片机控制数模转换芯片输出不同的波形，再经过两级放大以及高频模拟开关进行波形整形得到较为完美的波形后，再用一组达林顿管进行电流放大得到较大功率的脉冲信号。
系统硬件框图如图1示。
图1 系统硬件框图
2.1显示及键盘与单片机接口电路设计
为实验过程中观察和调节方便，我们设置了对输出波形最高电压、占空比、频率的七段管LED显示以及对波形、波形最高电压、占空比、频率的键盘选择。
其中，LED显示安排如下：电压由一只七段管进行显示，占空比由两只七段管，频率有三只七段管进行显示；键盘安排如下：波形选择键2 个，电压调节键2个，频率调节键2个，占空比调节键2个。
六只七段管显示与单片机接口电路如图2示，图中利用六只74LS164为LED管串入并出移位积存器，P3.3用于控制显示器的输入，2×4键盘与单片机接口电路如图2示。
图2 LE D显示与单片机接口电路
图3 2×4键盘与单片机接口电路
2.2单片机控制D/A芯片的接口电路设计
D/A芯片选用由National Semiconductor公司生产的DAC0832，它是20
引脚双列直插式低功耗CMOS器件，它内部具有两级数据寄存器，完成8位电流D/A转换。
要得到满足实验要求的波形，还必须通过DAC0832的输出端接运算放大器来实现。
为了与DAC0832较高的转率换速相匹配，这里选用National Semiconductor公司生产LF357运算放大器与之配合使用。
LF357不仅具有高转换速率，而且具有：低输入偏置电流，低输入偏移电流（仅为30pA）, 低输入
噪声电流（仅为）,高共模抑制比，宽频带增益。
单片机控制D/A 芯片连接电路如图4示。
图4 D/A芯片的接口电路
2.3波形整形及放大电路设计
由于经DAC0832及外接的运算放大器输出的波形仍然不够平滑，还有
DAC0832进行D/A转换时的上升沿，因此必须对输出波形进行整形以满足我们的实验要求。
波形整形芯片选用MAX4624，它是MAXIM公司生产的低开路电阻，低电压先合后开单刀双掷模拟开关。
它具有过电流保护；能够快速开闭，闭合及断开最大时间均为50ns；电路开路电阻很低，供电电源为5伏时，Ron为1欧姆，供电电源为3伏时，Ron为2欧姆，也就是说，电路内部开关噪声低。
为得到较大功率的脉冲信号，必须对第二级放大后的输出信号进行电流放大，这里选用两只JFET管组成一对达林顿管进行电流放大。
同时为满足实验时对不同功率脉冲信号的要求，将第二级放大增益设计为可调的。
其连接电路如图5示。
图5 波形整形及放大电路设计
作为专用PWM脉冲信号发生器，常有大的瞬时变化，这时整个线路往往会电源引线而产生电路谐振，产生尖峰干扰信号，消除种干扰的办法可在芯片与电源线与地之间加上适当的去耦电容。
这里采用的是将两个电容并联的方法。
3 软件设计
根据前面的硬件描述，其软件实现：主程序完成程序的初始化，循环等待接受由键盘输入的数据并产生相应的脉冲信号，首先确定输出信号的波形、初始频率并根据其波形和初频进行编码，存储在单片机的ROM中，然后以一定的时间间隔将这些数字量送入D/A芯片进行转换输出，为得到不同的脉冲频率，可通过改变输入D/A芯片的数据间隔来改变输出频率。
4结束语
本信号发生器与其它相比具有如下优点：①较分立元件信号发生器而言，具有频率高，工作稳定，容易调试等特性；②较专用DDS芯片的信号发生器而言，具有结构简单，成本低等特性。
本信号发生器各参数调节范围为：脉冲占空比调节范围为2-100%;电压调节范围为0-5.0V，步进0.02V；频率调节范围为1KHz-100KHz。
通过对软件硬件的调试和检测表明，该系统的软件和硬件均能够很好的工作，能够满足脉冲涡流探伤实验的特殊要求。
且由于采用键盘调节方式以及专用的LED显示，使我们的实验更加方便。
但由于DAC0832芯片的建立时间的限制（其建立时间为1μs），
即使使用高频模拟开关进行波形整形，其输出波形仍然不够完美。
但若将
DAC0832用其他建立时间较短的D/A转换芯片来代替，如DAC712,则能够得到非常完美的波形。