【正文】 定時器的重新賦值指令需要占用 4 個機(jī)械周期，一周期波形需要進(jìn)行 256 次再賦值操作，所以一個周期也就引 入了 32 5 6 4 1 .0 2 4 1 0T m e c s? ? ? ?的誤差）的影響，在高于1KHz 時得到波形頻率與期望頻率誤差較大，且得出低于 波形的意義不大，故設(shè)定有效調(diào)頻范圍為 —1KHz。 方案一：將 DAC0832 的 RFB 引腳接一個滑動變阻器來改變 DAC0832的基準(zhǔn)電壓 Vref，從而通過改變基準(zhǔn)電壓 Vref 來改變 DAC0832 的輸出電壓Vo，即實(shí)現(xiàn)波形幅度的改變。單片機(jī)通過程序改變送給第一片DAC0832 的數(shù)字量來改變其輸出電壓，即第二片 DAC 的參考電壓 Vref，從而改變幅值。 167。方案二可以節(jié)省單片機(jī)的 I/O 口資源，但是其編程方法（行掃描法和反轉(zhuǎn)掃描法）難度較大。 方案二：采用 LCD1602 液晶顯示相關(guān)信息。方案三的液晶可以顯示漢字和圖形，這些功能在本次設(shè)計中用不到。 D/A 轉(zhuǎn)換器的選擇 D/A 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時間是指模數(shù)轉(zhuǎn)換器完成一個轉(zhuǎn)換所需的時間，是D/A 轉(zhuǎn)換器的一個重要參數(shù)。 方案二：采用常用的 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換器 DAC0832 進(jìn)行設(shè)計。 靜態(tài) RAM 的選擇 根據(jù)前文的介紹可知在 硬件波形發(fā)生器設(shè)計 中需要用到 SRAM 去存儲離散的波形數(shù)據(jù)。 硬件波形發(fā)生器設(shè)計 的設(shè)計中首先需要單片機(jī)將數(shù)據(jù)寫入 RAM 中，然后需要 RAM 將數(shù)據(jù)發(fā)送給 DAC 進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這就意味著 RAM即要從單片機(jī)接受數(shù)據(jù)又要輸出數(shù)據(jù)給 DAC。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 167。 程控波形發(fā)生器 系統(tǒng) 框圖 本系統(tǒng)由單片機(jī)最小系統(tǒng)（由 51 單片機(jī)、晶振電路和復(fù)位電路組成），鍵盤電路， LED 顯示模塊，兩片 DAC0832 構(gòu)成的調(diào)幅模塊和電源供電模塊以及用于擴(kuò)展 I/O 口的 8255A 芯片組成。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 電 源 供 電 模 塊晶 振 電 路復(fù) 位 電 路鍵 盤 電 路89C51單片機(jī)8255A串 行 通信 模 塊SRAM地 址 譯碼 電 路分 頻電 路外 部時 鐘數(shù) 模 轉(zhuǎn)換 模 塊D BA BD BA B 圖 22 硬件波形發(fā)生器系統(tǒng)框圖 在使用過程中，用戶先通過鍵盤設(shè)定 要輸出波形的類型和分頻選擇。 系統(tǒng)可行性分析 系統(tǒng)地電源部分我們選用 780 781 7915 三個三端集成穩(wěn)壓器得到+5V、 +15V、 –15V 的電壓，然后再將這三個集成穩(wěn)壓器輸出的電壓值供給整個系統(tǒng)；通過 DAC0832 或 DAC908 進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換；集成運(yùn) 放 OP05 進(jìn)行電壓放大；運(yùn)用 8255A 芯片進(jìn)行 I/O 擴(kuò)展；撥碼開關(guān)組成按鍵系統(tǒng)；程控波形發(fā)生器設(shè)計的顯示模塊還用到一片 74LS13兩篇 7404 反相器和 8 組 LED；硬件波形發(fā)生器設(shè)計額外用到一片 SRAM6116，兩片 74LS373 鎖存器，一片555 作外部時鐘源，三片 74161 作分頻譯碼電路，一個 MAX232 和一個 9 針插口組成串行 通信 模塊。 167。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， 89C51 是一種高效微控制器， 89C2051 是它的一種精簡版本。 XTAL1： 輸入到振蕩器的反向放大器。 當(dāng) P0 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。 P1 口 ： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口，具有內(nèi)部上拉電阻。 當(dāng)使用片外存儲器（ RAM 或 RAM）時，輸出高位地址。 P3 口可以驅(qū)動 4 個 LSTTL 負(fù)載。 TXD， 串行輸出口 ，輸出。 T1，定時 /計數(shù)器 1 的外部輸入端，輸入。 在振蕩器工作時，在 RST 上作用兩個機(jī)器周期以上的高電平，將器件復(fù)位。用作片外存儲器訪問時，低字地址鎖存。 ALE 可以驅(qū)動8 個 LSTTL 負(fù)載。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 由于在此次設(shè) 計中運(yùn)用了單片機(jī)的定時中斷功能，所以現(xiàn)在對單片機(jī)的定時器 /計數(shù)器系統(tǒng)和中斷系統(tǒng)進(jìn)行簡要說明 [15]。 定時器 /計數(shù)器 T0 和 T1 由計數(shù)器 TH0、 TL0 和 TH TL1；特殊功能寄存器 TMOD 和 TCON；時鐘分頻器；輸入引腳 T0、 T INT0 和 INT1 組成。 表 33 定時器 /計數(shù)器 T0、 T1 的數(shù)據(jù)寄存器的字節(jié)地址 寄存器 名稱 字節(jié)地址 TH1 T1 的高 8 位數(shù)據(jù)寄存器 8DH TL1 T1 的低 8 位數(shù)據(jù)寄存器 8BH TH0 T0 的高 8 位數(shù)據(jù)寄存器 8CH TL0 T0 的低 8 位數(shù)據(jù)寄存器 8AH （ 4） 工作方式 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 根據(jù)對 TMOD 的 M1 和 M0 的設(shè)定， T0、 T1 可選擇 4 種不同的工作方式。 圖 32 定時器 /計數(shù)器 T0、 T1 的結(jié)構(gòu)圖 計數(shù)時， TLx 的低 8 位一處后向 THx 進(jìn)位， THx 溢出后將 TFx 置位，并向 CPU 申請中斷。如果中斷允許， CPU 響應(yīng)中斷并轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)子程序，由內(nèi)部硬件清 TFx。 表 35 中斷矢量地址 中斷源 中斷矢量地址 外 部中斷 0（ INT0 ） 0003H 定時器 /計數(shù)器 0（ T0） 000BH 外部中斷 1（ INT1 ） 0013H 定時器 /計數(shù)器 1（ T1） 001BH 串行口（ RI、 TI） 0023H 中斷允許控制字 IE 的字節(jié)地址為 A8H，其格式如下： 位地址 AFH AEH ADH ACH ABH AAH A9H A8H 符號 EA ES ET1 EX1 ET0 EX0 IE 寄存器中各位為 0 時，禁止中斷；為 1 時 ，允許中斷。與微處理器完全兼容。兩級寄存器可以進(jìn)一步提高 D/A 轉(zhuǎn)換器的速度，這是因?yàn)樵?8 位 DAC 寄存器輸出的同時， 8 位輸入寄存器可以接收新的數(shù)據(jù)。 （ 3） 滿足 TTL 電平規(guī)范的邏輯輸入。 芯片引腳及其功能介紹如下： 圖 33 DAC0832 引腳圖 DI0~DI7：數(shù)據(jù)輸入線， TLL 電平。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 XFER ：數(shù)據(jù)傳送控制信號輸入線，低電平有效。 Iout2： 電流輸出線。 DGND： 數(shù)字地 ， 兩種地線在基準(zhǔn)電源處共地比較好 。 可編程并行接口電路 8255A 圖 34 8255A引腳圖 Intel 公司開發(fā)的可編程并行接口電 路 8255A 具有 24 個可編程設(shè)置的 I/O口，包括 3 組 8 位的 I/O 為 PA 口、 PB 口、 PC 口，又可分為 2 組 12 位的 I/O口： A 組包括 A 口及 C 口高 4 位， B 組包括 B 口及 C 組的低 4 位。 8255A 的各引腳及其功能介紹如下： D0~D7：數(shù)據(jù)輸入線，用于和單片機(jī)交換數(shù)據(jù)。 CS ：片選信號輸入線，低電平有效。 GND：接地。 8255A 的工作方式共有三種，本次設(shè)計實(shí)現(xiàn)的功能比較簡單，設(shè)定其工作在方式 0(基本的輸入輸出方式，即無須聯(lián)絡(luò)就可以直接進(jìn)行的 I/O 方式。 定時器 555 555 定時器 是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模 集成器件。 555 的引腳介紹如下： 圖 35 555 引腳圖 GND：接地，作為低電平。 CTRL：控制芯片的閾值電壓。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 OUT：輸出。它也常作為定時器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測量及自動控制等方面。 )其他兩種方式在這里不 再進(jìn)行介紹。 A0A1：內(nèi)部寄存器選擇引腳，區(qū)別內(nèi)部 4 個寄存器的地址，見表 37。 RD ：為內(nèi)部寄存器的讀選通信號。 PB0~PB7： B 口數(shù)據(jù)線。 8255A的通用性強(qiáng)，使用靈活，通過它 CPU 可直接與外設(shè)相連接。 至于本次設(shè)計所使用的 DAC908 芯片，其有效管腳定義、功能以及工作原理與 DAC0832 類似，只是其作為高速轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換時間比 DAC0832 要低，在這里不再對 DAC908 進(jìn)行介紹。 Rfb： 反饋信號輸入線 ， 芯片內(nèi)部有反饋電阻 。 Iout1： 電流輸出線。 CS ：片選信號輸入線，低電平有效。1LSB，建立時間為 1 s? ，功耗 20mW。 其主要特點(diǎn)歸結(jié)如下： （ 1） 數(shù)字 輸入端具有雙重緩沖功能，可以雙緩沖、單緩沖或直通輸入。 D/A 轉(zhuǎn) 換器 由 8 位輸入鎖存器、 8 位 DAC 寄存器、8 位 D/A 轉(zhuǎn)換電路及轉(zhuǎn)換控制電路構(gòu)成。 表 36 中斷允許控制 IE各位功能 位 名稱 功能 D7 EA CPU 中斷允許位 D4 ES 串行口中斷允許位 D3 ET1 定時器 /計數(shù)器 T1 中斷允許位 D2 EX1 外部中斷 1 中斷允許位 D1 ET0 定時器 /計數(shù)器 T0 中斷允許位 D0 EX0 外部中斷 0 中斷允許位 167。 4. 中斷系統(tǒng) 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 89C51 單片機(jī)有 5 個中斷源，見 表 35 所示。當(dāng) GATE=1 時， A 點(diǎn)的電位由 INTx 決定， B 點(diǎn)的電位由 TRx和 INTx 決定，即 定時器 /計數(shù)器的啟動 /停止由 TRx 和 INTx 兩個條件 決定。 表 34 定時器 /計數(shù)器 T0、 T1 的工作方式 M1 M0 工作方式 計數(shù)器配置 0 0 方式 0 13 為計數(shù)器 0 1 方式 1 16 位計數(shù)器 1 0 方式 2 自動再裝入的 8 位計數(shù)器 1 1 方式 3 T0 分為兩個 8 位計數(shù)器，T1 作為波特率發(fā)生器 本次設(shè)計中只用到了定時器的方式 1，在此只對方式 1 進(jìn)行介紹，其他幾種工作方式的具體介紹請參見 [15]相應(yīng)章節(jié) 。 表 31 方式寄存 器 —TMOD 各位功能 位 名稱 功能 D7 GATE 定時器 /計數(shù)器 T1 門控位 D6 C/T 定時器 /計數(shù)器 T1 功能選擇位： C/T =1 為計數(shù)器， C/T =0 為定時器 D5 M1 定時器 /計數(shù)器 T1 方式選擇位 D4 M0 定時器 /計數(shù)器 T1 方式選擇位 D3 GATE 定時器 /計數(shù)器 T0 門控位 D2 C/T 定時器 /計數(shù)器 T0 功能選擇位： C/T =1 為計數(shù)器， C/T =0 為定時器 D1 M1 定時器 /計數(shù)器 T1 方式選擇位 D0 M0 定時器 /計數(shù)器 T1 方式選擇位 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 （ 2） 控制寄存器 TCON 控制寄存器 TCON 是一個逐位定義的 8 位寄存器，即可字節(jié)尋址也可位尋址，字節(jié)地址為 88H，位尋址的地址為 88H8FH，其格式如下： 位地址 8FH 8EH 8DH 8CH 8BH 8AH 89H 88H 位功 能 TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 各位的意義如 表 32 所示 。定時器 /計數(shù)器的核心是一個加 1 計數(shù)器。從片外程序存儲器取指令期間，在每個機(jī)器周期中，當(dāng) PSEN 有效時，程序存儲器的內(nèi)容被送上P0 口（數(shù)據(jù)總線）。在編程期間，作輸入。在編程時，其上施加 12V 的編程電壓。 RD ，低電平有效，輸出，片外數(shù)據(jù)存儲器讀選通。 INT1 ， 外部中斷 1，輸入。在提供這些替代功能時，其輸出鎖存器應(yīng)由程序置 1。 P2 口 可以 驅(qū)動 4 個 LSTTL 負(fù)載。 P1 口能驅(qū)動 4 個 LSTTL 負(fù)載。在程序校驗(yàn)期間，輸出指令字節(jié)（這時需要加外部上拉電阻） 。 （ 2） I/O 口 89C51 單片機(jī)有 4 組 8 位的 I/O 口，共 32 根口線。 1. 主要特性 ? 與 MCS51 兼容 ? 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲器 ? 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) ? 數(shù)據(jù)保留時間： 10 年 ? 全靜態(tài)工作： 0Hz24MHz ? 三級程序存儲器鎖定 ? 1288 位內(nèi)部 RAM ? 32 可編程 I/O 線 ? 兩個 16 位定時器 /計數(shù)器 ? 5 個中斷源 ? 可編程串行通道 ? 低功耗的閑置和掉電模式 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 ? 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 2. 管腳說明 圖 31 89C51 單片機(jī)引腳說明圖 （ 1） 電源和晶振 VCC： 運(yùn)行和程序校驗(yàn)時加 +5V 電壓。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除 100 次。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 第 3章 主要芯片及設(shè)計軟件介紹 167。同時系統(tǒng)中擴(kuò)展了 RS232 串行 通信 模塊用于與上位機(jī) 通信 ，可以從上位機(jī)獲取波形數(shù)據(jù)。 167。以下分別對這兩種設(shè)計的系統(tǒng)框圖予以介紹。但是考慮到 IDT7132 芯片的價格昂貴，且 Proteus 仿真軟件也沒有提供此類軟件，所以我選擇用普通的 6116RAM 解決問題。 方案二：采用雙端口 RAM（如