【正文】 .......................................................................................................... 31 LCD1602指令說(shuō)明及時(shí)序 ................................................................................... 31 LCD1602 的 RAM 地址映射 ................................................................................ 34 LCD1602一般初始化過(guò)程 ................................................................................... 35 串口通信編程 .......................................................................................................... 35 串口控制寄存器 ................................................................................................. 35 波特率計(jì)算 ........................................................................................................ 38 串口程序設(shè)計(jì) .................................................................................................... 38 信號(hào)發(fā)生器軟件函數(shù) ................................................................................................ 40 4 系統(tǒng)調(diào)試 ..................................................................................................................... 42 硬件電路調(diào)試 ........................................................................................................... 42 軟件調(diào)試 ................................................................................................................. 42 實(shí)物測(cè)試 ................................................................................................................. 43 測(cè)試示波器介紹 .................................................................................................. 43 測(cè)試數(shù)據(jù) ............................................................................................................ 43 結(jié) 論 ............................................................................................................................... 45 參 考 文 獻(xiàn) ................................................................................................................... 46 附錄 A：系統(tǒng)程序 ......................................................................................................... 47 附錄 B：系統(tǒng)實(shí)物圖 ..................................................................................................... 62 致 謝 ............................................................................................................................... 63 1 緒論 1 1 緒論 設(shè)計(jì)背景 頻率合成技術(shù)從 30 年代發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)進(jìn)入成熟階段。目前最常用的頻率合成方案有兩種，直接混頻級(jí)聯(lián)法和數(shù)字鎖相環(huán)法。由于數(shù)字集成電路的迅猛發(fā)展，集成合成器和數(shù)字計(jì)算技術(shù)頻率合成方案大量涌現(xiàn)。大規(guī)模集成電路的應(yīng)用又為數(shù)字技術(shù)的方案提供了廣闊的前景。在現(xiàn)代電子學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，常常需要高精度且頻率可方便調(diào)節(jié)的信號(hào)發(fā)生器。各種波形曲線均可以用三角函數(shù)方程式來(lái)表示。這種能夠產(chǎn)生多種波形，如三角波、鋸齒波、矩形波、正弦波的電路被稱為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器在電路實(shí)驗(yàn)和設(shè)備檢測(cè)中具有十分廣泛的用途。 目前廣泛使用的 DDS 芯片很多，本設(shè)計(jì)采用 AD9835 芯片。 AD9835 主要由數(shù)控振蕩器（ NCO）和相位調(diào)制器、余弦查詢表和一個(gè) 10 位的 D/A 轉(zhuǎn)換器組成。 信號(hào)發(fā)生器概述 產(chǎn)生模擬信號(hào)的傳統(tǒng)方法是采用 RC 或 LC 振蕩器，而它們產(chǎn)生的信號(hào)頻率的精度和穩(wěn)定度都很差。后來(lái)出現(xiàn)了鎖相環(huán)技術(shù)，頻率精度大大提高；但是工藝復(fù)雜，分辨力不高，頻率變換和實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制也不方便。 DDS(直接數(shù)字式頻率合成技術(shù) )出現(xiàn)于 20 世紀(jì) 70 年代，它是一種全數(shù)字頻率合成技術(shù)， 完全沒(méi)有振蕩元件和鎖相環(huán)，采用一連串?dāng)?shù)據(jù)流經(jīng)過(guò) D/A轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生一個(gè)預(yù)先設(shè)定的模擬信號(hào)。它將先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理理論與方法引入信號(hào)合成領(lǐng)域，具有以往頻率合成器難以達(dá)到的優(yōu)點(diǎn)，如頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間短 (≤ 20ns)、頻率分辨率高 ()、頻率穩(wěn)定度高 (107～ 108)、輸出信號(hào)頻率和相位可快速程控切換等，因此可以很容易實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)的全數(shù)字式調(diào)制。由于 DDS 是數(shù)字化高密度集成電路產(chǎn)品，芯片體積小、功耗低，因此可用它構(gòu)成高性能頻率合成信號(hào)源而取代傳統(tǒng)頻率信號(hào)源。近年來(lái)DDS 技術(shù)得到了飛速發(fā)展，各種通用的 DDS 芯片不 斷上市，性能很好，使用簡(jiǎn)單，價(jià)格也在不斷下降，為一般用戶使用提供了極大方便。 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 本設(shè)計(jì)概述 本設(shè)計(jì)采用 ANALOG 公司的 AD9835 DDS 專用芯片，并由單片機(jī)控制合成信號(hào)源，設(shè)計(jì)的技術(shù)指標(biāo)如下： ●頻率范圍 ～ 。 ●頻率分辨率 。 ●頻率穩(wěn)定度 1 107。輸出幅度 0～ 5V可調(diào)。 ●輸出正弦波。輸出設(shè)定方式由數(shù)字鍵盤(pán)直接設(shè)定。 ●采用 LCD 液晶顯示。 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)框圖如 圖 所示。 圖 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 2 硬件電路設(shè)計(jì) 3 2 硬件電路設(shè)計(jì) 主控芯 片和電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)介紹 單片機(jī)即單片微型計(jì)算機(jī)（ Single Chip Microputer）是把組成微型計(jì)算機(jī)的各種功能部件，包括中央處理單元（ CPU）、隨機(jī)存儲(chǔ)器（ RAM）、程序存儲(chǔ)器（ ROM）、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器及輸入輸出接口等部件都集成在一塊芯片上。是一種集成度高、性價(jià)比優(yōu)越、質(zhì)量小、體積小的微型計(jì)算機(jī)。單片機(jī)按其使用目的可以分為通用和專用兩種類型。通用單片機(jī)是一種基本芯片，內(nèi)部功能及資源豐富，性能全面，適應(yīng)性強(qiáng) ， 可覆蓋多種用途。用戶可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)成各種不同的單片機(jī)控制系統(tǒng)，即有一 個(gè)再設(shè)計(jì)的過(guò)程。專用型單片機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)已對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡(jiǎn)化，對(duì)軟、硬件進(jìn)行了優(yōu)化，可靠性高，成本低，但是這類單片機(jī)功能單一，通常是針對(duì)某一特定的產(chǎn)品。本設(shè)計(jì)最終選用了 宏晶科技 的 STC89C52 通用型單片機(jī) 。 STC89C52 單片機(jī) STC89C52 是一種帶 8K字節(jié) Flash程序存儲(chǔ)器的低電壓，高性能的微處理器。 STC89C51RC 系列單片機(jī)是宏晶科技推出的新一代超強(qiáng)抗干擾 /高速 /低功耗的單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 單片機(jī)。 12 時(shí)鐘 /機(jī)器周期和 6 時(shí)鐘 /機(jī)器周期可任意選擇。性能優(yōu)越，價(jià)格 便宜。 單片機(jī) 控制電路如下圖 ： 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 圖 單片機(jī)控制電路 圖 ○ 1 時(shí)鐘電路 STC89C52 內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和XTAL2 分別是此放大器的輸入端和輸出端。時(shí)鐘可以由內(nèi)部方式產(chǎn)生或外部方式產(chǎn)生。內(nèi)部方式的時(shí)鐘電路如圖 (a) 所示，在 XTAL1 和 XTAL2 引腳上外接定時(shí)元件，內(nèi)部振蕩器就產(chǎn)生自激振蕩。定時(shí)元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。晶體振蕩頻率在 2~25MHz 之間選擇 時(shí) ，電容值 在小于等于 47pF之間選擇，電容 值的大小可對(duì)頻率起微調(diào)的作用。 外部方式的時(shí)鐘電路如圖 （ b） 所示， XTAL2 接地， XTAL1 接外部振蕩器。對(duì)外部振蕩信號(hào)無(wú)特殊要求，只要求保證脈沖寬度，一般采用頻率低于 12MHz的方波信號(hào)。片內(nèi)時(shí)鐘發(fā)生器把振蕩頻率兩分頻，產(chǎn)生一個(gè)兩相時(shí)鐘 P1 和 P2，供單片機(jī)使用。 （ a） 內(nèi)部方式時(shí)鐘電路 2 硬件電路設(shè)計(jì) 5 （ b）外部方式時(shí)鐘電路 圖 時(shí)鐘電路 ○ 2 復(fù)位電路 1）復(fù)位操作 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。其主要功能是把 PC 初始化為 0000H，使單片機(jī)從 0000H 單元開(kāi)始執(zhí)行 程序。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵重新啟動(dòng)。 除 PC 之外，復(fù)位操作還對(duì) 其它 一些寄存器有影響，它們的復(fù)位狀態(tài)如表 所示。 表 寄存器的復(fù)位狀態(tài) 寄存器 復(fù)位狀態(tài) 寄存器 復(fù)位狀態(tài) PC 0000H TCON 00H A 00H T2CON 00H B 00H TL0 00H PSW 00H TH0 00H SP 07H TL1 00H DPTR 0000H TH1 00H P0P3 FFH SCON 00H IP 000000B SBUF 不定 IE 0 000000B PCON 0 0000B TMOD 00H 2）復(fù)位信號(hào)及其產(chǎn)生 RST 引腳是復(fù)位信號(hào)的輸入端。復(fù)位信號(hào)是高電平有效，其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù)24 個(gè)振蕩周期 (即二個(gè)機(jī)器周期 )以上。產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)的電路邏輯如圖 所示： 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 圖 復(fù)位信號(hào)的電路邏輯圖 整個(gè)復(fù)位電路包括芯片內(nèi)、外兩部分。外部電路產(chǎn)生的復(fù)位信號(hào) (RST)送至施密特觸發(fā)器，再由片內(nèi)復(fù)位電路在每個(gè)機(jī)器周期的 S5P2 時(shí)刻對(duì)施密特觸發(fā)器的輸出進(jìn)行采樣，然后才得到內(nèi)部復(fù)位 操作所需要的信號(hào)。 復(fù)位操作有上電自動(dòng)復(fù)位 和 按鍵手動(dòng)復(fù)位兩種方式。 上電自動(dòng)復(fù)位是通過(guò)外部復(fù)位電路的電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖 （ a）所示。這佯，只要電源 Vcc 的上升時(shí)間不超過(guò) 1ms，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位，即接通電源就成了系統(tǒng)的復(fù)位初始化。 按鍵手動(dòng)復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中，按鍵電平復(fù)位是通過(guò)使復(fù)位端經(jīng)電阻與 Vcc 電源接通而實(shí)現(xiàn)的，其電路如圖 （ b） 所示；而按鍵脈沖復(fù)位則是利用 RC 微分電路產(chǎn)生的正脈沖來(lái)實(shí)現(xiàn)的， 其電路如圖 （ c）所示： （ a） 上電復(fù)位 2 硬件電路設(shè)計(jì) 7 （ b） 按 鍵電平復(fù)位 （ c）按鍵脈沖復(fù)位 圖 復(fù)位電路 上述電路圖中的電阻、電容參數(shù)適用于 6MHz 晶振，能保證復(fù)位信號(hào)高電平持續(xù)時(shí)間大于 2 個(gè)機(jī)器周期。 本 設(shè)計(jì) 的復(fù)位電路 根據(jù) STC89C52 芯片官方說(shuō)明文檔，電阻值為 10kΩ，電容值為 10μF，在晶振為 12MHz 時(shí)， 采用圖 的 復(fù)位方式。 圖 本系統(tǒng)復(fù)位電路 ○ 3 STC89C52 具體介紹如下 1）主電源引腳（ 2 根） 攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 VCC(Pin40)：電源輸入，接＋ 5V電源 GND(Pin20)：接地線 2）外接晶振 引腳（ 2 根） XTAL1(Pin18