【正文】 和兩個 30pF 的電容。在芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)中， XTAL1 和 XTAL2 引腳是一反相放大器的兩個輸入端，構(gòu)成單片機(jī)內(nèi)部振蕩器。同樣，根據(jù)需要的不同，也可采用外部時鐘方式。本次設(shè)計采用內(nèi)部時鐘方式。如圖所示。 單片機(jī)復(fù)位電路工作原理及應(yīng)用 計算機(jī)在啟動運(yùn)行時都需要復(fù)位，復(fù)位是使中央處理器 CPU 和內(nèi)部其他部件處于一個確定的初始狀態(tài)，從這個狀態(tài)開始工作 [1]。 89C51 單片機(jī)有一個復(fù)位引腳 RST，高電頻有效。在時鐘電路工作以后，當(dāng)外部電路使得 RST 端出現(xiàn) 2 個機(jī)器周期以上的高電平后系統(tǒng)就會內(nèi)部復(fù)位 [1]。我們采用按鍵復(fù)位方式。如圖所示。 圖 8 內(nèi)部時鐘方式 XTAL1 XTAL2 Vcc RST Vss MCS51 1k 200? 9 圖 9 按鈕復(fù)位電路 按鍵控制與顯示電路設(shè)計 本次設(shè)計共設(shè)計了 4 個按鍵，分別為開關(guān) S S S3 和 S4。分別接單片機(jī)的、 、 、 口。 S1 用來控制輸出波的類別，每按一次，切換到另一個波形； S2 與 S3 則調(diào)節(jié)輸出波形頻率的增減，按 S2 時，輸出平率增加，而 S3 則減??；S4 則用來顯示波形的種類與頻率的大小。如圖所示。 圖 10 按鍵電路 D/A 轉(zhuǎn)換電路 D/A 轉(zhuǎn)換器經(jīng)常用于信號發(fā)生器的設(shè)計中，通過它可以生成各種波形。其基本原理如下：利用 D/A 轉(zhuǎn)換器輸出模擬量與輸入數(shù)字量成正比這一特點，通過程序控制CPU 向 D/A 轉(zhuǎn)換器送出隨時間成一定規(guī)律變化的數(shù)字，則 D/A 轉(zhuǎn) 換器輸出端就可輸 10 出隨時間按一定規(guī)律變化的波形 [1]。 D/A 轉(zhuǎn)換的必要性 D/A 是先把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，在單片機(jī)設(shè)計中經(jīng)常用到。眾所周知，單片機(jī)輸出信號為數(shù)字量，而本設(shè)計旨在輸出各種波形，屬模擬量，所以單片機(jī)的數(shù)字量必須經(jīng)過 D/A 的轉(zhuǎn)換變?yōu)槟M信號才能滿足要求。 DAC0832 的特性及應(yīng)用 DAC0832 是一個 8 位的 D/A 轉(zhuǎn)換器，為 DAC0830 的一種。 DAC0832 內(nèi)部主要由 8 為輸入寄存器、 8 位 DAC 寄存器、 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換器和控制邏輯電路組成。由于DAC0832 與單片機(jī)接 口方便，其轉(zhuǎn)換與控制較易實現(xiàn)，所以在實際工作中有其重要的作用，使用的也較為頻繁。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳圖如圖所示。 圖 11 DAC0832 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 11 圖 12 DAC0832 的引腳圖 DAC0832 是 D/A 轉(zhuǎn)換器的一類，屬電流型，所以后要跟著 I/V 轉(zhuǎn)換。數(shù)字輸入端可以有單緩沖、雙緩沖或直通方式輸入。 當(dāng)引腳 1WR 、 2WR 、 CS 、 XFER 直接接 地時， ILE 接電源， DAC0832 處于直通工作方式。這種狀態(tài)下，有輸入就立即有輸出，處理方式簡單，但只能通過獨立的 I/O接口連接。 當(dāng)連接 ILE、 1WR 、 2WR 、 CS 和 XFER 引腳，使得兩鎖存器分別工作在直通與受控狀態(tài)，或者兩個同事被控制，則 DAC0832 處于單緩沖工作方式 [1]。只要數(shù)據(jù)DAC0832 寫入 8 位輸入鎖存器，就立即開始轉(zhuǎn)換。 雙緩沖方式即將對 8 位 DAC 寄存器與對鎖存器的控制分開進(jìn)行，占用的 I/O 口相對較大。 根據(jù)以上分析，此次設(shè)計選取單緩沖方式。如圖所示。 12 圖 13 DAC0832 單緩沖方式的連接 顯示電路 顯示電路分為 3 部分，分別為 LED 燈顯示， LED 數(shù)碼管顯示，最后還有示波器顯示。 LED 燈顯示 本次設(shè)計共用了 4 個 LED 燈，分別表示示波器上顯示了對應(yīng)的波形，單片機(jī)的— 分別控制相應(yīng)燈的亮滅。電路圖如圖所示。 D1 D2 D3 D41KR11KR21KR31KR4VCCP24P25P26P27 圖 14 LED 數(shù)碼管顯示 本次 LED 數(shù)碼管的作用是用來顯示相應(yīng)輸出信號的頻 率。 LED 數(shù)碼管顯示電路盡管其所能顯示的信息簡單，但由于其清晰、亮度高使用時 13 間長和所需電壓要求低等優(yōu)勢，在單片機(jī)應(yīng)用中有著應(yīng)用頻率較高。 LED 數(shù)碼管顯示器是簡單地發(fā)光二級管按特定的電路連接起來的顯示性器件。而我們在一些單片機(jī)設(shè)計中常用的是 8 段式的 LED 數(shù)碼管顯示器，其分為兩類，共陰和共陽之分。其結(jié)構(gòu)如圖所示。本次設(shè)計采用共陰方式。 圖 15 LED 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖 常用數(shù)字和字符的編碼如下表： 表 1 常用字段編碼表 顯示字符 共陰極字段碼 共陽極字段碼 顯示字符 共陰極字段碼 共陽極字段碼 0 3FH C0H C 39H C6H 1 06H F9H D 5EH A1H 2 5BH A4H E 79H 86H 3 4FH B0H F 71H 8EH 4 66H 99H P 73H 8CH 5 6DH 92H U 3EH C1H 6 7DH 82H T 31H CEH 7 07H F8H Y 6EH 91H 14 8 7FH 80H L 38H C7H 9 6FH 90H 8． FFH 00H A 77H 88H “滅 ” 00 FFH B 7CH 83H …… …… …… LED 數(shù)碼管在 顯示的方式上有動態(tài)顯示和靜態(tài)顯示兩種方法。 當(dāng) LED 靜態(tài)顯示時，公共端接地或接電源，根據(jù)共陰還是共陽決定。但每一段的段選段都要與 I/O 接口連接。這種方式結(jié)構(gòu)簡單，程序也簡單易理解。但缺點也因此點而來，一個數(shù)碼管就要 8 個 I/O 口，數(shù)碼管若多有幾個，則就會占用很多 I/O 口。 而當(dāng) LED 采取動態(tài)顯示時，是將所有數(shù)碼管的段選段并接在一起的，用公共的 I/O控制端，公共端不接地或是電源，而是連接 I/O 口，實現(xiàn)位選，即選取那個數(shù)碼管亮，幾個數(shù)碼管輪流顯示相應(yīng)信息，這樣不斷循環(huán)。根據(jù)人眼短暫滯留性，當(dāng)循環(huán)周期足夠快時，看著 就像幾個一起顯示的。此種方式優(yōu)點是所用 I/O 口少，線路較簡單，但軟件與 CPU 的占用較大。 一般當(dāng)所用 LED 顯示器的個數(shù)少時用靜態(tài)顯示。反之則用動態(tài)顯示。本次設(shè)計采取了動態(tài)顯示的方案完成顯示工作。 LED 動態(tài)顯示方式如圖所示。 圖 16 LED 動態(tài)顯示 放大電路設(shè)計 15 可知，單片機(jī)出來的信號經(jīng) D/A 轉(zhuǎn)換后的模擬信號也只是電流信號，所以要將次電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號。于是，需加上雙極性轉(zhuǎn)化電路。此電路需要兩個放大器，若干電阻，其具體電路如圖所示。 V R E F8R F B9GND10I O U T 111I O U T 212D I 713D I 614D I 515D I 416D I 07CS1W R 12GND3D I 34D I 25D I 16X F E R17W R 218I L E19VDD20D A C 0 8 3 2814321L M 3 5 8 D814321L M 3 5 8 DR2R1R3OUTV R E F 圖 17 雙極性轉(zhuǎn)化電路 圖中第一個 放大器的作用是將輸出的電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，第二個運(yùn)算放大器和兩電阻組成的是方向加法器。 3 硬件設(shè)計 整體的電路原理圖 16 12XTAL30pFC1 30pFC210uFC3R150KR7100KR512345678RST91011121314151617XTAL218XTAL119VSS202122232425262728PSEN29ALE30EA/VPP313233343536373839VCC40U1 P80C32UBPNCS1WR12GND3DI34DI25DI16DI07VREF8RFB9GND10IOUT111IOUT212DI713DI614DI515DI416XFER17WR218ILE(BYTE1/BYTE2)19VCC20U2 DAC0832LCNGNDGNDVCCK46f10K38K112e1c4DP3b7a11g5K29d2DIG1DIG2DIG3DIG4DP2DP3DS1 HDSPB03E2 31A8 4U4A LM358AN567B8 4U4B LM358ANPortS1 S2 S3 S4GND123456789P1 Header 9VCCVCCP20 P21 P22 P23OE1D12D23D34D45D56D67D78D89GND10LE11Q812Q713Q614Q515Q416Q317Q218Q119VCC20U3 DM74LS573NGNDGNDVCCP20 P21 P22 P23D1D2D3D41KR11KR21KR31KR4VCCP10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 P36P32P32GNDVCCVCCGNDGND100KR61KR8S2VCCGNDS1 S2 S3 S412v12vgndgndP36S1S2 S3 S4P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 圖 18 整體仿真電路 元件清單 表 2 元器件 元件名稱 型號 數(shù)量 /個 用途 單片機(jī) AT89C51 1 主控芯片 晶振 12MHz 1 晶振電路 電容 30pF 2 晶振電路 電解電容 10uF 1 復(fù)位電路 電阻 10k 歐 1 復(fù)位電路 開關(guān) BUTTON 1 復(fù)位電路 開關(guān) BUTTON 4 選擇輸出 17 集成塊 DAC0832 1 D/A 轉(zhuǎn)換 集 成塊 LM358 2 運(yùn)放電路 集成塊 74LS573 1 驅(qū)動電路 數(shù)碼管 共陰、藍(lán)色 1 顯示電路 電阻 10k 歐、 7k 歐 2 運(yùn)放電路 滑動變阻器 10k 歐 1 運(yùn)放電路 電源 +5V 1 提供電源 排阻 1k 1 顯示電路 發(fā)光二級管 紅色 4 顯示電路 3 軟件設(shè)計 程序流程圖 18 開 始 各芯片初始化 按鍵按下？ s1num++ S4 按下 S3 按下 S2 按下 S1 按下 顯示頻率域波形種類 頻率 f 減少 LED 顯示 LED 顯示 頻率 f 增加 s1num =0 s1num =1 s1num =2 s1num =3 輸出正弦波，LED 顯示 A2 輸出矩形波， LED顯示 C2 輸出鋸齒波，LED 顯示 D2 輸出三角波，LED 顯示 B2 19 圖 19 程序流程圖 程序代碼 正弦波的代碼可分為 256 個數(shù)值，相應(yīng)時段付相應(yīng)值，這樣既可產(chǎn)生模擬的正弦波形，代碼如下 20 單片機(jī)輸出正弦波三角波方波等信號的程序如下： //按鍵 S1 按一下，輸出正弦波 //按鍵 S1 按兩下，輸出三角波 21 //按鍵 S1 按三下，輸出方波 // 按鍵 S1 按 4 下，輸出鋸齒波 頻率顯示部分：當(dāng)按鍵 S4 按下后，顯示頻率，頻率計算公式為 TH0=(65535temp)/256。 TL0=(65535temp)%256。 //temp 定義為定時器定義時間 f=(int)(1000000/(temp*256))。 //f 為頻率 頻率控制部分：根據(jù) 按鍵控制 temp 的值，頻率就會增大或