【正文】 控制鍵盤輸 入，設(shè)置輸出的波形，幅度，頻率，占空比以及波形的復(fù)合初始相位等信息。為響應(yīng)當(dāng)前的社會節(jié)能減排的 口號，綜合多方因素決定采用MSP430 超低功耗單片機作為我們的核心處理器。 首先去圖書館借閱有關(guān) MSP430 單片機的書籍資料，了解 MSP430 單片機的工作原理、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、功能模塊、各種寄存器以及 C 語言，從整體上對 MSP430 單片機的使用方法和編程原理進行理解。然后利用網(wǎng)絡(luò)資源查閱單片機的 C語言編程實例和視頻講解，對單片機每個功能模塊的使用有所了解。最后根據(jù)自己的題材基于 MSP430 單片機的信號發(fā)生器設(shè)計指定相應(yīng)的策略想辦法完成編程。 波形的產(chǎn)生是通過 MSP430 單片機 執(zhí)行某一波形發(fā)生程序，向 D/A 轉(zhuǎn)換器的 3 輸入端按一定的規(guī)律發(fā)生數(shù)據(jù)，從而在 D/A 轉(zhuǎn)換電路的輸出端得到相應(yīng)的電壓波形。在 MSP430 學(xué)習(xí)板 的 鍵盤按鍵 ,通過軟件編程來選擇各種波形、幅值電壓和頻率， 按不同按鍵產(chǎn)生不同波形的信號 。此方案的有點是電路原理比較簡單，實現(xiàn)起來比較容易。 具體就是系統(tǒng)采用 MSP430 單片機為控制核心， 利用 AD 芯片，通過按鍵中斷來邏輯選擇要輸出的波形（正弦波、方波、三角波、鋸齒波），再設(shè)置其它鍵來控制波形的復(fù)制及頻率，然后通過單片機控制顯示到 液晶 上。 本設(shè)計由檢測模塊、顯示模塊和控制模塊組成，其中顯示模塊用 LCD顯示實現(xiàn)溫度顯示， 控制模塊通過單片機控制繼電器來實現(xiàn)。 單片機的發(fā)展 單 片機的發(fā)展歷史可劃分為 五 個階段： 第一階段 (1974 年 ~1976 年 )：單片機初級階段。因工藝限制，單機采用雙片形式，而且功能比較簡單。例如 Fairchild 公司生產(chǎn)的 F8 單片機。 第二階段 (1976 年 ~1978 年 )：低性能單片機階段。以 Intel 公司的 MCS48 系列單片機為代表。這種單片機片內(nèi)集成有 8 位 CUP，并行 IO 口， 8 位定時器計數(shù)器， RAM 及 ROM 等。不足之處是無串行口，中斷簡單。 第三階段 (1978 年 ~1982 年 )：高性能單片機階段。單片 機以其優(yōu)異的性能，低廉的價格，不斷滲透到社會生活的每個角落。單片機生產(chǎn)廠商如雨后春筍不斷涌現(xiàn)，多系列，多型號，各種性能組合的單片機層出不窮，不斷滿足不同應(yīng)用場合的新要求。隨著芯片制作工藝，技術(shù)水平的不斷提高和單片機需求量的不斷加大，單片機的性能價格比不斷攀升，呈現(xiàn)出一派欣欣向榮的景象。 第四階段 (1982 年 ~1990 年 ):8 位單片機的鞏固發(fā)展及 16 位單片機的推出階段 ,也是單片機向微控制器發(fā)展的階段。 Intel 公司推出的 MCS—96 系列單片機 ,將一些用于測控系統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、程序運行監(jiān)視器、脈寬調(diào)制器等納入片 中 ,體現(xiàn)了單片機的微控制器特征。 第五階段 (1990 年 至今 ):微控制器的全面發(fā)展階段。隨著單片機在各個領(lǐng)域全面深入地發(fā)展和應(yīng)用 ,出現(xiàn)了高速、大尋址范圍、強運算能力的 8 位 16 位 32位通用型單片機 ,以及小型廉價的專用型單片機。 [1] 4 本章小結(jié) 我們對信號發(fā)生器設(shè)計方案進行了系統(tǒng)的論證，選擇出合適的方案作為我們系統(tǒng)的設(shè)計。并且介紹了單片機的各個發(fā)展階段，單片機在性能和處理速度方面的不斷進步。單片機更好的服務(wù)我們的生活。 5 第 2 章 硬件電路 電源電路 我們系統(tǒng)需要 5V 和 混合電源系統(tǒng)。 作為整個系統(tǒng)的動力來源 當(dāng)今社會人們極大的享受著電子設(shè)備帶來的便利，但是任何電子設(shè)備都有一個共同的電路 電源電路。大到超級計算機、小到袖珍計算器，所有的電子設(shè)備都必須在電源電路的支持下才能正常工作。當(dāng)然這些電源電路的樣式、復(fù)雜程度千差萬別。超級計算機的電源電路本身就是一套復(fù)雜的電源系統(tǒng) 。通過這套電源系統(tǒng)， 電子系統(tǒng) 各部分都能夠得到持續(xù)穩(wěn)定、符合各種復(fù)雜規(guī)范的 電源 供應(yīng)。袖珍計算器則是簡單多的電池電源電路。比較新型的電路完全具備電池能量提醒、掉電保護等高級功能?？梢哉f電源 電路是一切電子設(shè)備的基礎(chǔ)，沒有電源電路就不會有如此種類繁多的電子設(shè)備。 5V 穩(wěn)壓電源 電子產(chǎn)品中， 電源是電路中非常重要的部分，一個好的電源才能保證系統(tǒng)的正常工作。本系統(tǒng)中由于各部分的工作電壓不一樣，所以要用到多個電源?，F(xiàn)在有許多穩(wěn)壓芯片它們可以提供穩(wěn)定的電壓。 常見的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的 78 系列和負電壓輸出的 79系列。顧名思義，三端 IC 是指這種穩(wěn)壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。用78/79系列三端穩(wěn)壓 IC 來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路 內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜。因為三端固定集成穩(wěn)壓電路的使用方便，電子制作中經(jīng)常采用。 這是一個輸出正 5V 直流電壓的穩(wěn)壓電源電路。 IC 采用集成穩(wěn)壓器 7805，C C2分別為輸入端和輸出端濾波電容， RL 為負載電阻。 6 圖 21 5V電源電路 穩(wěn)壓電路 該電路采用 AMS1117— 系列穩(wěn)壓器有可調(diào)版與多種固定電壓版，設(shè)計用于提供 1A 輸出電流且工作壓差可低至 1V。在最大輸出電流時， AMS1117 器件的壓差保證最大不超過 ，并隨負載電 流的減小而逐漸降低。 AMS1117 的片上微調(diào)把基準電壓調(diào)整到 %的誤差以內(nèi)，而且電流限制也得到了調(diào)整，以盡量減少因穩(wěn)壓器和電源電路超載而造成的壓力。 AMS1117 器件引腳上兼容其他三端 SCSI 穩(wěn)壓器，提供適用貼片安裝的 SOT223 高效線性穩(wěn)壓器 后置穩(wěn)壓器，用于交換式電源 5V 至 線性穩(wěn)壓器 電池充電器 有源 SCSI 終端 筆記本 電源管理 電池供電設(shè)備 AMS1117 基本參數(shù) 輸出電流 (A) 1 輸出電壓 (V) 初始誤差 (%) 177。 壓差 (V) 圖 22 7 信號發(fā)生器的鍵盤電路 單片機外接鍵盤一般分為獨立鍵盤和矩陣鍵盤兩大類。獨立鍵盤就是 單片機的個 I/O 端口直接與一個按鍵相連，特點是電路簡單，判斷方便。在很多按鍵較少（一般 4個左右的時候）的系統(tǒng)中可以使用這種鍵盤。但它有一個很大的缺點：當(dāng)按鍵較多時，會占用大量的 I/O 端口。嚴重浪費了系統(tǒng)資源，不益選取此種按鍵。矩陣鍵盤與獨立按鍵相比也具有電路簡單的優(yōu)點，同時還具有一個優(yōu)點就是2N個端口可以編程出 N N 個按鍵。當(dāng) N很大時，這種方法可以節(jié)約大量端口節(jié)省系統(tǒng)資源。在本系統(tǒng)中大約 會用到十個左右的按鍵控制。所以選取的矩陣按鍵這一節(jié)省系統(tǒng)資源的鍵盤形式。 [2] 本系統(tǒng)所需要的鍵盤有 8個，經(jīng)過分析覺得使用獨立式鍵盤更為合適，但是手上有現(xiàn)有的 4*4 矩陣鍵盤，因此使用了 4*4矩陣鍵盤。連接電路如圖 23 所示。 圖 23 鍵盤模塊電路 現(xiàn)在具體分析鍵盤的工作原理：鍵盤初始化使得單片機 P1的 — 設(shè)置為輸入狀態(tài) , — 設(shè)置為輸出狀態(tài)，然后令 — 輸出低電平，— 下降沿觸發(fā)中斷，并開中斷。進入中斷子程序后進行掃描并獲得鍵值，最后根據(jù)按鍵的不同 分別跳到對應(yīng)的子程序中。 在掃描的子程序中，當(dāng)在 管腳上輸出低電平，并且行線的其他管腳上輸出高電平時，如果“ K1”鍵被按下，則 為低電平；如果“ K2”鍵被按下， 8 則 為低電平；如果“ K3”鍵被按下，則 為低電平；如果“ K4”鍵被按下，則 為低電平。通過設(shè)置一條行線的輸出就可以獲取列線上的相應(yīng)狀態(tài)，從而獲得鍵盤輸入的值。同理，依次在其他列線上輸出低電平，就可以獲取其他鍵的輸入值。通過這樣的掃描方式，可以實現(xiàn)鍵盤的輸入。 液晶顯示 顯示器一直就是我們進行人機交互的一項重要工具， 而作為科學(xué)發(fā)展產(chǎn)物的液晶 .更是讓我們聽到了福音，我們在設(shè)計系統(tǒng)的時候常常用到的液晶種類有段式液晶，帶字庫和不帶字庫的 LCD12864， LCD1602。 液晶的主要特點有： 1. 機身薄，節(jié)省空間：與比較笨重的 CRT 顯示器相比， 液晶顯示器 只要前者三分之一的空間 ，而且得益于液晶顯示器的這一特點使很多微型電子產(chǎn)品中的產(chǎn)生成為了可能 。 2. 省電，不產(chǎn)生高溫：它屬于低耗電產(chǎn)品，可以做到完全不發(fā)燙，相對與 CRT顯示器，因顯像技術(shù)不可避免產(chǎn)生高溫。 3. 無輻射，益健康： 液晶顯示器完全無輻射，這對于整天在電腦前工作的人來說是一個福音 。 4. 畫面柔和不傷眼：不同于 CRT 技術(shù)，液晶顯示器畫面不會閃爍，可以減少顯示器對眼睛的傷害，眼睛不容易疲勞。 [3] Nokia5110 液晶特點 我們這個系統(tǒng)采用的是 Nokia5110 液晶 ，該液晶特點 1． 84x48 的點陣 LCD，可以顯示 4 行漢字， 2． 采用串行接口與主處理器進行通信，接口信號線數(shù)量大幅度減少，包括電源和地在內(nèi)的信號線僅有 9 條。支持多種串行通信協(xié)議（如 AVR 單片機的ＳＰ I、 MCS51 的串口模式０等），傳輸速率高達 4Mbps，可全速寫入顯示數(shù)據(jù)，無等待時間。 3． 可通過導(dǎo)電膠連接模塊 與印制版，而不用連接電纜，用模塊上的金屬鉤可將模塊固定到印制板上，因而非常便于安裝和更換。 9 4． LCD 控制器／驅(qū)動器芯片已綁定到 LCD 晶片上，模塊的體積很小。 5． 采用低電壓供電，正常顯示時的工作電流在 200μA 以下，且具有掉電模式。 LPH7366 的這些特點非常適合于電池供電的便攜式通信設(shè)備和測試設(shè)備中 6． 性價比高， LCD1602 可以顯示 32 個字符，而 Nokia5110 可以顯示 15個漢字， 30 個字符。 Nokia5110 裸屏僅 元， LCD1602 一般 15 元左右，LCD12864 一般 50~70 元。 7． 接口簡 單，僅四根 I/O 線即可驅(qū)動， LCD1602 需 11 根 I/O 線， LCD12864 需 12 根。 8． 速度快，是 LCD12864 的 20 倍，是 LCD1602 的 40 倍。 9． Nokia5110 工作電壓 ，正常顯示時工作電流 200uA 以下，具有掉電模式，適合電池供電的便攜式移動設(shè)備。 Nokia5110 液晶 驅(qū)動 Nokia5110 是一款經(jīng)典機型，可能由于經(jīng)典的緣故，舊機器很多，所以很多電子工程師就把舊機器的屏幕拆下來，自己驅(qū)動 Nokia5110，用于開發(fā)的設(shè)備顯示，取代 LCD1602。 SPI 接口時序?qū)憯?shù)據(jù) /命令 ： Nokia5110(PCD8544)的通信協(xié)議是一個沒有 MISO 只有 MOSI的 SPI 協(xié)議，如果單片機有富裕的 SPI 接口，也可以利用硬件 SPI，但通常沒有必要，只需要軟件程