【正文】 ...................................................................................... 15 本章小結(jié) .......................................................................................................... 15 ......................................................................................... 16 主程序流程 ...................................................................................................... 16 子程序流程 ...................................................................................................... 17 致謝 .............................................................................................................. 19 參考文獻(xiàn) ..................................................................................................... 20 附 錄 ......................................................................................................... 21 1 單片機(jī)程序 ......................................................................................... 21 2 系統(tǒng)完整電路圖 ................................................................................. 24 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院 2020 屆學(xué)士學(xué)位論文 1 多功能智能函數(shù)發(fā)生器設(shè)計(jì) 1 緒 論 函數(shù)發(fā)生器是實(shí)驗(yàn)室常用信號源，也是工業(yè)，科研等常用的信號源，也是模擬電路中經(jīng)典的電路實(shí)例，其設(shè)計(jì)方法有許多種，本次課題選用單片機(jī)為核心器件，而單片機(jī)所夠成的儀器具有可靠性好，高性價(jià)比，體積小，集成度高，這也使其在現(xiàn)在電子硬件發(fā)展中成為最為廣泛應(yīng)用的器件之一。 基于 MAX038 的多波形函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計(jì)，結(jié)合現(xiàn)在正在使用的信號發(fā)生器的基本功能，完成一個(gè)基本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)全過程。通過 MAX038 來產(chǎn)生一系列有規(guī)律的幅度和頻率可調(diào)的方波、三角波和正弦波，這樣的一個(gè)多波形函數(shù)信號發(fā)生器在控制領(lǐng)域有著相當(dāng)廣泛的應(yīng)用范圍。 本文主要分五大部分：緒論、系統(tǒng)概述和設(shè)計(jì)方案、硬件部分、軟件部分、總結(jié)。緒論首先對課題背景和所涉及的技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行介紹；第一章對系統(tǒng)所要完成的功能進(jìn)行講解，確定系統(tǒng)的主要參數(shù)，第二章對系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和各部分組成進(jìn)行簡要的介紹；第三章軟件部分，這部分重點(diǎn)介紹了主程序的流程圖及驅(qū)動程序。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院 2020 屆學(xué)士學(xué)位論文 2 2 系統(tǒng)概述和方案設(shè)計(jì) 概述 函數(shù)發(fā)生器在通信，廣播 ，電視系統(tǒng)等方面運(yùn)用廣泛，是常用信號源，也是工業(yè)，科研等常用的信號源，也是模擬電路中經(jīng)典的電路實(shí)例，其設(shè)計(jì)方法有許多種。 設(shè)計(jì)指標(biāo) 1． 系統(tǒng)能夠產(chǎn)生遞增斜波、遞減斜波、方波、三角波、正弦波、及階梯波。 2． 系統(tǒng)可以通過選擇開關(guān)選擇相應(yīng)的波形輸出。 3． 系統(tǒng)具有復(fù)位功能。 4． 系統(tǒng)可用 LED 顯示輸出波形的種類和頻率。 方案論證與比較 方案一 系統(tǒng)主要采用 51系列單片機(jī)， D/A 轉(zhuǎn)換器組成輸出，該單片機(jī)是波形設(shè)計(jì)的核心。該信號發(fā)生器原理框圖如方案一流程 圖 圖 系統(tǒng)流程圖 總體原理為：利用 AT89C51 單片機(jī)構(gòu)造低頻信號發(fā)生器，可產(chǎn)生正弦波，方波，三角波，鋸齒波四種波形，方案一流程 圖 ，信號發(fā)生器原理框圖本方案其主要模塊包括復(fù)位電路、時(shí)鐘信號、鍵盤控制、 D/A 轉(zhuǎn)化及 LED 顯示。 方案二 系統(tǒng)由 51 系列為單片機(jī)控制模塊， MAX038 信號產(chǎn)生模塊， LED 顯示模塊，占空比調(diào)節(jié)模塊， DAC 模塊，電壓放大模塊組成，圖 為系統(tǒng)框圖。 鍵盤輸入 AT89C51單片機(jī) 顯示 D/A轉(zhuǎn)換DAC0832 運(yùn)放放大 UA741 輸出 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院 2020 屆學(xué)士學(xué)位論文 3 圖 系統(tǒng)流程圖 方案三 系統(tǒng)由 51 系列為單片機(jī)，使用傳統(tǒng)的鎖相頻率合成方法。通過芯片 IC145152，壓控振蕩器搭接的鎖相環(huán)電路輸出穩(wěn)定性極好的正弦波，再利用過零比較器轉(zhuǎn)換成方波，積分電路轉(zhuǎn)換成三角波。 方案四 采用通用的 51 系列單片機(jī) AT89C52 作為主控制器，通過 ZLG7289 控制鍵盤及顯示器輸入頻率與幅度并接入 DDS ADC9850 產(chǎn)生各種波形，通過積分電路與其自身帶有的正弦波和方波可以產(chǎn)生三角波等，正弦信號由 D/A 芯片 TLC5615 采樣。 方案討論 方案一：電路簡單，但抗干擾能力較弱，不易調(diào)節(jié)，而其成本底 方案二：利用單片集成芯片的函數(shù)發(fā)生器：能產(chǎn)生多種波形，達(dá)到較高的頻率，且易于調(diào)試。鑒于此，美國馬克西姆公司開發(fā)了新一代函數(shù)信號發(fā)生器 ICMAX038，它克鍵盤 頻率微調(diào) LED顯示 51系列單片機(jī) MAX038 信號 震蕩器 信號產(chǎn)生模塊 放大 輸入 波形選擇 頻率調(diào)整 占空比調(diào)節(jié) 信號輸出 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院 2020 屆學(xué)士學(xué)位論文 4 服了方案二中芯片的缺點(diǎn)，可以達(dá)到更高的技術(shù)指標(biāo)，是上述芯片望塵莫及的。 MAX038頻率高、精度好，因此它被稱為高頻精密函數(shù)信號發(fā)生器 IC。在鎖相環(huán)、壓控振蕩器、頻 率合成器、脈寬調(diào)制器等電路的設(shè)計(jì)上， MAX038 都是優(yōu)選的器件。 方案三：電路復(fù)雜，干擾因素多，不易實(shí)現(xiàn)。 方案四：產(chǎn)生信號較穩(wěn)定，且不容易控制。 宗上方案研究故采用方案二較適當(dāng)。 3 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì) 依據(jù) MAX038 輸出頻率的數(shù)控調(diào)節(jié)原理，配合單片機(jī)控制，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)控的函數(shù)信號發(fā)生器。 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 整機(jī)由的四大模塊組成，分別是單片機(jī)外圍控制電路（波形選擇電路，按鍵電路），MAX038外圍電路（頻率，占空比調(diào)節(jié)），放大電路，及電源電路。流程圖布局如圖 所示。 圖 總設(shè)計(jì)原理布局圖 單片機(jī)介紹及外圍電路 芯片介紹 AT89C52是 51系列單片機(jī)的一個(gè)型號，是 ATMEL公司生產(chǎn)的。 AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能 CMOS型 8位單片機(jī)，片內(nèi)含 8k bytes的可反復(fù)擦寫的 Flash只讀程序存儲器和 256 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），器件采用 ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8位中央處理器和 Flash存儲單元。 AT89C52 有 40個(gè)引 腳， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含 2個(gè)外AT89C52 單片機(jī) 波形選擇電路 MAX038 放大電路 輸出 按鍵電路 頻率調(diào)節(jié) 占空比 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院 2020 屆學(xué)士學(xué)位論文 6 中斷口， 3 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器， 2個(gè)全雙工串行通信口， 2個(gè)讀寫口。其將通用的微處理器和 Flash 存儲器結(jié)合在一起，特別是可反復(fù)擦寫的 Flash 存儲器可有效地降低開發(fā)成本。 AT89C52 有 PDIP、 PQFP/TQFP 及 PLCC 等三種封裝形式，以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。 主要功能特性 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) 8k 可反復(fù)擦寫 (1000 次） Flash ROM 32 個(gè)雙向 I/O 口 256x8bit 內(nèi)部 RAM 3 個(gè) 16 位可編程 定時(shí) /計(jì)數(shù)器中斷 時(shí)鐘頻率 024MHz 2 個(gè)串行中斷 可編程 UART 串行通道 2 個(gè)外部中斷源 共 6個(gè)中斷源 2 個(gè)讀寫中斷口線 3 級加密位 低功耗空閑和掉電模式 軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能 AT89C52中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1和 XTAL2分別是該放大器的輸入端和輸出端。這個(gè)放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器。 外接石英晶體及電容 C1， C2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對外接電容 C1， C2雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度及溫度穩(wěn)定性，這里選擇使用石英晶體。也可以采用外部時(shí)鐘。采用外部時(shí)鐘的電路的情況時(shí)，外部時(shí)鐘脈沖接到 XTAL1端，即內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端， XTAL2則懸空。 外圍電路 工作在 ，其 MAX038的 A0和 A1相連，用于選擇輸出波形； KEY為單片機(jī)的外圍 4 4鍵盤接口，它和單片機(jī)的 ～ ， ～ 對應(yīng)于鍵盤的行 1～ 4， ～ 應(yīng)于鍵盤列的 1～ 4。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院 2020 屆學(xué)士學(xué)位論文 7 1234567891 01 11 21 31 41 51 61 71 81 92 0 2 12 22 32 42 52 62 72 8