【正文】 圖 61 Proteus ISIS 的工作界面 5． 2 Keil 軟件的應(yīng)用介紹 Keil C51 是美國 Keil Software 公司出品的 51系列兼容單片機(jī) C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用 ?？傊?，該軟件是一款集 SPICE和單片機(jī)分析于一身的仿真軟件，功能非常強(qiáng)大。第二，支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。 開始 P0=0 P0++ 如果 P0=255 P0 如果 P0=0 延時(shí) 延時(shí) 華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 4． 6 正弦波程序 設(shè)計(jì) 圖 45 正弦波程序流程圖 開始 P0=數(shù)據(jù)表第 N 個(gè)數(shù)據(jù) N=0 N++ 延時(shí) N大于等于 60 NO YES 王瑋：基于 AT89S52 的低頻信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì) 23 第五 章 仿真模擬 及電路板制作 5． 1 Proteus ISIS 軟件的應(yīng)用介紹 Proteus具有和其他 EDA工具一 樣的原理圖編輯、電路仿真功能及印刷電路板 (PCB)設(shè)計(jì)，最大的特色是 它的 電路仿真的可視化和交互化，通過 Proteus 軟件的 VSM(虛擬仿真模式 )，用戶可以對(duì)單片機(jī)及外圍元器件 、 數(shù)字電路、模擬電路、模數(shù)混合電路等電子線路進(jìn)行系統(tǒng)仿真。按鍵 KEY2 按下時(shí)復(fù)位。 （ 2）將一個(gè)周期的信號(hào)分離成 256 個(gè)點(diǎn)（按 X軸等分），每兩點(diǎn)之間的時(shí)間間隔為 ? T，用單片機(jī)的定時(shí)器產(chǎn)生，其表示式為： ? T=T/256。 王瑋：基于 AT89S52 的低頻信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì) 17 第 四 章 軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)上，根 據(jù)功能分了幾個(gè)模塊編程。每一組運(yùn)算放大器可用圖中所示的符號(hào)來表示，它有 5個(gè)引出腳，其中“ +”、“ ”為兩個(gè)信號(hào)輸入端，“ V+”、“ V”為正、負(fù)電源端，“ OUT”為輸出端。 華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 R 125k 1R810kR910kR 1010kR F B321411U 6 AL M 324567U 6 BL M 324+ 12 12V C C12J7O U TI ou t2I ou t1 圖 36 D/A 轉(zhuǎn)換器雙極性輸出電路 圖 36 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。根據(jù)以上分析，我們的課題選擇了單緩沖方式使用方便，程序簡單，易操作。 一般情況下為了簡化接口電路，可以把和直接接地，使第二級(jí) 8 位 DAC 寄存器的輸入端到輸出端直通，只有第一級(jí) 8 位輸入寄存器置成可選通、可鎖存的單緩沖輸入方式。 (6) Vcc：芯片供電電壓，范圍為 (+5~ 15)V。 (3) IOUT2：模擬電流輸出端 2，當(dāng) DAC 寄存器中數(shù)據(jù)全為 1 時(shí)，輸出電流最大，當(dāng) DAC 寄存器中數(shù)據(jù)全為 0時(shí)，輸出電流為 0， IOUT2 與 IOUT1 的和為一個(gè)常數(shù)，即 IOUT1＋ IOUT2＝常數(shù)。但實(shí)際上， DAC0832 輸出的電量也不是真正能連續(xù)可調(diào)，而是以其絕對(duì)分辨率為單位增減，是準(zhǔn)模擬量的輸出。但 RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。 圖 34 89S52 的復(fù)位電路 芯片擦除 整個(gè) PEROM 陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號(hào)組合，并保持 ALE 管腳處于低電平 10ms 來完成。設(shè)置一個(gè)復(fù)位按鈕，當(dāng)操作者按下按鈕時(shí)產(chǎn)生一 個(gè)復(fù)位信號(hào)。復(fù)位信號(hào)結(jié)束后， CPU 從程序存儲(chǔ)器“ 0000H”處開始執(zhí)行程序。 圖 33 89S52 的時(shí)鐘脈沖 圖 33 中： J 一般為石英晶體，其頻率由系統(tǒng)需要和器件決定 ，在頻率穩(wěn)定度要求不高時(shí)也可以使用陶瓷濾波器。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。如果微處理器在外部執(zhí)行 狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE 脈沖。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。當(dāng) P3口寫入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 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。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為第八位地址接收。 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。 AT89S52 的引腳圖 實(shí)物圖如圖 32 所示 圖 32 AT89S52 的引腳圖 實(shí)物圖 AT89S52 主要特性： 8031 CPU 與 MCS51 兼容 (1)4K 字節(jié)可編程 FLASH 存儲(chǔ)器 (壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) ) (2)全靜態(tài)工作： 0Hz24KHz (3)三級(jí)程序存儲(chǔ)器保密鎖定 (4)128*8 位內(nèi)部 RAM (5)32 條可編程 I/O 線 (6)兩個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 (7)6 個(gè)中斷源 (8)可編程串行通道 (9)低功耗的閑置和掉電模式 (10)片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 管腳說明 ： VCC：供電電壓。 AT89S52 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，看門狗（ WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。 AT89S52 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，看門狗（ WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。 其工作原理為當(dāng)分別每按下按鍵一次就會(huì)分別出現(xiàn)方波、鋸齒波、三角波、正弦波，并且有數(shù)碼管會(huì)指示是那種波形序號(hào) ,另外 ,發(fā)光二極管發(fā)光說明系統(tǒng)處于工作狀態(tài)。 ： 正弦波 10100Hz 方波 10100Hz 三角波 10100Hz 梯形波 10100Hz 王瑋：基于 AT89S52 的低頻信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì) 7 第三章 硬件電路的設(shè)計(jì) 3． 1 系統(tǒng)框圖 圖 31 低頻信號(hào)發(fā)生器系統(tǒng)框圖 數(shù)字信號(hào)可以通過數(shù) /模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，因此可通過產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)再轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的方法來獲得所需要的波形。 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 AT89S52 兼容的微控制器的內(nèi)核，與 MCS51指令集 完全兼容。 (4)具有雙工 UART 串行通道。它把構(gòu)成計(jì)算機(jī)的中央處理器 CPU、存儲(chǔ)器、寄存器、 I/O 接口制作在一塊集成電路芯片中，從而構(gòu)成較為完整的計(jì)算機(jī)。 方案三 ： AT89S52 芯片中只有一路模擬輸出或幾路模擬信號(hào)非同步輸出，這種情況下 CPU對(duì) DAC0832 執(zhí)行一次寫操作，則把一個(gè)數(shù)據(jù)直接寫入 DAC 寄存器， DAC0832 的輸出模擬信號(hào)隨之對(duì)應(yīng)變化。而本項(xiàng)目選擇了單片雙極性。 王瑋：基于 AT89S52 的低頻信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì) 5 第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2． 1 系統(tǒng)方案的比較 選題論證 本文是做基于單片機(jī)的信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)，將采用編程的方法來實(shí)現(xiàn)三角波、鋸齒波、矩形波、正弦波的 發(fā)生。具有線路相對(duì)簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，價(jià)格低廉，頻率穩(wěn)定度高，抗干擾能力強(qiáng)，用途廣泛等優(yōu)點(diǎn)，并且能夠?qū)Σㄐ芜M(jìn)行細(xì)微調(diào)整，改良波形，使其滿足系統(tǒng)的要求。其最明顯的優(yōu)勢(shì)就是可以嵌入到各種儀器、設(shè)備中，這是其 他計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)都無法做到的 。 (3)集成度高、體積小、可靠性高 單片機(jī)把各種功能部件集成在一塊芯片上，因而集成度高，均為大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路。 (1)具有優(yōu)異的性能價(jià)格比 單片機(jī)盡可能地把應(yīng)用所需的存儲(chǔ)器 ,各種功能的 I/O 接口集成在一塊芯片內(nèi) ,因而其性能很高 ,而價(jià)格卻相對(duì)較低廉 ,即性能價(jià)格比很高。 一塊單片機(jī)芯片就是一臺(tái)計(jì)算機(jī)。 王瑋：基于 AT89S52 的低頻信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì) 3 1． 3 單片機(jī)在低頻信號(hào)發(fā)生器中的應(yīng)用 及其特點(diǎn) 當(dāng)今是科學(xué)技術(shù)及儀器設(shè)備高度智能化飛速發(fā)展的信息社會(huì)，電子技術(shù)的進(jìn)步，給人們帶來了根本性的轉(zhuǎn)變。對(duì)于智能化儀器來說，這也許是最重要的作用，它意味著在相同或更低性能的硬件條件下，儀器指標(biāo)能夠達(dá)到更高的水平，即實(shí)現(xiàn)了高的性能價(jià)格比。三是自檢、自診斷功能。由于采用美觀方便的按鍵操作代替了傳統(tǒng)的開關(guān)或旋鈕，避免了手動(dòng)控制帶來的人為誤差。 而且不能實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話和可視操作。所以一種既能滿足一定頻率和波形性能 要求又價(jià)格低廉的超低頻任意信號(hào)發(fā)生器就成為了一種需求。而由硬件電路構(gòu)成的低頻 信號(hào)其性能難以令人滿意，而且由于低頻信號(hào)源所需的 RC 很大；大電阻，大電容在制作上有困難，參數(shù)的精度亦難以保證；體積大，漏電，損耗顯著更是其致命的弱點(diǎn)。后者是指其輸出信號(hào)的頻率、幅度、調(diào)制系數(shù)等在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，并且讀數(shù)準(zhǔn)確、穩(wěn)定、屏蔽良好的中、高檔信號(hào)發(fā)生器。按照頻率范圍分類可以分為：超低頻信號(hào)發(fā)生器、低頻信號(hào)發(fā)生器、視頻信號(hào)發(fā)生器、高頻波形發(fā)生器、甚高頻波形發(fā)生器和超高頻信號(hào)發(fā)生器。按照輸出波形分類可以分為：正弦信號(hào)發(fā)生器和非正弦信號(hào)發(fā)生器，非正弦信號(hào)發(fā)生器又包括：脈沖信號(hào)發(fā)生器，函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、掃頻信號(hào)發(fā)生器、數(shù)字序列波形發(fā)生器、圖形信號(hào)發(fā)生器、噪聲信號(hào)發(fā)生器等。 信號(hào)發(fā)生器作為一種常見的應(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。 華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 1． 2 信號(hào)發(fā)生器的幾個(gè)發(fā)展 階段 從信號(hào)發(fā)生器的實(shí)現(xiàn)看可以簡單分為以硬件為核心的電路實(shí)現(xiàn)方式和以計(jì)算