1 导言
在实践的弹道加速度测验中，需求产生许多波形曲线用来验证，而能够产生恣意波形的信号产生器价格昂贵，不适合工程实践的需求．经过规划产生的信号发牛设备，不只本钱低，而且功用强大，能够产生满意各种需求的信号。C8051Fxxx系列单片机是彻底集成的混合信号体系级芯片，具有与8051兼容的微操控器内核，与MCS-51指令集彻底兼容。除了具有规范8052的数字外设部件之外，片内还集成了数据收集和操控体系中常用的模仿部件和其它数字外设及功用部件；内置FLASH程序存储器、内部RAM，大部分器材内部还有坐落外部数据存储器窄间的RAM，即XRAM。数模混合的高度集成使得该单片机体系IJ以便利完结数控及简略信号处理等功用。C8051F121单片机具有片内VDD监视器、看门狗定时器和时钟振荡器，是真实能独立作业的片上体系。运用C8051F121单片机规划恣意波形信号发牛器，不只削减了器材，简化了电路，节省了本钱，更使得体系安稳节能。便利快捷地输出多种低频信号。
2 体系原理与组成
体系以C8051F121单片机为中心，经过串口通讯将PC机中的数据传送到单片机中，然后单片机将所承受的数据存放到128k的外部存储器中。体系的操控电路发动D/A转化将外部存储器中的数据转化成模仿信号，生成所需求的波形。波形的幅值、脉宽、频率、继续时问等参数均能够在VB程序下进行调理，能够完结恣意波形的信号产生功用。
体系根本组成如图1所示，运用模块能够依据工程实践中的具体要求，完结不同的意图。本文中运用模块为加速度测验体系，用来完结测验设备的模仿信号输入。
图1体系组成结构图
3 体系硬件规划与完结
体系完结信号产生功用规划方针首要包含以下几个方面：串口通讯模块，电源供电模块，外部扩展存储器模块，外部晶振以及复位模块。下面具体介绍一下各单元的硬件电路和完结的功用。
图2信号产生器硬件结构图
3．1电源模块规划
整个体系选用3.3V供电，考虑到硬件体系对电源要求有稳压功用，别的也考虑到硬件体系的低功耗等特色，电源部分选用AR33将电源的5V电压转化成体系需求的3.3V；为了削减输出电源的高频噪声，在单片机、锁存器，外部扩展存储器以及电源输出部分别离运用了0.01uF和luF，0.1uF和4.7uF的配对电容，对电源进行滤波。
3．2 外部扩展存储器规划
C8051Fl21MCU内部有坐落外部数据存储器空间的8K字节片上RAM，可是关于实践的弹道速度信号产生器而言存储空间偏小，因此需求扩展容量更大的外部存储器。C8051F121供给用于拜访片外存储器和存储器映射I/0器材的外部数据存储器接口(EMIF)。规划中选用的是IDT公司的IDT71V124SA芯片，3.3V供电，是高速的CMOS静态RAM，选用了高功能，高可靠性的CMOS技能和JEDEC中心电源/接地管脚散布，极大地削减了噪声，优化了体系功能。IDT7IVl24SA芯片供给了128×8存储容量，很好地满意了规划体系对数据和程序存储空间的要求。在单片机和外部存储器之间运用了一个地址锁存器74VHC573，用来锁存存储到IDT71V124SA的数据。接口部分选用地址和数据总线复用的方法以削减所需求的端口引脚数，这样装备使得外部存储器和C805IFl21之间传输数据时低位地址坚持在锁存器中，不需求再为数据传输添加8位端口。
3．3 外部晶振规划
关于实践的体系而言，C8051F121单片机的内部时钟频率不能满意要求，因此需求装备较大频率的外部振荡器。C8051Fl2x器材包含一个内部振荡器和一个外部振荡器驱动电路，能够驱动外部晶体、陶瓷谐振器、%&&&&&%或RC网络。规划中选用外部晶体作为外部振荡器。晶体振荡器被使能后，幅值检测电路需求一段安稳时刻才干到达正确的偏嚣。在使能振荡器下作和检XTLVLD位之间至少等候1 ms，以避免过早将外部振荡器切换为体系时钟。等查询到XTLVLD=>’1’时，将体系时钟切换到外部振荡器。因为晶体振荡器电路对PCB布局十分灵敏。在布局中将晶体尽可能地靠近了器材的XTAL引脚。引线地短并用地平面屏蔽，避免从其它引线引进噪声或搅扰。
3．4DAC设置
C8051F121器材有两个片内12位电压方法数/模转化器(DAC)。规划中运用了DAC1。并根据定时器溢出更新输出，这样在用DAC产生一个固定采样频率的波形时，能够消除中止推迟不同和指令执行时刻不同对DAC输出时序的影响。当DACIMD位(DAClCN[4：3])被设置为‘01’、‘10’或‘ll’时，对DAC两个数据寄存器(DAClL和DAClH)的写操作被坚持，直到相应的定时器溢出事情(别离为定时器3、定时器4或定时器2)产生时DACOH：DACOL的内容才被复制到DAC输入锁存器，答应DAC数据改动为新值。规划中在DAC输出口加入了电压跟从器，平稳地输出波形。
4 软件规划
体系软件规划部分包含单片机端和人机交互端两个部分。单片机端首要是经过串口承受来自收集体系的信号，保存到存储器中，输出电压信号；人机交互端首要经过Visual Basic软件编写图形界面，承受和传送数据，而且经过改动信号的幅值、脉宽、频率、继续时刻等来完结对整个体系的操控。
4．1单片机端完结程序
单片机端软件选用C51编写，运用KeiluVision集成开发环境。首要完结单片机的初始化、串口通讯和DAC输出设置，单片机的初始化首要是单片机的串口中止翻开和体系装备初始化。单片机的串口通讯模块首要完结单片机和上位机的通讯，把体系需求的信息交由上位机进行处理。因为C8051F121单片机具有片内的UART，凶而只需设置恰当的奇仔器使单片机作业起来，规划中串口通讯方法运用了效率高的中止方法承受和发送数据。
