【正文】 種 常 見(jiàn) 的 應(yīng) 用 電 子 儀 器 設(shè)備 ， 傳統(tǒng) 的可以完全由硬件 電 路搭接而成，如采用 555 振 蕩電 路 發(fā) 生正弦波、三角波和方波的 電 路便是可取的路 徑 之一，不用依靠 單片機(jī)。一旦工作需求功能有增加， 則電 路 復(fù)雜 程度 會(huì) 大大增加。因此，單片機(jī)技術(shù)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用水平已逐步成為一個(gè)國(guó)家 工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志之一。單片機(jī)的特點(diǎn)歸納起來(lái)有以下幾個(gè)方面。其邏輯控制功能及運(yùn)行速度均高于同一檔次的微機(jī)。 (4) 低電壓、低功耗 單片機(jī)大量用于攜帶式產(chǎn)品和家用消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品，低電壓和低功耗尤為重要。只要對(duì)電路稍加修改，調(diào)整程序，即可完成功能升級(jí)。而本項(xiàng)目選擇了單片雙極性。輸出波形穩(wěn)定，精度高，濾波好，抗干擾效果好，連接簡(jiǎn)單，性?xún)r(jià)比高。同時(shí)，為什么選 AT89S51 而不選用 AT89C51，那是因?yàn)?AT89S51 相對(duì)于 AT89C51更強(qiáng)大， AT89S51 增加的新功能包括： ⑴ 性能有了較大提升，價(jià)格基本不變，甚至比 89C51 更低。 ⑷ 具有雙工串行通道。 ⑻ 全新的加密算法，這使得對(duì)于 89S51 的解密變?yōu)椴豢赡?，程序的保密性大大加?qiáng)，這樣就可以有效的保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)不被侵犯。 方案二： C8051F005 單片機(jī)是完全集成的混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí)芯片，具有與 AT89S51 兼容 5 的微控制器的內(nèi)核，與 MCS51 指令集完全兼容。 資源分配 軟、硬件設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)中不可缺少的，為了滿(mǎn)足功能和指標(biāo)的要求，資源分配如下 (1) 晶振采用 12MHZ； (2) 內(nèi)存分配 。 AT89S51 具有如下特點(diǎn)： 40 個(gè)引腳， 4k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器， 128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM）， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口， 5 個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)2 層中斷嵌套中斷， 2 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，看門(mén)狗（ WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。 （ 2） AT89S51 的引腳圖 和 實(shí)物圖 如 下 圖 ： 圖 AT89S51 的引腳圖 和 實(shí)物圖 ① 主要特性 ： 7 ⑴ 4K 字節(jié)可編程 FLASH 存儲(chǔ)器 (壽命： 1000 寫(xiě) /擦循環(huán) )； ⑵ 全靜態(tài)工作： 0Hz24KHz； ⑶ 三級(jí)程序存儲(chǔ)器保密鎖定 ； ⑷ 128*8 位內(nèi)部 RAM； ⑸ 32 條可編程 I/O 線(xiàn) ； ⑹ 兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ； ⑺ 6 個(gè)中 斷源 ； ⑻ 可編程串行通道 ； ⑼ 低功耗的閑置和掉電模式 ； ⑽ 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 ； ② 管腳說(shuō)明 ： ※ VCC：供電電壓。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為第八位地址接收。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。當(dāng) P3 口寫(xiě)入 “1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。讀端口時(shí)實(shí)際上并不從外部讀入數(shù)據(jù)，而是把端口鎖存器的內(nèi)容讀入到內(nèi)部總線(xiàn)，經(jīng)過(guò)某種運(yùn)算或變換后再寫(xiě)回到端口鎖存器。 ※ RST：復(fù)位輸入。在平時(shí)， ALE 端以不變的頻率 和 周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX，MOVC 指令是 ALE 才起作用。 在從片外程序存儲(chǔ)器 取指期間，在每個(gè)機(jī)器周期中，當(dāng) /PSEN 有效時(shí)，程序存儲(chǔ)器的內(nèi)容被送上 P0 口 (數(shù)據(jù)總線(xiàn) )。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V端口引腳 第二功能 RXD(串行輸入口 ) TXD(串行輸出口 ) /INT0(外中斷 0 的請(qǐng)求 ) /INT1(外中斷 1 的請(qǐng)求 ) T0 (定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0 外部計(jì)數(shù)脈沖輸入 ) T1（定時(shí) /計(jì)數(shù)器外部計(jì)數(shù)脈沖輸入） /WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通 ) /RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） 9 編程電源（ VPP）。有兩種方式可以向 89S51 提供時(shí)鐘脈沖：一是外部時(shí)鐘方式，即使用外部電路向 89S51 提供始終脈沖，見(jiàn)圖 33(a)；二是內(nèi)部時(shí)鐘方式，即使用晶振由 89S51 內(nèi)部電路產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖。10） pF 使用陶瓷濾波器時(shí)， C1=C2=40（ 177。 ⅰ 上電復(fù)位。 ⅲ 自動(dòng)復(fù)位。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫(xiě) “1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。 ※ bfR ：反饋電阻 ，固化在芯片中，作為運(yùn)算放大器分路反饋電阻為 DAC 提供電壓輸出 。 ※ AGND（ 3 腳）：模擬量地，即模擬電路接地端。 特殊情況下可采用雙緩沖輸入方式，即把兩個(gè)寄存器都分別接成受控方式。根據(jù)以上分析，我們的課題選擇了單緩沖方式使用方便，程序簡(jiǎn)單，易操作。 圖 D/A 轉(zhuǎn)換器雙極性輸出電路 圖 中，運(yùn)算放大器 A2的作用是把運(yùn)算放大器 A1的單向輸出電壓轉(zhuǎn)換成雙向輸出電壓。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器，除電源共用外，四組運(yùn)放相互獨(dú)立。 由于 LM324 四運(yùn)放電路具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可作 電源使用，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用在各種電路中。模塊主要有：主程序模塊、方波模塊、 鋸齒波模塊、正弦波模塊、延時(shí)子程序模塊等。按鍵 KEY2 按下時(shí)復(fù)位。所產(chǎn)生的波形幅度 范圍為 ～ 5V， 頻率范圍為 ～ ， 波形準(zhǔn)確并且平滑。 并在 單片機(jī)軟件應(yīng)用系統(tǒng)中，用 C 語(yǔ)言進(jìn)行編程，對(duì)信號(hào)進(jìn)行控。 從 課題的選擇、 方案的論證、 電路原理，到電路上元器件的 焊接、電路的調(diào)試，程序的編寫(xiě)，調(diào)試 ，一步步， 最終實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。 //////延時(shí)函數(shù)參數(shù) /////// /////////////////////////////變量說(shuō)明 ////////////////////////////////////// 25 unsigned char time2。 ////初始化函數(shù) //// //void initial_time0(void)。 /////靜態(tài)顯示子函數(shù) ///// void fangbo(void)。 while(1) { anjian()。 fangbo()。 anjian()。fangbo_1256) {P2=0x00。 disp(count)。 if(juchibo_2180) {P2=juchibo_2。 if(P3_7==0) 27 {count=3。 } } /************************************************************************* //函數(shù)名稱(chēng)： void zhengxianbo(void) //函數(shù)說(shuō)明 :正弦波函數(shù) //函數(shù)功能： // 注意： *************************************************************************/ void zhengxianbo(void) { while(1) { unsigned char zhengxianbo_3。} if(P3_7==0) {delay(1,50,248)。 } } while(P3_7==0)。 28 P3=0xff。i) { for(j=time2。k)。 TMOD=0x01。 TL0=tl。 //開(kāi)啟中斷總開(kāi)關(guān) // } */ /************************************************************************* //函數(shù)名稱(chēng)： void T0(void)interrupt 1 using 0(void) //函數(shù)說(shuō)明 :定時(shí) t0 的中斷函數(shù) //函數(shù)功能： //注 意 : *************************************************************************/ /* void t0 (void)interrupt 1 using 1 { TR0=0。 } 30 （ 2） PCB電路圖 ： （ 3） 硬件板電路圖所示如下 ： 31 （ 4） 單片機(jī)函數(shù)信號(hào) 發(fā)生器 元器件清單 ： 序號(hào) 元件名稱(chēng) 型號(hào)與規(guī)格 單位 數(shù)量 1 電阻 R4 1K 只 1 2 電阻 R1 R2 RP1 10K 只 3 3 電阻 RV1 RV2 10K 只 2 4 電阻 R5 330 只 1 5 電源插座 白色 只 1 6 電解電容 C11 10UF 只 1 7 磁片電容 C3 30P 只 1 8 磁片電容 C4 30P 只 1 9 磁片電容 C1 C2 C5 C6 C7 C8 104 只 6 10 二極管 D1 LED 只 1 11 二極管 D2 IN4148 只 1 12 數(shù)碼管 數(shù)碼管 只 1 13 集成電路 LM324 塊 2 14 晶振 12M 只 1 15 集成電路 DAC0832 塊 1 16 單片機(jī) AT89C51 只 1 17 開(kāi)關(guān) K1 K2 只 2 18 線(xiàn)路板 PCB 塊 1 32 致 謝 畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成和論文的完成要感謝很多人。 黃 老師多次詢(xún)問(wèn)研究進(jìn)程，并為我指點(diǎn)迷津，幫助我開(kāi)拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)。 33 文獻(xiàn)綜述 1 信號(hào) 發(fā)生器 的發(fā)展 信號(hào)發(fā)生器即波形發(fā)生器，信號(hào) 發(fā)生器 是能夠產(chǎn)生大量的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)和用戶(hù)定義信號(hào)，并保證高精度、高穩(wěn)定性、可重復(fù)性和易操作性的電子儀器。同時(shí)，主要表現(xiàn)為兩個(gè)突出問(wèn)題，一是通過(guò)電位器的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出頻率的調(diào)節(jié)，因此很難將頻率調(diào)到某一固定值；二是脈沖的占空比不可調(diào)節(jié)。 HP8770A 實(shí)際上也只能產(chǎn)生 8 種 波形，而且價(jià)格昂貴。波形發(fā)生器軟件的開(kāi)發(fā)正使波形數(shù)據(jù)的輸入變得更加 方便和容 34 易。目前可以利用可視化編程語(yǔ)言 (如 Visual Basic ,Visual C 等等 )編寫(xiě)任意波形發(fā)生器的軟面板，這樣允許從計(jì)算機(jī)顯示屏上輸入任意波形，來(lái)實(shí)現(xiàn)波形的輸入。在民用方面， VXI 模塊遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如臺(tái)式儀器更為方便。而且外形尺寸與價(jià)格，都比過(guò)去的類(lèi)似產(chǎn)品減少了一半。不過(guò)現(xiàn)在新的臺(tái)式儀器的形態(tài)，和幾年前的己 有很大的不同。目前，波形發(fā)生器由獨(dú)立的臺(tái)式儀器和適用于個(gè)人計(jì)算機(jī)的插卡以及新近開(kāi)發(fā)的 VXI 模塊。同時(shí)可以利用一種強(qiáng)有力的數(shù)學(xué)方程輸入方式，復(fù)雜的波形可以由幾個(gè)比較簡(jiǎn)單的公式復(fù)合成 v=f (t)形式的波形方程的數(shù)學(xué)表達(dá)式產(chǎn)生。 到了二十一世紀(jì)，隨著集成電路技術(shù)的高速發(fā)展，出現(xiàn)了多種工作頻率可過(guò) GHz 的DDS 芯片，同時(shí)也推動(dòng)了函數(shù)波形發(fā)生器的發(fā)展， 20xx 年， Agligent 的產(chǎn)品 33220A 能夠產(chǎn)生 17 種波形，最高頻率可達(dá)到 20M， 20xx 年的產(chǎn)品 N6030A 能夠產(chǎn)生高達(dá) 500MHz 的頻率，采樣的頻率可達(dá) 。這時(shí)期的波形發(fā)生器多以軟件為主，實(shí)質(zhì) 是采用微處理器對(duì) DAC 的程序控制，就可以得到各種簡(jiǎn)單的波形。 在 70 年代前，信號(hào)發(fā)生器主要有兩類(lèi)：正弦波和脈沖波，而函數(shù)發(fā)生器介于兩類(lèi)之間，能夠提供正弦波、余弦波、方波、三角波、上弦波 等幾種常用標(biāo)準(zhǔn)波形，產(chǎn)生其它波形時(shí)，需要采用較復(fù)雜的電路和機(jī)電結(jié)合的方法。我對(duì)老師的感激之情是無(wú)法用言語(yǔ)表達(dá)的。 其次 感謝 黃 老師，給我進(jìn)行了很多的輔導(dǎo)，不僅在技術(shù)上給了我很 大幫助，也在系統(tǒng)需求和設(shè)計(jì)方面給予了我很大幫助。 TL0=tl。 //開(kāi)啟定時(shí)器 0// ET0=1。 //給定時(shí)器 0 賦初值 // tl=(6553650000)%256。 delay(1,5,2