【正文】 eN um be r R e vi s i onS i z eBD a t e : 6 J un 20xx S he e t of F i l e : C : \ D oc um e nt s a nd S e t t i ngs \ us e r \桌面 \記錄器 \原理圖 \波形記錄器設(shè)計(jì)原理圖 .ddbD r a w n B y :DI N 4148R1KSWC22uF+51 2A74L S 04GNDR S T 圖 單片機(jī)復(fù)位電路 復(fù)位電路的抗干擾設(shè)計(jì)：?jiǎn)纹瑱C(jī)復(fù)位端口的干擾主要來(lái)自電源和按鈕傳輸線(xiàn)串入的噪聲。在振蕩器穩(wěn)定工作時(shí)，在 RST 引腳施加兩個(gè)機(jī)器周期（即 24 個(gè)晶振周期）以上的高電平，單片機(jī)將有效復(fù)位。 圖 單片機(jī)晶振電路 單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 任何微機(jī)都是通過(guò)可靠復(fù)位之后才可有序執(zhí)行應(yīng)用程序。 AT89C51單片機(jī)內(nèi)核由 8031 內(nèi)核構(gòu)成的，所以 AT89C51的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與 80C51 相近且與 MC51 系列單片機(jī)相互兼容，對(duì)其指令系統(tǒng)熟悉。 鍵盤(pán)與單片機(jī)的接口電路的設(shè)計(jì) 鍵盤(pán)與單片機(jī)的接口電路如圖 所示： 其 3 個(gè)輸出口 (P1 P1 P13)作為矩陣鍵盤(pán)的列線(xiàn)，每根線(xiàn)上都加一個(gè)上拉電阻， 用于減小干擾，再由 P1 P1 P17作為行線(xiàn)，整個(gè)鍵盤(pán)共設(shè) 9 個(gè)鍵 。由于按鍵是機(jī)械觸點(diǎn)，當(dāng)機(jī)械觸點(diǎn)斷開(kāi)、閉合時(shí)，會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)，這種抖動(dòng)對(duì)于人來(lái)說(shuō)是感覺(jué)不到的，但對(duì)計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)，則完全可以感應(yīng)到，因?yàn)橛?jì)算機(jī)的處理速度是在微秒級(jí)，而機(jī)械抖動(dòng)的時(shí)間至少是毫秒級(jí)，對(duì)計(jì)算機(jī)而言，這已是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程了。顯示電路的具體電路如圖 。觸發(fā)比較電路如 圖 。具體是把輸入信號(hào)分為兩路，一路直接送到 ADC0809作采樣輸入信號(hào)；另一路則送到同步觸發(fā)電路，使其產(chǎn)生并輸出一個(gè)觸發(fā)脈沖，微處理器把該脈沖作為啟動(dòng) ADC0809開(kāi)始采樣的起始同步信號(hào)，從而保證了采樣所得的數(shù)據(jù)適時(shí)有效。這個(gè)信號(hào)的下降沿將逐次逼近寄存器中的值鎖存到緩沖 寄存器，從而得到輸出的數(shù)字量。第二個(gè)時(shí)鐘脈沖將對(duì)次高位置 1，于是逐次逼近寄存器變?yōu)?11000000， D/A 變換器輸出值為的 192/255，若 VoVi，比較器輸出低電平，控制電路將使次高位清 0；若 VoVi，次高位的 1就會(huì)保留下來(lái)。 A/D 轉(zhuǎn)換器的選擇 ADC0809 是逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器，逐次逼近式 A/D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度較 快，是用得最多的一種 A/D 轉(zhuǎn)換集成電路， A/D 芯片多采用這種方式工作。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 5 第 3 章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 根據(jù)上章的分析，系統(tǒng)硬件的主要功能是：對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣；將獲得的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)；利用存儲(chǔ)器中儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)重建信號(hào)波形，用示波器觀察。輸 入 電路將待測(cè)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù) 字 量； 鍵盤(pán)和顯示電 路用于 選擇、顯示輸入通道，啟動(dòng)采樣和啟動(dòng)波形的輸出； 輸出電路包括 D/A 轉(zhuǎn)換電路 以及 雙極性變換 電路，用以將數(shù)字量變?yōu)槟M量； 控制部分需要結(jié)合軟件的設(shè)計(jì)，輸出各種控制邏輯。 通過(guò)初步的分析與思考，將本系統(tǒng)配合通用示 波器，需實(shí)現(xiàn)如下功能： ： 將通用示波器難以觀察的單次變化的信號(hào)轉(zhuǎn)換為周期性的重復(fù)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)單次變化的信號(hào)進(jìn)行連續(xù)的觀察；并且，系統(tǒng)中的 RAM需設(shè)有掉電保護(hù)措施，系統(tǒng)即使經(jīng)關(guān)機(jī)斷電后還能隨時(shí)再現(xiàn)原來(lái)的波形信號(hào)，達(dá)到了采樣存儲(chǔ)示波器的記憶功能效果。每完成一次采樣， A/D轉(zhuǎn)換器向單片機(jī)申請(qǐng)中斷，單片機(jī)接受中斷，轉(zhuǎn)入 中斷處理。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能圖如圖 所示。它首先對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣獲得相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)并存儲(chǔ)，存儲(chǔ)器中儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)可用來(lái) 在示波器的屏幕上重現(xiàn)信號(hào)波形，從而獲得所需要的各種信號(hào)參數(shù)。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 緒 論 2 課題的意義 波形的記錄和分析是許多實(shí)際工作的基礎(chǔ)： 1. 波形記錄儀器是生產(chǎn)、科研和工程調(diào)試等工作必備的工具。但是由于受到計(jì)算機(jī)接口總線(xiàn)速度的影響，其性能也受到一定的限制。 目前，國(guó)內(nèi)的高性能的波形記錄器的研究主要在信息數(shù)據(jù)采集及處理和數(shù)模信號(hào)的轉(zhuǎn)換電路方面。 課題背景 與研究現(xiàn)狀 隨著微電子技術(shù)應(yīng)用的迅猛發(fā)展，人們開(kāi)始利用微處理器的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)處理能力，并使之與 A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)相結(jié)合來(lái)研制功能強(qiáng)大、結(jié)構(gòu)輕巧、使用靈活方便、數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)的新型波形記錄儀。 Waveform recording。同時(shí)給外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 配置了掉電保護(hù)電路，可長(zhǎng)期保存數(shù)據(jù)。波形的記錄也方便我們后期對(duì) 圖形 的 分析 和 運(yùn)算，頻譜 的 分析，曲線(xiàn)相關(guān)性分析等操作。 通用電子示波器價(jià)格低廉 ,是我們配備的常規(guī)儀器 ,但不具備信號(hào)記錄功能 ,因此 ,設(shè)計(jì)一種信號(hào)波形記錄器 ,使之能與通用電子示波器結(jié)合 ,用來(lái)觀測(cè)非重復(fù)性信號(hào)波形 ,是很有實(shí)際意義 的。 設(shè)計(jì)中采用自頂向下的方法，系統(tǒng)共有四個(gè)功能模塊：輸入電路、鍵盤(pán)和顯示電 路、控制 和存儲(chǔ) 電路 以及 輸出電路 。 Practicability 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) （ 論文 ） 目 錄 1 目 錄 摘要 ............................................................................................................................ Ⅰ ABSTRACT...................................................................................................................... Ⅱ 第 1 章 緒 論 ............................................................................................................ 1 課題背景與研究現(xiàn)狀 ................................................................................... 1 課題的意義 ................................................................................................... 2 第 2 章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) ................................................................................................ 3 系統(tǒng)功能分析 ............................................................................................... 3 總體設(shè)計(jì)思想 ............................................................................................... 4 第 3 章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) .............................................................................................. 5 輸入電路的設(shè)計(jì) ........................................................................................... 5 A/D 轉(zhuǎn)換器的選擇 ............................................................................... 5 緩沖器的選擇 ...................................................................................... 6 同步觸發(fā)電路設(shè)計(jì) ............................................................................... 6 程控基準(zhǔn)電源設(shè)計(jì) .............................................................................. 7 顯示電路設(shè)計(jì) ............................................................................................... 7 鍵盤(pán)接口電路 ............................................................................................... 8 按鍵的消抖問(wèn)題 ................................................................................... 8 鍵盤(pán)與單片機(jī)的接口電路的設(shè)計(jì) ....................................................... 8 控制和存儲(chǔ)電路的設(shè)計(jì) .................................................................................. 9 控制器的選擇 ....................................................................................... 9 單片機(jī)晶振電路的設(shè)計(jì) ....................................................................... 9 單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計(jì) .................................................................... 10 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的選擇與掉電保護(hù)電路的設(shè)計(jì) ..................................... 11 單片機(jī)與 62256 的接口電路的設(shè)計(jì) ................................................ 12 輸出電路的設(shè) 計(jì) ............................................................................................ 13 數(shù)摸轉(zhuǎn)換器的選擇 ............................................................................. 17 雙極性輸出電路的設(shè)計(jì) .................................................................... 18 電源電路的設(shè)計(jì) ........................................................................................... 19 第 4 章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) .......................................................................................... 20 數(shù)據(jù)的定義與存儲(chǔ)器的分配 ........................................................................ 20 主程序的設(shè)計(jì) ............................................................................................. 21 鍵盤(pán)掃描中斷子程序 ...................................................................... 21 A/D 轉(zhuǎn)換子程序的設(shè)計(jì) ................................................................... 20 D/A 轉(zhuǎn)換子程序的流程圖 ............................................................... 20 軟件抗干擾措施 .........