波形发生器制作原理说明以及源代码
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第二种方案采用六个共阴极数码管LED进行动态显示波形和频率，直接用SPCE061A直接驱动LED，两位提供波形显示，四位提供频率显示。用IOB8—IOB13口作为位选控制， IOA8—IOA14口传输要显示的数据，数据线和位选线直接接凌阳SPCE061A单片机的I/O口即可，因为I/O口输出电流很小不会对LED造成损坏，它的电压值却足以驱动LED，这不像别的单片机还要外接驱动电路和电阻，采用凌阳SPCE061A单片机大大减化了设计过程和硬件电路。硬件电路如图5所示。
2.2.4 语音播报电路的设计电路
凌阳的SPCE061A是16位单片机，具有DSP功能，有很强的信息处理能力，最高时钟可达到49M，具备运算速度高的优势等等，这为语音的播放、录放、合成及辨识提供了条件。另外SPCE061A单片机具有32k闪存，事先把所需要的语音信号录制好，整个语音信号经凌阳SACM_S480压缩算法压缩只占有13.2K存储空间，对凌阳SPCE061A单片机的存储系统来说绰绰有余。凌阳SPCE061A单片机自带双通道DAC音频输出， DAC1、DAC2转换输出的模拟量电流信号分别通过AUD1和AUD2管脚输出， DAC输出为电流型输出，经LM396音频放大，即可驱动喇叭放音，放大电路如图6(只列出了DAC1,DAC2类似)。在DAC1、DAC2后面接一个简单的音频放大电路和喇叭就能实现语音播报功能，这为单片机的音频设计提供了极大方便，音频的具体功能主要通过程序来实现。
三、软件设计
3.1主程序流程图
由于使用凌阳SPCE061A使外围电路变得异常简单，整个波形发生器的主体任务落到了程序编写上。整个系统的软件设计方案如图7，采用外部中断二来中断所显示波形，以便进入下一波形的编辑和输出，在波形输出的同时利用外部中断一来实现同步的频率调节。波形的具体产生是通过两路DAC来产生，之所以采用这种方式，是因为凌阳SPCE061A在这方面的设计为我们提供了极大的方便，在DAC的编程方面又提供了及其便利的编程环境。用函数来产生波形是大多数设计者喜之不舍得设计方案，但在具体设计方面，因为函数在单片机的运算过程中占据了太多的时钟周期，这就给我们追求高频波形一个瓶颈，要怎样解决这个问题呢？这里我采用查表来实现，根据理论凌阳SPCE061A单片机可达到一百兆的要求，这就能充分满足题目设计要求了，然而，由于函数产生波形极其方便，凌阳SPCE061A单片机有提供了大量函数库，在设计过程中我在低频部分依然采用函数设计。另外，波形频率随CPU的频率而变法，凌阳SPCE061A单片机的32768的实时时钟经过PLL倍频电路产生系统时钟频率(Fosc)，Fosc再经过分频得到CPU时钟频率(CPUCLK)可通过对P_SystemClock(写)($7013H)单元编程来控制，这就为我们设计提供了丰富的CPU时钟选择。默认的Fosc、CPUCLK分别为24.576MHz和Fosc/8。我们可以通过对P_SystemClock单元编程完成对系统时钟和CPU时钟频率的定义，改变设置将可提供多种频率选择。在本设计中，波形编辑的第一部就是进行CPU频率选择，选择最高频和最低频作为粗调，在用键盘和中断进行微调，以便达到所需的频率及其幅值。下面将对各部分编程作详细说明。
3.2 分块程序流程
按键控制部份
在键扫描的过程中，先置IOA0~IOA3为带数据缓存器的高电平输出，置IOA4~IOA7为带下拉电阻的输入管脚，此时若有键按下，取IOA4~IOA7的数据将得到一个值，把此值保存下来，再置IOA4~IOA7为带数据反相器的高电平输出，置IOA0~IOA3为带下拉电阻的输入管脚，此时若键仍没弹起，取IOA0~IOA3的数据将得到另一个值，把这两个值组合就可得知是哪个键按下了，再通过查表得到键值，跳转至相应程序段，执行输出相应波形或者编辑波形，从而达到控制波形的目的。整体按键过程如图8所示。
正弦波形的形成
在设计之初，我一直都在尝试使用函数来计算输出波形，使用这种方法，在示波器上得到了很好的波形，但是在CPU时钟频率没调至最高的情况下，所得到的频率只是多少毫赫兹到几十赫兹之间，基本上没有实用价值。要达到更高的频率，就得另辟蹊径了。分析一下为什么频率上不去，主要原因在于，使用单片机进行正弦函数的运算时占去了不少时间，如果去掉这一计算过程波形的频率应该大有提高，另外就是CPU时钟频率没有调至最高，以及DAC转换过
程需要时间。为了达到更高的频率，首先就要免去单片机的计算负担，我使用的解决方法是人为计算出要输出的点，然后建一个表通过查表来进行输出，这样主要工作任务就落到了建表的过程中。这样做的好处在于，查表所耗费的时钟周期相同，这样输出的点与点之间的距离就相等了，输出的波形行将更趋于完美，当然更让我们感到的高兴的是它输出波形的频率将近达到了100K赫兹，能够满足我们设计的扩展要求了。为了实现频率的调整，我在一个正弦波周期里建了两百个点，如果我们隔一个取点的话，且在CPU时钟频率不改变的情形下，正弦波频率将相对于前面的频率提高将近一倍。这样我们就得到了解决频率调整的方法，首先进行CPU时钟频率选择，再调整一个正弦函数一个周期输出的点数，幅度的调节是通过初始幅度设置再通过外部放大电路来调节，设计程序流程图如图所示。另外，由于函数产生波形及其方便，凌阳SPCE061A单片机又提供了大量函数库，在设计过程中我在低频部分依然采用函数设计，因为这更有利于数字幅度和频率的调节。设计程序流程图如图9和10所示。
三角波、锯齿波的形成
三角波、锯齿波形成的原理同正弦波形成的原理大致相同，在这里将不做作详细介绍，其流程图如图11所示。
方波的形成和实现
方波是我们最常用的一种波形，并且常常作为一种标准信号应用在各个领域，凌阳SPCE061A提供了一种很好的方波发生机制，就是APWM调制，通过写入P_TimerA_Ctrl($700BH)单元的第6~9位，可选择设置APWM输出波形的脉宽占空比；同理，写入P_TimerB_Ctrl($700DH)单元的第6~9位，便可选择设置BPWM输出波形的脉宽占空比。我们可以将IOB8设置成同相输出端口，通过设置P_TimerA_Ctrl(写)($700BH)的第0~5位来选择TimerA的时钟源(时钟源A、B)。设置该单元的第6~9位（如图12所示），TimerA将输出不同频率的脉宽调制信号，即对脉宽占空比输出APWM进行控制。这里为了得到最标准的波形采用这种方式来实现标准方波。如图12所示就是我们进行APWM调制的原理图。
在某些应用领域由于各种干扰和响应的存在，实际电路往往存在各种信号缺陷和瞬变信号，为了满足各种需要我们还设计了有频率突变的方波，如图11所示。具体设计方案是采用不停的输出和停止输出某一幅度的值，在一个序列周期我们总共提供八位可变数值，因为在数据传输过程中一般是八位为一帧进行传输。通过键盘的编辑可以达到我们的需求。
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