基于单片机的智能信号发生器设计
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 序号 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B 0C 0D 0E 0F 第一行 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 4A 4B 4C 4D 4E 4F 第二行 1602液晶模块内部的字符发生存储器（CGROM)已经存储了160个不同的点阵字符图形，这些字符有：阿拉伯数字、英文字母的大小写、常用的符号、和日文假名等，每一个字符都有一个固定的代码。 在软件中设置温度的代码是：30.0℃（00110011B，00110000B，00101110B， 00110000B，01000011B）；37.0℃（00110011B，00110111B，00101110B，00110000B， 01000011B）；60℃（00110110B，00110000B，01000011B）。
在液显电路连接上，LCD1602显示模块可以直接和单片机AT89C51直接接口，液晶显示的D0~D7八个双向端口接AT89C51单片机的P0口的P0.0~P0.7，单片机的P0口可以作为通用的输入，输出端口使用，此时，若要驱动NMOS或其他拉电流负载时，需外接上拉电阻，才能使该位高电平有效，所以中间接10K的排阻，来决定显示器高低点位，是否要显示。
由于VEE端接电源时接正电源时对比度最弱，接地电源时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，对比度过低会使屏幕模糊不清，所以使用时可以通过一个10K的电位器来调整它的对比度。LCD1602的RS寄存器选择端口接单片机的P2.5口，通过软件程序中对此端口的设置来决定选择的寄存器。液显的RW端口直接接单片机的P2.6口，高电平时进行对输入的数字信号进行读数。使能E端接单片机的P2.7口，使能端由高电平到低电平时开始执行命令，把读数显示出来。
LCDLCD显示电路原理图如图3—9： 1602 VCCGNDVCCV0RSR/WEND0D1D2D3D4D5D6D7R11k12P2734P2556D07D18D2910D3D411D51213D6D7141516VCCVCCAK
R210k
12
基于单片机的智能信号发生器设计
3.3.3 DAC0832芯片原理
管脚功能介绍如图3-10所示：
VCCC4104R5100U2Iout1Iout2RfbVref1112920C5104R4100OUT8GNDGND19182lsbDI0DI1DI2DI3DI4DI5DI6msbDI7CSXfer765416151413117P10P11P12P13P14P15P16P17ILEWR2WR1DAC0832
图3-10 DAC0832管脚图
310Vcc DAC0832是8分辨率的D/A转换集成芯片。与微处理器完全兼容。这个DA芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到广泛的应用。D/A转换器由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路及转换控制电路构成。
DAC0832的主要特性参数如下： 分辨率为8位； 电流稳定时间1us；
可单缓冲、双缓冲或直接数字输入； 只需在满量程下调整其线性度； 单一电源供电（+5V～+15V）； 低功耗，仅需要200mW。
DI7～DI0：8位的数据输入端，DI7为最高位。 ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效。 /CS：选片信号输入线（选通数据锁存器），低电平有效。
/WR1：数据锁存器写选选通输入线，负脉冲有效，由ILE、/CS、/WR1的逻辑组
13
基于单片机的智能信号发生器设计
合产生/LE1，当/LE1为高电平时，数据锁存器状态随输入数据线变化，/LE1的负跳变时将输入数据锁存。
/XFER：数据传输控制信号输入线，低电平有效，负脉冲有效。
/WR2：DAC寄存器选通输入线，负脉冲有效，由/WR2、/XFER的逻辑组合产生/LE2，当/LE2为高电平时，DAC寄存器的输出随寄存器的输入而变化，/LE2的负跳变时将数据锁存器的内容打入DAC寄存器并开始D/A转换。
Iout1：模拟电流输出端1，当DAC寄存器中数据全为1时，输出电流最大，当 DAC寄存器中数据全为0时，输出电流为0。
Iout2：模拟电流输出端2，Iout1与Iout2的和为一个常数，即Iout1＋Iout2＝常数。
RFB：反馈电阻引出端，DAC0832内部已经有反馈电阻，所以 RFB端可以直接接到外部运算放大器的输出端，这样相当于将一个反馈电阻接在运算放大器的输出端和输入端之间。
VREF：参考电压输入端，此端可接一个正电压，也可接一个负电压，它决定0至255的数字量转化出来的模拟量电压值的幅度，VREF范围为(+10～-10)V。VREF端与D/A内部T形电阻网络相连。
Vcc：芯片供电电压，范围为(+5～+15)V。 AGND：模拟量地，即模拟电路接地端。 DGND：数字量地。
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。8 位输入寄存器用于存放主机送来的数字量，使输入数字量得到缓冲和锁存，由加以控制；8位DAC寄存器用于存放待转换的数字量，由加以控制；8位D/A转换器输出与数字量成正比的模拟电流；由与门、非与门组成的输入控制电路来控制2个寄存器的选通或锁存状态[10]。原理框图如图3-11所示：
14
基于单片机的智能信号发生器设计
(MSB)DI7DI6DI5DI4DI3DI2DI1DI0(LSB)ILECSWR1XFERWR2DQDQ 8? DAC转换器RfbIOUT1IOUT2AGNDVREFDGNDVCC 8位 输入寄存器DQLE1 8? DAC???DQLE2当LE=1时,输出数据随输入变化。当LE=0时,输出数据被锁存。? 3-3 DAC0832???????
图3-11 DAC0832原理框图
当/WR2和/XFER同时有效时，8位DAC寄存器端为高电平“1”，此时DAC寄存器的输出端Q跟随输入端D也就是输入寄存器Q端的电平变化；反之，当端为低电平“0”时，第一级8位输入寄存器Q端的状态则锁存到第二级8位DAC寄存器中，以便第三级8位DAC转换器进行D/A转换。
一般情况下为了简化接口电路，可以把/WR2和/XFER直接接地，使第二级8位DAC寄存器的输入端到输出端直通，只有第一级8位输入寄存器置成可选通、可锁存的单缓冲输入方式。 特殊情况下可采用双缓冲输入方式，即把两个寄存器都分别接成受控方式。
制作低频信号发生器有许多方案：主要有单缓冲方式，双缓冲方式和直通方式。 单缓冲方式具有适用于只有一路模拟信号输出或几路模拟信号非同步输出的情形，电路线路连接比较简单。而双缓冲方式适用于在需要同时输出几路模拟信号的场合，每一路模拟量输出需一片DAC0832芯片，构成多个DAC0832同步输出电路，程序简单化，但是电路线路连接比较复杂。根据以上分析，本设计选择了单缓冲方式，此种方式使用方便，程序简单，易操作。[12]
这里采用DAC0832与单片机89C51的典型的单缓冲方式接口电路。ILE接高电平，/WR1和/WR2相连后接89C51的/WR，/CS和/XFER相连后接89C51的地址高位，这样就同时片选了DAC0832的数据锁存器和DAC寄存器，89C51对DAC0832执行一次写操作就把一个数据写入数据锁存器的同时也直接写入到了DAC寄存器，模拟量输出随之变化。
DAC0832与反相比例放大器相连，实现电流到电压的转换，因此输出模拟信号的极性与参考电压的极性相反，数字量与模拟量的转换关系为
15
基于单片机的智能信号发生器设计
Vout1=-Vref×（数字码/256）
DAC0832内部的8位D/A转换电路由8位T型电阻网络和电子开关组成，电子开
关受8位DAC寄存器输出的数字量控制，T型电阻网络能输出和数字量成正比的模拟电流。因此，DAC0832通常需要外接运算放大器，进行电流电压转换，才能得到模拟输出电压。
当输入到DAC0832的数字量最高位为1时，则输出的模拟电压为正；当输入到DAC0832的数字量最高位为0时，则输出的模拟电压为负，从而实现了模拟电压的双极性输出。
3.3.4 LM358工作原理
LM358管脚排列如下图所示：
U1OUT1IN1-IN1+GNDVCCOUT2IN2-IN2+8765
1234LM358图3-13 LM358管脚图
LM358是双运放集成电路 ，它采用8脚双列直插塑料封袋，外形如上图所示。它的内部包含两组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，两组运放相互独立。每一组运算放大器可用图中所示的符号来表示，它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“OUT”为输出端。两个信号输入端中，“-”为反相输入端，表示运放输出端OUT的信号与该输入端的为相反；“+”为同相输入端，表示运放输出端OUT的信号与输入端的相位相同。由于LM358双运放电路具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点，因此被广泛应用在各种电路中。 特性:
● 低输入偏流 ● 内部频率补偿
● 直流电压增益高(约100dB) ● 单位增益频带宽(约1MHz)
16