通过项目概述进行分析，运用单片机输出数字信号给 DAC0832，通过 DAC0832 这个数模转换的模块，将数字信号转换成模拟信号，再通过 LM358 的两级放大输出（都是反向比例运算放大器），其中第一级放大是为了将电流信号转换成电压，第二级放大有两个目的，第一个目的是为了把负电压转换成正电压，第二个就是对电压进行放大，采用电位器进行手动调幅值，当然，在软件部分也设计了可以通过按钮调节幅值的程序（1~5V）配合电位器可实现最高至 10V 的调节。根据设置输出的波形信号，同时在 OLED 屏上显示相应图形、幅值、频率等信息。该信号发生器系统框图如（图 1-1）所示：

图 1-1 信号发生器系统框图

STC12C5A60S2 单片机是整个波形发生器的核心部分，通过程序的编写和执行，产生各种各样的信号,并从键盘接收数据,进行各种功能的转换和信号频率的调节。当数字信号经过 I/O 口电路到达 DAC0832 转换电路,将其转换成模拟信号也就是所需要的输出波形。

二、硬件设计

2.1 硬件电路的总体设计

仿真图见（图 2-1）

图 2-1

2.2 STC12C5A60S2 单片机与最小系统设计

在最早的设计中，我采用的是 STC89C51 这一芯片，本来想着也够用，但是在后来的实践中发现了很大的问题，一是内存不太够，二是这一芯片的不够达到 10KHZ 的要求（具体为什么不能请往后看），这让我想到使用有 1T 模式的 STC12C5A60S2 来代替，这样就足够满足这个要求。

其中 STC12C5A60S2 中有 1T 的工作模式，如下图所示 AUXR 是调节 1T 和 12T 模式的特殊寄存器，T0X12 和 T1X12 分别是控制定时器 0 和 1 的工作模式。AUXR 不能按位寻址，只能运用字节寻址,拿定时器 0 举例：T0X12 为 0 是 12T 模式，为 1 是 1T 模式默认为 12T 模式

TIPS:在 1T 模式下用软件生成的延时函数需要修改，因为 1T 运行速度是 12T 的 12 倍

void init0()//定时器初始化
{
  AUXR|=0X80//开 1T 模式
  TH0=0X01;
  TL0=0X0A;
  EA=1;
  ET0=1;
  TR0=1;
}

拿 10KHZ 举例说明：

12MHZ 的外部晶振，使用 12T 模式，一个机器周期为 1uS,而需要的延时确实 0.39uS,所以 12T 模式不行
1T 模式一个机器周期的时间是 1/12*10^6=0.08uS

2.2.1 复位设计电路

因单片机内置上电复位(POR)且本项目无需复位电路，所以本项目中，没有设置单片机的复位电路，因此给 RST 置高电平 1（见图 2-2）即可。

图 2-2

2.2.2 时钟晶振电路

CPU 工作时都必须有一个时钟脉冲。时钟电路在单片机系统中起着非常重要的作用,是保证系统正常工作的基础。晶振频率的大小决定了单片机系统工作的快慢。有两种方式可以向 STC12C5A60S2 提供时钟脉冲: 一是外部时钟方式，即使用外部电路向 12C 提供始终脉冲，见（图 2-3）;二是内部时钟方式，即使用品振由 12C 内部电路产生时钟脉冲。一般常用第二种方法，其电路见（图 2-4）。仿真图见（图 2-5）。

图 2-3

图 2-4

图 2-3 中: XO 一般为石英晶体，其频率由系统需要和器件决定，在频率稳定度要求不高。

C1、C2: 使用石英晶体时，C1=C2=30 (士 10) pF

图 2-5

2.3 数模转换电路

DAC0832 是一个具有 2 个数据寄存器的 8 位分辨率的 D/A 转换芯片，其内部由 8 位输入锁存器、8 位 DAC 寄存器、8 位 D/A 转换器电路及转换控制电路构成，通过两级数据输入锁存器。DAC0832 内部结构框图见（图 2-6）。

图 2-6

DAC0832 有三种工作模式：

单缓冲方式。单缓冲方式是控制输入寄存器和 DAC 寄存器同时接收资料，或者只用输入寄存器而把 DAC 寄存器接成直通方式。此方式适用只有一路模拟量输出或几路模拟量异步输出的情形。
双缓冲方式。双缓冲方式是先使输入寄存器接收资料，再控制输入寄存器的输出资料到 DAC 寄存器，即分两次锁存输入资料。此方式适用于多个 D/A 转换同步输出的情节。
直通方式。直通方式是资料不经两级锁存器锁存，即 CS*，XFER* ，WR1* ，WR2* 均接地，ILE 接高电平。此方式适用于连续反馈控制线路和不带微机的控制系统，不过在使用时，必须通过另加 I/O 接口与 CPU 连接，以匹配 CPU 与 D/A 转换。

在本设计中让 DAC0832 工作在直通方式，连接方式如上述直通方式相同，具体见（图 2-7），VREF 接+5V 电压，ILE 接+5V 电压，在系统正常工作时，输入的数字信号，不经过寄存器，直接输出完成 D/A 转换。

DAC0832 的分辨率为 8 位，也就是 256，本项目中基准电压设置为 5V，所以本项目中 DAC0832 理论精度为 0.01953125V，约等于 20mV。

图 2-7

2.4 运放电路

由于 DAC0832 的输出信号是电流型的，这里需要用到 LM358 芯片构成运放电路，实现对 DAC0832 输出的小信号的放大，并进行电流/电压的转换。

LM358 是双运算放大器。内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。引脚图见（图 2-8）。

LM358 的特点如下：

内部频率补偿
直流电压增益高(约 100dB)
单位增益频带宽(约 1MHz)
电源电压范围宽：单电源(3—30V)
双电源(±1.5 一±15V)
压摆率(0.3V/us)
低功耗电流，适合于电池供电· 低输入偏流
低输入失调电压和失调电流
共模输入电压范围宽，包括接地
差模输入电压范围宽，等于电源电压范围
输出电压摆幅大(0 至 Vcc-1.5V)

图 2-8

项目中的运放电路仿真如图 2-9.

图 2-9

2.5 按键电路

本项目中的按键电路由四个独立按键组成，分别与单片机的 P1.4~P1.7 引脚连接，并经过 74LS00（实现四输入与门）与单片机的 P3.2 引脚（外部中断 0）连接，利用中断和扫描的方式来实现波形的切换和信号频率的调整。其中，P1.2 按键对应方波、三角波锯齿波、正弦波的切换，根据 P1.3 按下的次数切换不同的模式（步进值、频率、幅值），在相应的模式下，按下加或减键进行相应的调节。仿真见图（2-10）。

图 2-10

2.6OLED 电路

OLED，即有机发光二极管（ Organic Light Emitting Diode）。OLED 由于同时具备自发光，不需背光源、对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快、可用于挠曲性面板、使用温度范围广、构造及制程较简单等优异之特性，被认为是下一代的平面显示器新兴应用技术。LCD 都需要背光，而 OLED 不需要，因为它是自发光的。这样同样的显示 OLED 效果要来得好一些。在此项目中使用的是中景园电子的 0.96 寸 OLED 显示屏，该屏有以下特点：

分辨率：128*64

多种接口方式：OLED 裸屏总共 5 种接口包括：6800、8080 两种并行接口方式、3 线或 4 线的串行 SPI 接口方式、IIC 接口方式（只需要 2 根线就可以控制 OLED 了）

响应快：OLED 显示屏的响应时间超过 TFT—LCD 液晶屏。TFT—LCD 的响应时间大约是几十毫秒，现在做得最好的 TFT—LCD 响应时间也只有 12 毫秒，而 OLED 显示屏的响应时间大约是几微秒到几十微秒。

本项目中的 OLED 采用 8080 并行、七针 SPI 接口方式来显示对应波形及其相关信息。这个 OLED 可以焊接电阻中的某几个来选择 IIC 或者 SPI 协议，详见（图 2-11）。仿 5 真图见（图 2-12）

图 2-11

图 2-12

三、软件设计

3.1 主函数设计

由于按键扫描、OLED 显示、定时器都在相关中断程序中，所以主函数只有 OLED 和定时器初始化以及一个 while 死循环。

3.2 各个波形的程序设计

3.2.1 修改频率的设计思路

将一个周期的信号分离成 256 个点(按 X 轴等分，三角波为 512 个点), 每两点之间的时间间隔为∆_T,用单片机的定时器产生，其表示式为:∆_T=T/256 (其中三角波为∆_T=T/512 )。如果单片机的晶振为12MHz，采用定时器方式1,则定时器的初值为:

X=2^16-∇_T/Tmec

定时时间常数为:

TH0=(65536-∆_T)/256

TL0=(65536-∆_T )%256

所以由初值计算公式导出频率调整公式:

X=65536-10^6/(N×FREQ)

其中 N 为信号被分离的点数，FREQ 为波形的频率。通过按键修改 FREQ 的值来改变装入定时器的计数初值，从而改变波形的频率。

3.2.2 方波

对于方波来说只有两种状态，分别是高和低这两种状态
为了实现幅值可调，即波形的峰值可调，所以给的高的状态需要用一个变量来进行控制
值得注意的是运用两个 IF 判断，确保高和低的时间都占 1/2，确保了占空比是固定的

3.2.3 三角波

三角波的实现是设置一个初值，然后进行加数，加到 max（max 就是设定的电压值）之后再进行减数，减到初值之后就再返回到先前的操作。

3.2.4 锯齿波

3.2.5 正弦波

把正弦波 360/fuzhi,就是规定了正弦波采样的数量为 256 个点（可以变化），其中引用了 math 库里的 sin 函数，angle 为角度，0.0174 是 $\pi$ /180，把角度转换成弧度，sin 函数识别弧度。

3.2.6 按键扫描

3.2.7 定时器中断

当定时器溢出后，进入定时器中断服务，程序会先用之前记录好的定时器初值对定时器重装初值，然后根据选择的波形输出对应波形，再返回之前的断点。

3.2.8 外部中断

当按下按键进入外部中断后。会先对按键扫描，然后记录按下按键后的幅值和频率，再把记录下的数据传入 OLED 相关函数，生成坐标轴和波形，按键扫描后的 OLED 清屏函数是为了把之前的波形清除，否则会有残留，接着返回之前断点。

四、仿真演示

#include <STC12C5A60S2.H>
#include <intrins.h>
#include <math.h>
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char 
#define PI 3.14
sbit s1_up=P1^0;
sbit s2_down=P1^1;
sbit s3_select=P1^2;
sbit s7=P1^6;

unsigned char o=0;
float hd=0.0;
float angle=0.0;
unsigned int tem=0;
//sinbo shengcheng dingyi
uint pinlv=100,bujin=10;
uchar num,boxing,mode,dianya=5,temp,temp1,fuzhi=255;
uchar TIME_H,TIME_L;
long int l;
bit flag;

//12C delay function time should be changed if the mode is 1T
void delay(uchar m)
{
    while(m--);
}
void squwave()  
{  //fuzhi
	num++;
	if(num<=fuzhi/2)
		P2=0X00;
	else if(num<=fuzhi)
	{
		P2=fuzhi;
	}
	else 
		num=0;
}                                                      
void juchi()
{//fuzhi
	P2=num;
	num++;
	if(num>=fuzhi)
	{
		num=0;
	}
}
void triwave()
{//2*fuzhi 
	if(!flag)
	{
		P2=num;
		num+=1;
		if(num>fuzhi)
		{
			num=0;
		}
		if(num==0)
		{
			num=fuzhi;
			flag=1;
		}
	}
	if(flag)
	{
		P2=num;
		num-=1;
		if(num<=0)
		{
			num=1;
		}
		if(num==1)
		{
			num=0;
			flag=0;
		}
	}
}
void sin_tap()
{
	angle=360.00/256;
	o++;
	hd=angle*o;
	hd=hd*0.01744;
	P2=(fuzhi/2)*(1+sin(hd));
	if(o>255)
	{
		o=0;
	}
}
void initT0()
{
	AUXR|=0X80;
	//1t MODE
	TMOD=0x01;
	TH0=TIME_H;
	TL0=TIME_L;
	IT0=1;//DOWNSIDE TRIGGER
	EX0=1;//OUTSIDE INTERRUPT 0
	EA=1;
	ET0=1;
	TR0=1;//TIMER 0
}
void keyscan()
{
	if(s1_up==0)
	{
		delay(5);
		if(s1_up==0)
		{
			while(!s1_up);
      switch(mode)
      {
				case 0:
					pinlv+=100;
					if(pinlv>10000){pinlv=1000;}
					l=65536-11111111/fuzhi/pinlv;
					TIME_H=l/256;
					TIME_L=l%256;
					break;
				case 1:
					temp=dianya;
					temp1=fuzhi;
					dianya+=1;
					if(dianya>5){dianya=5;}
					fuzhi=(dianya*temp1)/temp;
					break;
			}				
     /*if(mode==0)			
			{
				pinlv+=100;
				if(pinlv>10000){pinlv=100;};
				l=65536-11111111/fuzhi/pinlv;
				TIME_H=l/256;
				TIME_L=l%256;
			}
			else if(mode==1)
			{
				temp=dianya;
				temp1=fuzhi;
				dianya+=1;
				if(dianya>5){dianya=5;}
				fuzhi=(dianya*temp1)/temp;
			}*/
		}
	}
	if(s2_down==0)
	{
		delay(5);
		if(s2_down==0)
		{
			while(!s2_down);
      switch(mode)
      {
				case 0:
					pinlv-=100;
					if(pinlv<100){pinlv=100;}
					l=65536-11111111/(fuzhi*pinlv);
					TIME_H=l/256;
					TIME_L=l%256;
					break;
				case 1:
					temp=dianya;
					temp1=fuzhi;
					dianya-=1;
					if(dianya<1){dianya=1;}
					fuzhi=(dianya*temp1)/temp;
					break;
			}				
	/*		if(mode==1)
			{
				temp=dianya;
				temp1=fuzhi;
				dianya-=1;
				if(dianya<1){dianya=1;}
				fuzhi=(dianya*temp1)/temp;				
			}
			if(mode==2)
			{
				bujin-=10;
			}			
			if(mode==0)
			{
				pinlv-=bujin;
				if(pinlv<100){pinlv=100;}
				l=65536-1000000/(tempx*pinlv);
				TIME_H=l/256;
				TIME_L=l%256;
			}		
*/
		}
	}	
	if(s3_select==0)
	{
		delay(5);
		if(s3_select==0)
		{
			while(!s3_select);
			boxing++;
			if(boxing>3)
			{
				boxing=0;
			}
		}
	}

	
}
void judge()
{//UP AND DOWN MODE CHOSE 
	if(s7==0)
	{
		delay(60);
		if(s7==0)
		{
			while(!s7);
			mode++;
			if(mode==2){mode=0;}
		}
	}	
}

void main()
{
	l=65536-11111111/fuzhi/pinlv;
	TIME_H=l/256;
	TIME_L=l%256;
	initT0(); //INTIALIZE TIMER
	while(1)
	{
		judge();
	}
}

void int_out()interrupt 1
{
	switch(boxing)
	{
		case 0:TH0=TIME_H;TL0=TIME_L;squwave();break;
		case 1:TH0=TIME_H;TL0=TIME_L;juchi();break;
		case 2:TH0=TIME_H;TL0=TIME_L;sin_tap();break;
		case 3:TH0=TIME_H;TL0=TIME_L;triwave();break;
		default:break;
	}
}
void inte_2()interrupt 0
{
	keyscan();
}

链接：https://pan.baidu.com/s/125iVONiDh07nDZvPx5GfBQ
提取码：iiuc

实物仍存在问题，第一次做请大家指教！！！仿真和代码在上述连接

标签：...,定时器,电路,发生器,OLED,3.2,信号,TIME
来源： https://blog.csdn.net/weixin_55083528/article/details/122159761