【正文】 iYA?????第三章 硬件設(shè)計 硬件原理框圖硬件原理方框圖如圖 所示。中斷系統(tǒng)是使處理器具有對外界異步事件的處理能力而設(shè)置的。如果有鍵按下，則在讀控制端會產(chǎn)生一個讀信號，使單片機(jī)讀入信號。但實(shí)際上， DAC0832 輸出的電量也不是真正能連續(xù)可調(diào)，而是以其絕對分辨率為單位增減，是準(zhǔn)模擬量的輸出。1230UR??圖 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路 按鍵接口電路圖 為鍵盤接口電路的原理圖，圖中鍵盤和 8155 的 PA 口相連，AT89C51 的P0 口和 8155 的 D0 口相連，AT89C51 不斷的掃描鍵盤，看是否有鍵按下，如有，則根據(jù)相應(yīng)按鍵作出反應(yīng)。電容 CC2 對振蕩頻率有穩(wěn)定作用，其容量的選擇為 30pf，振蕩器選擇頻率為 12MHz 的石英晶體。其器件模型如圖 所示。圖 主程序流程圖圖 為各波形子程序的流程圖。因此作為二十一世紀(jì)的大學(xué)來說掌握單片機(jī)的開發(fā)技術(shù)是十分重要的。這次課程設(shè)計終于順利完成了，在設(shè)計中遇到了很多編程問題，最后在宋陽老師的辛勤指導(dǎo)下，終于游逆而解。通過這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動手能力和獨(dú)立思考的能力。如果選擇的是方波，則用查表的方法求出相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并通過 D/A 轉(zhuǎn)換器將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬信號，形成所需波形信號。主程序的流程圖如圖 所示，在程序開始運(yùn)行之后，首先是對 8155 進(jìn)行初始化，之后判斷信號頻率值，如符合所需的頻率，則重置時間常數(shù)，并通過顯示器顯示出來，不符則返回。 圖 時鐘電路 顯示電路顯示電路是用來顯示波形信號的頻率，使得整個系統(tǒng)更加合理，從經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，所以顯示器件采用 LED 數(shù)碼管顯示器。 “S3”號鍵代表鋸齒波輸出， “S4”號鍵為10Hz 的頻率信號， “S5”號鍵為 100Hz 的頻率信號， “S6”號鍵為 500Hz 的頻率信號， “S7”號鍵為 1KHz 的頻率信號 [3]。由圖 可知，DAC0832 的片選地址為 7FFFH，當(dāng) P25 有效時，若 P0 口向其送的數(shù)據(jù)為 00H， 則 U1 的輸出電壓為 0V。單片機(jī)鍵盤電路顯示電路復(fù)位電路數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路放大電路波形輸出圖 主控電路圖 數(shù) /模轉(zhuǎn)換電路由于單片機(jī)產(chǎn)生的是數(shù)字信號，要想得到所需要的波形，就要把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，所以該文選用價格低廉、接口簡單、轉(zhuǎn)換控制容易并具有 8 位分辨率的數(shù)模轉(zhuǎn)換器 DAC0832。在波形發(fā)生器中，只用到片內(nèi)定時器／計數(shù)器溢出時產(chǎn)生的中斷請求，即是在 AT89C51 輸出一個波形采樣點(diǎn)信號后，接著啟動定時器，在定時器未產(chǎn)生中斷之前，AT89C51 等待，直到定時器計時結(jié)束，產(chǎn)生中斷請求，AT89C51 響應(yīng)中斷，接著輸出下一個采樣點(diǎn)信號，如此循環(huán)產(chǎn)生所需要的信號波形[6]。在波形發(fā)生器中，將其作定時器使用，用它來精確地確定波形的兩個采樣點(diǎn)輸出之間的延遲時間。（4）頻率范圍：10~1000Hz 。 設(shè)計功能（1）本方案利用 8155 擴(kuò)展 8 個獨(dú)立式按鍵，6 個 LED 顯示器。當(dāng)數(shù)字信號89C51單片機(jī)接口電路D/A轉(zhuǎn)換器濾波放大 輸出經(jīng)過接口電路到達(dá)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。它不僅采用軟硬件結(jié)合，軟件控制硬件的方法來實(shí)現(xiàn)，使得信號頻率的穩(wěn)定性和精度的準(zhǔn)確性得以保證，而且它使用的幾種元器件都是常用的元器件，容易得到，且價格便宜，使得硬件的開銷達(dá)到最省。方案三：采用單片機(jī)編程的方法來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)設(shè)計的要求，對各種波形的頻率和幅度進(jìn)行程序的編寫，并將所寫程序裝入單片機(jī)的程序存儲器中。按照信號發(fā)生器性能指標(biāo)可以分為一般信號發(fā)生器和標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器。其最明顯的優(yōu)勢就是可以嵌入到各種儀器、設(shè)備中，這是其他計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)都無法做到的 [9,10]。摘 要本文介紹一種用 AT89C51 單片機(jī)構(gòu)成的波形發(fā)生器，可產(chǎn)生方波、三角波、正弦波、鋸齒波等多種波形，波形的周期可用程序改變，并可根據(jù)需要選擇單極性輸出或雙極性輸出，具有線路簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、性能優(yōu)越等特點(diǎn)。單片機(jī)具有體積小、成本低，性能穩(wěn)定、使用壽命長等特點(diǎn)。按照輸出波形分類可以分為：正弦信號發(fā)生器和非正弦信號發(fā)生器，非正弦信號發(fā)生器又包括：脈沖信號發(fā)生器，函數(shù)信號發(fā)生器、掃頻信號發(fā)生器、數(shù)字序列波形發(fā)生器、圖形信號發(fā)生器、噪聲信號發(fā)生器等。 研究內(nèi)容本文是做基于單片機(jī)的信號發(fā)生器的設(shè)計，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。方案二：采用鎖相式頻率合成器，利用鎖相環(huán)，將壓控振蕩器（VCO）的輸出頻率鎖定在所需頻率上，該方案性能良好，但難以達(dá)到輸出頻率覆蓋系數(shù)的要求，且電路復(fù)雜。鑒于方案一的信號頻率不夠穩(wěn)定和方案二的電路復(fù)雜，頻率覆蓋系數(shù)難以達(dá)標(biāo)等缺點(diǎn)，所以決定采用方案三的設(shè)計方法。圖 信號發(fā)生器原理框圖89C51 是整個波形發(fā)生器的核心部分，通過程序的編寫和執(zhí)行，產(chǎn)生各種各樣的信號，并從鍵盤接收數(shù)據(jù)，進(jìn)行各種功能的轉(zhuǎn)換和信號幅度的調(diào)節(jié)。??如果單片機(jī)的晶振為 12MHz，采用定時器方式 0，則定時器的初值為： X=213— T/Tmec () 定時時間常數(shù)為： TL =（8192— T）/MOD256 ()?TH=(8192 T)/256 ()MOD32 表示除 32 取余數(shù)（3）正弦波的模擬信號是 D/A 轉(zhuǎn)換器的模擬量輸出，其計算公式為： Y=（A/2sin t） +A/2 (其中 A=VREF) ?() t=N T (N=1~256) ()?那么對應(yīng)著存放在計算機(jī)里的這一點(diǎn)的數(shù)據(jù)為： （） （4）一個周期被分離成256 個點(diǎn)，對應(yīng)的四種波形的 256 個數(shù)據(jù)存放在以 TAB1TAB4 為起始地址的存儲器中。（3）利用兩片 DAC0832 實(shí)現(xiàn)幅度可調(diào)的信號源， （其中一片用來調(diào)節(jié)幅度，另外一片用來實(shí)現(xiàn)信號源的輸出） 。圖 硬件原理框圖 主控電路AT89C51 單處機(jī)內(nèi)部設(shè)置兩個 16 位可編程的定時器/計數(shù)器 T0 和 T1，它們具有計數(shù)器方式和定時器方式兩種工作方式及 4 種工作模式。當(dāng)中央處理器CPU 正在處理某件事的時候外界發(fā)生了緊急事件，要求 CPU 暫停當(dāng)前的工作，轉(zhuǎn)而去處理這個緊急事件。如果有信號輸出，則在寫控制端產(chǎn)生一個寫信號，并將所要輸出的信號通過 8155 的 PB 口輸出，并在數(shù)碼管上顯示出來。DAC0832 是電流型輸出，在應(yīng)用時外接運(yùn)放使之成為電壓型輸出。其中“S0”號鍵代表方波輸出， “S1”號鍵代表正弦波輸出， “S2”號鍵代表三角波輸出。由于頻率較大時，三角波、正弦波、鋸齒波中每一點(diǎn)的延時時間為幾微秒，故延時時間還要加上指令時間才能獲得較大的頻率波形 [9]。圖 LED 顯示電路第四章 軟件設(shè)計 程序流程圖本文中子程序的調(diào)用是通過按鍵的選擇來實(shí)現(xiàn)，在取得按鍵相應(yīng)的鍵值后，啟動計時器和相應(yīng)的中斷服務(wù)程序，再直接查詢程序中預(yù)先設(shè)置的數(shù)據(jù)值，通過轉(zhuǎn)換輸出相應(yīng)的電壓，從而形成所需的各種波形。如圖所示，在中斷服務(wù)子程序開始后，通過判斷來確定各種波形的輸出，當(dāng)判斷選擇的不是方波后，則轉(zhuǎn)向?qū)φ也ǖ呐袛?，如此反?fù)?；仡櫰鸫舜螁纹瑱C(jī)課程設(shè)計，我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實(shí)踐，在好幾個星期的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。同時，在宋陽老師那里我學(xué)得到很多實(shí)用的知識，在次我表示感謝！同時，對給過我?guī)椭乃型瑢W(xué)和各位指導(dǎo)老師再次表示忠心的感謝！參考文獻(xiàn)[1] AT89C52 實(shí)現(xiàn)的多種波形發(fā)生器的設(shè)計[J].周口師范學(xué)院學(xué)報，(5)：57～58.[2] [M