如何用单片机产生2.01kHz正弦波？

Question

**#如何利用单片机产生2.01kHz频率的正弦波？
**
请问一下如何利用单片机产生类似的2.01kHz、3.01kHz的正弦波信号呢？重点是定时器的设置问题

Answer 1

引自免费微信小程序：皆我百晓生

为了在单片机上生成2.01kHz的正弦波，你需要进行以下步骤。由于直接在单片机上生成精确正弦波信号相对复杂，通常会采用查表法（存储预先计算好的正弦值）和DAC（数模转换器）来实现。以下是一种简化的流程概述以及伪代码示例，实际应用中需要根据所使用的具体单片机型号调整细节：

1. 计算正弦表：

   • 首先，根据正弦函数计算出一系列离散的正弦值，采样频率应远大于目标频率（例如，如果要输出2.01kHz的正弦波，采样频率至少为4.02kHz以上以保证无失真）。
   • 将这些正弦值量化并存储到一个数组中。

2. 定时器配置：

   • 使用单片机内部定时器产生周期性的中断或者PWM脉冲，其周期应等于每个正弦波样本点之间的时间间隔，即1/采样频率。
   • 假设你的单片机时钟频率为F_clk，而你想要的定时器中断频率是F_out=4.02kHz，则定时器的预分频系数和计数值可通过如下公式计算：

     计数值 = F_clk / (预分频系数 * F_out)
     

3. 中断服务程序(ISR)：

   • 当定时器触发中断时，在中断服务程序里读取正弦表中的下一个值，并将其加载到DAC寄存器中。
   • 更新指向正弦表的指针，使其指向下一个正弦值。

4. 数模转换(DAC)：

   • 确保单片机具有DAC功能，通过编程控制DAC输出对应的电压值，从而形成模拟正弦波。

以下是基于上述原理的简化伪代码片段：

// 假设有全局变量currentSample用于记录当前输出的正弦表索引
// 正弦表sinTable已提前计算好并存储

const int sineTableSize = 512; // 根据实际情况定义表大小
int currentSample = 0;

void setupTimerInterrupt(int timerFreqHz) {
    // 这部分根据实际单片机型号设置定时器参数
    // 设置定时器中断频率为timerFreqHz，确保其能提供足够高的采样率
    // ...
}

ISR(timerInterruptHandler) {
    DAC_setOutput(sinTable[currentSample]); // 假设DAC_setOutput是一个写入DAC寄存器的函数
    currentSample = (currentSample + 1) % sineTableSize;
}

int main() {
    setupTimerInterrupt(4020); // 设置定时器频率为4.02kHz
    enableTimerInterrupts();   // 启用定时器中断
    while(1) { /* 主循环 */ }
    
    return 0;
}

请注意，上述代码仅为示例，并未针对特定单片机型号编写，实际应用时需要查阅相应单片机的数据手册，以正确配置定时器和DAC接口。同时，生成正弦表的过程也未在此展示，你需要使用数学库或自行编写算法生成对应频率下的正弦采样点。