17.7 單片機(jī)信號發(fā)生器程序

有了 D/A 這個武器，我們就不僅僅可以輸出方波信號了，可以輸出任意波形了，比如正弦波、三角波、鋸齒波等等。以正弦波為例，首先我們要建立一個正弦波的波表。這些不需要大家去逐一計算，可以通過搜索找到正弦波數(shù)據(jù)表，然后可以根據(jù)時間參數(shù)自己選取其中一定量數(shù)據(jù)作為我們程序的正弦波表，我們的程序代碼選取了32個點(diǎn)。

/*I2C.c 文件程序源代碼***/ （此處省略，可參考之前章節(jié)的代碼） /*keyboard.c 文件程序源代碼****/ （此處省略，可參考之前章節(jié)的代碼） /***main.c 文件程序源代碼**/

#include <reg52.h>

unsigned char code SinWave[] = { //正弦波波表
    127, 152, 176, 198, 217, 233, 245, 252,
    255, 252, 245, 233, 217, 198, 176, 152,
    127, 102, 78, 56, 37, 21, 9, 2,
    0, 2, 9, 21, 37, 56, 78, 102
};
unsigned char code TriWave[] = { //三角波波表
    0, 16, 32, 48, 64, 80, 96, 112,
    128, 144, 160, 176, 192, 208, 224, 240,
    255, 240, 224, 208, 192, 176, 160, 144,
    128, 112, 96, 80, 64, 48, 32, 16
};
unsigned char code SawWave[] = { //鋸齒波表
    0, 8, 16, 24, 32, 40, 48, 56,
    64, 72, 80, 88, 96, 104, 112, 120,
    128, 136, 144, 152, 160, 168, 176, 184,
    192, 200, 208, 216, 224, 232, 240, 248
};
unsigned char code *pWave; //波表指針
unsigned char T0RH = 0; //T0 重載值的高字節(jié)
unsigned char T0RL = 0; //T0 重載值的低字節(jié)
unsigned char T1RH = 1; //T1 重載值的高字節(jié)
unsigned char T1RL = 1; //T1 重載值的低字節(jié)

void ConfigTimer0(unsigned int ms);
void SetWaveFreq(unsigned char freq);
extern void KeyScan();
extern void KeyDriver();
extern void I2CStart();
extern void I2CStop();
extern bit I2CWrite(unsigned char dat);

void main(){
    EA = 1; //開總中斷
    ConfigTimer0(1); //配置 T0 定時 1ms
    pWave = SinWave; //默認(rèn)正弦波
    SetWaveFreq(10); //默認(rèn)頻率 10Hz

    while (1){
        KeyDriver(); //調(diào)用按鍵驅(qū)動
    }
}
/* 按鍵動作函數(shù)，根據(jù)鍵碼執(zhí)行相應(yīng)的操作，keycode-按鍵鍵碼 */
void KeyAction(unsigned char keycode){
    static unsigned char i = 0;
    if (keycode == 0x26){ //向上鍵，切換波形
        //在 3 種波形間循環(huán)切換
        if (i == 0){
            i = 1;
            pWave = TriWave;
        }else if (i == 1){
            i = 2;
            pWave = SawWave;
        }else{
            i = 0;
            pWave = SinWave;
        }
    }
}

/* 設(shè)置 DAC 輸出值，val-設(shè)定值 */
void SetDACOut(unsigned char val){
    I2CStart();
    if (!I2CWrite(0x48<<1)){ //尋址 PCF8591，如未應(yīng)答，則停止操作并返回
        I2CStop();
        return;
    }
    I2CWrite(0x40); //寫入控制字節(jié)
    I2CWrite(val); //寫入 DA 值
    I2CStop();
}
/* 設(shè)置輸出波形的頻率，freq-設(shè)定頻率 */
void SetWaveFreq(unsigned char freq){
    unsigned long tmp;
    tmp = (11059200/12) / (freq*32); //定時器計數(shù)頻率，是波形頻率的 32 倍
    tmp = 65536 - tmp; //計算定時器重載值
    tmp = tmp + 33; //修正中斷響應(yīng)延時造成的誤差
    T1RH = (unsigned char)(tmp>>8); //定時器重載值拆分為高低字節(jié)
    T1RL = (unsigned char)tmp;
    TMOD &= 0x0F; //清零 T1 的控制位
    TMOD |= 0x10; //配置 T1 為模式 1
    TH1 = T1RH; //加載 T1 重載值
    TL1 = T1RL;
    ET1 = 1; //使能 T1 中斷
    PT1 = 1; //設(shè)置為高優(yōu)先級
    TR1 = 1; //啟動 T1
}
/* 配置并啟動 T0，ms-T0 定時時間 */
void ConfigTimer0(unsigned int ms){
    unsigned long tmp; //臨時變量
    tmp = 11059200 / 12; //定時器計數(shù)頻率
    tmp = (tmp * ms) / 1000; //計算所需的計數(shù)值
    tmp = 65536 - tmp; //計算定時器重載值
    tmp = tmp + 28;//補(bǔ)償中斷響應(yīng)延時造成的誤差
    T0RH = (unsigned char)(tmp>>8); //定時器重載值拆分為高低字節(jié)
    T0RL = (unsigned char)tmp;
    TMOD &= 0xF0; //清零 T0 的控制位
    TMOD |= 0x01; //配置 T0 為模式 1
    TH0 = T0RH; //加載 T0 重載值
    TL0 = T0RL;
    ET0 = 1; //使能 T0 中斷
    TR0 = 1; //啟動 T0
}
/* T0 中斷服務(wù)函數(shù)，執(zhí)行按鍵掃描 */
void InterruptTimer0() interrupt 1{
    TH0 = T0RH; //重新加載重載值
    TL0 = T0RL;
    KeyScan(); //按鍵掃描
}
/* T1 中斷服務(wù)函數(shù)，執(zhí)行波形輸出 */
void InterruptTimer1() interrupt 3{
    static unsigned char i = 0;
    TH1 = T1RH; //重新加載重載值
    TL1 = T1RL;
    //循環(huán)輸出波表中的數(shù)據(jù)
    SetDACOut(pWave[i]);
    i++;
    if (i >= 32){
        i = 0;
    }
}

這個程序可以通過“向上”按鍵來實現(xiàn)波形輸出切換，波形輸出的定時刷新由定時器 T1定時來完成，改變 T1 的定時周期即可改變波形的輸出頻率。D/A 輸出沒有辦法接到顯示界面，所以我們用示波器抓出來波形給大家看一下，如圖17-11、圖17-12、圖17-13所示。

http://wiki.jikexueyuan.com/project/mcu-tutorial-three/images/52.png" alt="" />

圖17-11 D/A 輸出正弦波形

http://wiki.jikexueyuan.com/project/mcu-tutorial-three/images/53.png" alt="" />

圖17-12 D/A 輸出三角波形

http://wiki.jikexueyuan.com/project/mcu-tutorial-three/images/54.png" alt="" />

圖17-13 D/A 輸出鋸齒波形

這幾張圖可以直觀的看到我們程序輸出的波形。細(xì)心的同學(xué)會發(fā)現(xiàn)我們波形上有很多小鋸齒，沒有平滑的連起來。這是因為我們 DA 最多只能輸出 0～Vref 之間的256個離散的電壓值，而不是連續(xù)的任意值，所以每個離散值都會持續(xù)一定的時間，然后跳變到下一個離散值，于是就呈現(xiàn)出了波形上的這種鋸齒。在實際開發(fā)中，我們只需要在 DA 后級加一級低通濾波電路，就可以讓帶鋸齒的波形變得平滑起來。