在工作中，我們常常會用到波形發生器，它是使用頻度很高的電子儀器。現

　　在的波形發生器都采用單片機來構成。單片機波形發生器是以單片機核心，配相

　　應的外圍電路和功能軟件，能實現各種波形發生的應用系統，它由硬件部分和軟

　　件部分組成，硬件是系統的基礎，軟件則是在硬件的基礎上，對其合理的調配和

　　使用，從而完成波形發生的任務。

　　波形發生器的技術指標：

　　（1） 波形類型：方型、正弦波、三角波、鋸齒波；

　　（2） 幅值電壓：1V、2V、3V、4V、5V；

　　（3） 頻率值：10HZ、20HZ、50HZ、100HZ、200HZ、500HZ、1KHZ；

　　（4） 輸出極性：雙極性

　　操作設計

　　1、 機器通電后，系統進行初始化，LED在面板上顯示6個0，表示系統處于初始狀態，等待用戶輸入設置命令，此時，無任何波形信號輸出。

　　2、 用戶按下“F”、“V”、“W”，可以分別進入頻率，幅值波形設置，使系統進入設置狀態，相應的數碼管顯示“一”，此時，按其它鍵，無效；

　　3、 在進入某一設置狀態后，輸入0~9等數字鍵，（數字鍵僅在設置狀態時，有效）為欲輸出的波形設置相應參數，LED將參數顯示在面板上；

　　4、 如果在設置中，要改變已設定的參數，可按下“CL”鍵，清除所有已設定參數，系統恢復初始狀態，LED顯示6個0，等待重新輸入命令；

　　5、 當必要的參數設定完畢后，所有參數顯示于LED上，用戶按下“EN”鍵，系統會將各波形參數傳遞到波形產生模塊中，以便控制波形發生，實現不同頻率，不同電壓幅值，不同類型波形的輸出；

　　6、 用戶按下“EN”鍵后，波形發生器開始輸出滿足參數的波形信號，面板上相應類型的運行指示燈閃爍，表示波形正在輸出，LED顯示波形類型編號，頻率值、電壓幅值等波形參數；

　　7、 波形發生器在輸出信號時，按下任意一個鍵，就停止波形信號輸出，等待重新設置參數，設置過程如上所述，如果不改變參數，可按下“EN”鍵，繼續輸出原波形信號；

　　8、 要停止波形發生器的使用，可按下復位按鈕，將系統復位，然后關閉電源。

　　硬件組成部分

　　通過綜合比較，決定選用獲得廣泛應用，性能價格高的常用芯片來構成硬件電路。單片機采用MCS-51系列的89C51（一塊），74LS244和74LS373（各一塊），反相驅動器 ULN2803A（一塊），運算放大器 LM324（一塊）

　　波形發生器的硬件電路由單片機、鍵盤顯示器接口電路、波形轉換（D/ A）電路和電源線路等四部分構成。

　　1.單片機電路

　　功能：

　　形成掃描碼，鍵值識別，鍵功能處理，完成參數設置；

　　形成顯示段碼，向LED顯示接口電路輸出；

　　產生定時中斷；

　　形成波形的數字編碼，并輸出到D/A接口電路；

　　如電路原理圖所示： 89C51的P0口和P2口作為擴展I/O口，與8255、0832、74LS373相連接，可尋址片外的寄存器。單片機尋址外設，采用存儲器映像方式，外部接口芯片與內部存儲器統一編址，89Ｃ51提供16根地址線P0（分時復用）和P2，P2口提供高8位地址線，P0口提供低8位地址線。P0口同時還要負責與8255，0832的數據傳遞。P2.7是8255的片選信號，P2.6是0832（1）的片選，P2.5是0832（2）的片選，低電平有效，P0.0、P0.1經過74LS373鎖存后，送到8255的A1、A2作，片內A口，B口，C口，控制口等寄存器的字選。89C51的P1口的低4位連接4只發光三極管，作為波形類型指示燈，表示

　　正在輸出的波形是什么類型。

　　單片機89C51內部有兩個定時器/計數器，在波形發生器中使用T0作為中斷源。不同的頻率值對應不同的定時初值，定時器的溢出信號作為中斷請求。

　　控制定時器中斷的特殊功能寄存器設置如下：

　　定時控制寄存器TCON＝（０００１００００）

　　工作方式選擇寄存器（TMOD）＝（００００００００）

　　中斷允許控制寄存器（IE）＝（１０００００１０）

　　2、鍵盤顯示器接口電路

　　功能：驅動6位數碼管動態顯示；

　　提供響應界面；

　　掃面鍵盤；

　　提供輸入按鍵。

　　由并口芯片8255，鎖存器74LS273，74LS244，反向驅動器ULN2803A，6位共陰極數碼管（LED）和4×4行列式鍵盤組成。8255的C口作為鍵盤的I/O接口，C口的低4位輸出到掃描碼，高4位作為輸入行狀態，按鍵的分布如圖所示。8255的A口作為LED段碼輸出口，與74LS244相連接，B口作為LED的位選信號輸出口，與ULN2803A相連接。8255內部的4個寄存器地址分配如下：控制口：7FFFH ， A口：7FFFCH ， B口：7FFDH ， C口：7FFEH

　　3、D/A電路

　　功能：將波形樣值的數字編碼轉換成模擬值；

　　完成單極性向雙極性的波形輸出；

　　構成由兩片0832和一塊LM324運放組成。0832（1）是參考電壓提供者，單片機向0832（1）內的鎖存器送數字編碼，不同的編碼會產生不同的輸出值，在本發生器中，可輸出1V、2V、3V、4V、5V等五個模擬值，這些值作為0832（2）的參考電壓，使0832（2）輸出波形信號時，其幅度是可調的。0832（2）用于產生各種波形信號，單片機在波形產生程序的控制下，生成波形樣值編碼，并送到0832（2）中的鎖存器，經過D/A轉換，得到波形的模擬樣值點，假如N個點就構成波形的一個周期，那么0832（2）輸出N個樣值點后，樣值點形成運動軌跡，就是波形信號的一個周期。重復輸出N個點后，由此成第二個周期，第三個周期……。這樣0832（2）就能連續的輸出周期變化的波形信號。運放A1是直流放大器，運放A2是單極性電壓放大器，運放A3是雙極性驅動放大器，使波形信號能帶得起負載。

　　地址分配：0832（1）：DFFFH　，0832（2）：BFFFH

　　4、電源電路：

　　功能：為波形發生器提供直流能量；

　　構成由變壓器、整流硅堆，穩壓塊7805組成。220V的交流電，經過開關，保險管（1.5A/250V），到變壓器降壓，由220V降為10V，通過硅堆將交流電變成直流電，對于諧波，用4700μF的電解電容給予濾除。為保證直流電壓穩定，使用7805進行穩壓。最后，＋5V電源配送到各用電負載。