【正文】 LED 模塊 :LED 顯示模塊是一個很重要的模塊 ,用來顯示波形的種類和波形的頻率 ,由于是單獨放置出來焊制了 ,數(shù)碼管用的是 4 位共陽數(shù)碼管 ,在測試時 ,把 8 個段選全部接地 ,4 個位選接電源 ,看是否會顯示 0000,經(jīng)測試數(shù)碼管功能正常。 方波的流程框圖 如下： 開始 mode2_count賦初值 ffh 送數(shù)給 0832 輸出 mode2_count=00h？ mode2_count1=mode2_count 南昌航空大學士學位論文 19 N Y 圖 方波流程圖 三角波流程圖 三角波和方波，遞增、遞減斜波的思路差不多，算是遞增、遞減斜波合在一起的波形，三角波在左半邊上升部分和遞增斜波一樣選用從 00h 自加到 ffh，右半邊波形和遞減斜波一樣，從 ffh 自減到 00h，然后再進行大的循環(huán) 從而形成了開始 mode3_count賦初值 00h 送數(shù) ffh 給 0832輸出 mode3_count〉 =80h？ mode3_count+1=mode3_count 送數(shù) 00h 給 0832 輸出 mode3_count+1=mode3_count 溢出 南昌航空大學士學位論文 20 三角波，在這里不能選擇溢出自動重復，設(shè)計中另外設(shè)置了一個參數(shù)，run_mode4_fx，代表三角波上升下降的方向 ，計數(shù)使用 mode4_count， 三角波流程圖如圖 ： N Y 圖 三角波流程圖 開始 mode4_count賦初值 00h 送數(shù)給 0832 輸出 mode4_count=ffh？ mode4_count+1=mode4_count 送數(shù)給 0832 輸出 mode4_count1=mode4_count 到 0 溢出 南昌航空大學士學位論文 21 正弦波流程圖 正弦 波在本設(shè)計中波形的顯示采用的是查表法，通過事先建立好的表格數(shù)據(jù)進行查詢送數(shù)給 DA0832 顯示，也嘗試了調(diào)用函數(shù)法進行計算正弦值，在嘗試過后，發(fā)現(xiàn)調(diào)用函數(shù)法對單片機的影響很大，不能及時處理中斷指令，故而在最后采用了查表法， 把表值賦給 mode5_count， 正弦波程序流程圖如圖 所示： Y N 圖 正弦波流程圖 階梯波流程圖 階梯波等于是一小段一小段方波的集合體， 只不過不是向方波那樣高低電平交替輸出，而是一小段一小段不斷的波形，就像階梯一樣， 在本設(shè)計中 上升 計數(shù)用 mode6_count 處理 ，采 用 = 用 mode6_count 對 20 進 行模 運算 ， 對mode6_count%20==0 進行判斷， 每 20 個數(shù)全取一個值送 0832，也是一直自加到ffh溢出然后重復送，形成階梯波， 可以改變模的數(shù)字達到不同的效果，達到 設(shè)計 需要的階梯波 ，如圖 為階梯波流程圖： 開始 查 表格 值 mode5_count送 0832 mode5_count+1=mode5_count mode5_count 賦值 00h mode5_count〈 360？ 南昌航空大學士學位論文 22 N Y N Y Y 圖 階梯波流程圖 按鍵消抖和動態(tài)顯示 在使用按鈕選擇各個波形時還需要有延時子程序 ，達到按鍵消抖的作用，要不然會導致無法判斷按鍵情況或者按一次被誤判為多次按下的現(xiàn)象， 而要動態(tài)顯示也是需要延時的，本設(shè)計中按鍵消抖模塊設(shè)置的時 10ms 的延時，當按下一次鍵后， 10ms 后再進行檢測一次標志位狀態(tài)，以達到按鍵消抖的作用， 而動態(tài)顯示由于要肉眼辨別不出來，設(shè)計中取了 1ms 的延時進行掃描顯示，這樣就可以達到動態(tài)顯示的效果。）。 南昌航空大學士學位論文 15 否 圖 主程序框圖 主程序 設(shè)計 框圖如圖 所示， 利用的是 p3 口的 按鍵 來控制波形輸出，通電后默認輸出的波形是正弦波，種類顯示是 5和頻率，當再次按下鍵時，數(shù)字加1 顯示 6 和頻率，輸出階梯波，再按，數(shù)字溢出回到 1，輸出遞增斜波，再次按下，顯示 2輸出遞減斜波，依此 顯示方波，三角波，然后循環(huán)，其中遞增斜波，遞減斜波，三角波，階梯波頻率是一樣的，方波的頻率是它們一半的值，正弦的自行 用測周期 方法 進行計算頻率顯示。 ● P1 口： 依次 分配接數(shù)碼管的 4 個位選端， 4，實現(xiàn)位選選通顯示功能。 ● 頻率 、幅度 范圍： 頻率范圍取決于晶振電路， 本設(shè)計中晶振是 12MHZ 的，單片機的機器周期是 1us，即最小的延時也必須 1us 以上，一個波形信號的周期是由兩個機器周期組成，所以最小周期為 2us，此時，產(chǎn)生的頻率最大，為，沒有下限頻率，可以無限小， 而幅度取決于 D/A 電路和運放模塊，如運放模塊計算結(jié)果， D/A 輸出電壓在 5V~5V 之間。所以考慮再三選擇了直通模式接法。 ● AGND:模擬地 。 ● Iout2: 電流輸出線。 ● XFER：數(shù)據(jù)傳送控制信號輸入線，低電平有效。 DA0832 數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊 南昌航空大學士學位論文 10 圖 DA0832 引腳圖 如圖 所示， DA0832 數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的引腳圖， 要想將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，就需要進行 D/A 轉(zhuǎn)換， DA0832 是分辨率為 8 位的電流輸出型 D/A 轉(zhuǎn)換器， DA0832 內(nèi)部由“ 8位輸入鎖存器”、“ 8位 DAC寄存器”、“ 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換電路”構(gòu)成 ， 這個 DA 芯片以其價格低廉、 接口簡單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點， 在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用 ， DA0832 寄存器的選擇是通過與門、與非門組成的輸入控制得， 其工作原理框圖 如下圖 所示 ： 圖 DAC0832 原理框圖 根據(jù)對 DAC0832 的數(shù)據(jù)鎖存器和 DAC 寄存器的不同的控制方式， DAC0832 有南昌航空大學士學位論文 11 三種工作方式：直通方式、單緩沖方式和雙緩沖方式 ● DAC0832 引腳功能說明 ： ● D0~D7：數(shù)據(jù)輸入線， TLL 電平 。 LED顯示模塊 圖 LED 顯示電路 如圖 ， 在本設(shè)計中，采用 4 位 共陽 數(shù)碼管來顯示波形的種類和頻率。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流 (ILL)這是由 于上拉的緣故 ,P3 口也可 作為 AT89C52的一些特殊功能 口 ，如 下 所示： RXD（串行輸 入口） TXD（串行輸出 口 ） /INTO（外 部中 斷 O） /INTI（外 部 中斷 1） TO（記時器 0 外部輸入） T1（ 記時器 l外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器改選通） ③ AT89C52 的外圍晶振電路及復位電路 圖 晶振和復位電路 南昌航空大學士學位論文 9 如圖 所示， 左 上面部分電路是晶振電路， 左 下部分是復位電路， 52 單片機要想正常工作的話 ，必須給他外接一個時鐘脈沖， XTAL1 位振蕩電路的輸入端， XTAL2 為輸出端。在給出地址“ l”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀 寫時 ， P2口 輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 ● P2 口 ： P2 口 為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口 ， P2 口 緩沖器 可以 接收 、 輸出 4個 TTL 門 電流，當 P2 口被寫“ l”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。在 FIASH 編程時， PO口 作為原碼輸入 口 ，當 FIASH 進行校驗時 ， PO輸出原碼，此時 PO外部必須被拉高。 ● XTAL2：來自 反向振蕩器的輸出。 ● /EA/VPP: 當 /EA 保持低電 平 時，則在此期問外部程序存儲器(OOOOHFFFFH)，不管是否有內(nèi)部程序存儲器。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE脈沖。 ● ALE/PROG:當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電 平 用于鎖存地址的地位字節(jié)。 ● VCC:供電電 壓 。 這里用 按鍵 來實現(xiàn) 控制波形 的功能，每按下一次 按鍵 ，對應(yīng)的輸出波形也隨之相應(yīng)改變，要實現(xiàn)快捷變換，穩(wěn)定，精度高的要求，其中 LED 數(shù)碼管第一位顯示的是波形的種類，用數(shù)字代表 相應(yīng)的波形 ，從 1到 6分別表示遞增斜波、遞減斜波、方波、三角波、正弦波、階梯波。 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。 （ 6） 同樣，遞增和遞減是一個道理，相反的過程，遞增斜波通過從 0x00一直自加到 0xff，溢出后再重復自加送給 DA 轉(zhuǎn)換，遞減則是從 0xff 自減到 0x00依此重復這個過程形成遞減斜波 。當數(shù)字信號經(jīng)過 接口電路到達轉(zhuǎn)換電路，將其轉(zhuǎn)換成模擬信號也就是所需要的輸出波形，并通過按鍵控制波形。 鑒于方案一的信號產(chǎn)生的種類不夠和頻率不好控制和方案二的電路復雜，頻率覆蓋系數(shù)不好弄等缺點，所以決定采用方案三的設(shè)計方法。 南昌航空大學士學位論文 3 第二章 系統(tǒng)設(shè)計 方案一：采用單片函數(shù)發(fā)生器 ICL8038， ICL8038 可同時產(chǎn)生正弦波、方波等， 而且方法簡單易行，用運算放大器改 變調(diào)制電壓，也可以實現(xiàn)數(shù)控調(diào)整頻率，但產(chǎn)生信號的種類有限，只有幾種波形，也沒有辦法通過編程的方法改變頻率 ，沒法實現(xiàn)要求的功能。單片機構(gòu)成的儀器具有高可靠性、高性能價格比，在智能儀表系統(tǒng)和辦公自動化等諸多領(lǐng)域得以極為廣泛的應(yīng)用，并走入家庭， 從工廠進入生活中，微波爐啊、空調(diào)、音響等等 ，處處可見其應(yīng)用。在科學研究和生產(chǎn)實踐中，如工業(yè)過程控制，生物醫(yī)學，地震模擬機械振動等領(lǐng)域常常要用到低頻信號源。但作為一種儀器，必然要考慮其所用領(lǐng)域，也就是說要因地制宜，綜合考慮性價比，用低成本制作的集成芯片信號發(fā)生器短期內(nèi)還不會被完全取代，還會比較廣泛的用于理論實驗以及精確度要求不是太高的實驗 ， 有著廣闊的應(yīng)用前景。南昌航空大學士學位論文 1 第一章 緒論 選題依據(jù)和意義 信號發(fā)生器是電子測量領(lǐng)域中最基本、 應(yīng)用最廣泛的一類電子儀器， 除了在電子測量 中 有廣泛應(yīng)用 ，信號發(fā)生器在其它領(lǐng)域中也有應(yīng)用，例如機械部門的超聲波探傷，醫(yī)療部門的超聲波診斷、頻譜治療儀等。 本設(shè)計的意義在于使 日常所學知識得到一個實際應(yīng)用的機會， 它不僅可以讓學生 了解到一個設(shè)計的組成和步驟， 學習到一個設(shè)計的設(shè)計方法和技巧另外， 也能 通過設(shè)計使 學生 學習 到了 設(shè)計的技巧 —— 模塊化設(shè)計，即把一個設(shè)計分成若干個模塊，對每個模塊進行設(shè)計和完善，再對 每個模塊進行組合和