【正文】 ........................................................................................... 4 第 3 章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 .............................................................................................. 5 輸入電路的設(shè)計 ........................................................................................... 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 ............................................................................... 6 程控基準(zhǔn)電源設(shè)計 .............................................................................. 7 顯示電路設(shè)計 ............................................................................................... 7 鍵盤接口電路 ............................................................................................... 8 按鍵的消抖問題 ................................................................................... 8 鍵盤與單片機(jī)的接口電路的設(shè)計 ....................................................... 8 控制和存儲電路的設(shè)計 .................................................................................. 9 控制器的選擇 ....................................................................................... 9 單片機(jī)晶振電路的設(shè)計 ....................................................................... 9 單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計 .................................................................... 10 數(shù)據(jù)存儲器的選擇與掉電保護(hù)電路的設(shè)計 ..................................... 11 單片機(jī)與 62256 的接口電路的設(shè)計 ................................................ 12 輸出電路的設(shè) 計 ............................................................................................ 13 數(shù)摸轉(zhuǎn)換器的選擇 ............................................................................. 17 雙極性輸出電路的設(shè)計 .................................................................... 18 電源電路的設(shè)計 ........................................................................................... 19 第 4 章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 .......................................................................................... 20 數(shù)據(jù)的定義與存儲器的分配 ........................................................................ 20 主程序的設(shè)計 ............................................................................................. 21 鍵盤掃描中斷子程序 ...................................................................... 21 A/D 轉(zhuǎn)換子程序的設(shè)計 ................................................................... 20 D/A 轉(zhuǎn)換子程序的流程圖 ............................................................... 20 軟件抗干擾措施 ........................................................................................... 21 結(jié) 論 .......................................................................................................................... 23 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 24 致 謝 .......................................................................................................................... 25 附錄一：源程序 .......................................................................................................... 30 附錄二 總電路圖 ...................................................................................................... 37 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 （ 論文 ） 緒 論 1 第 1 章 緒 論 在實(shí)際的生產(chǎn)、科研等過程中 ,數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)壓縮存儲，波形分析與統(tǒng)計，圖形繪制，頻譜分析，波形組合運(yùn)算，諧波分析，有效值計算，功率計算，三相對稱性分析等 對于工作的 研究 很重要 ， 而所有這些必須建立在波形 記錄的前提下 ,傳統(tǒng)的波形記錄儀器 ,不是時間效率較差 ,就是 價格昂貴 ,要求較高的購買力 ,難以滿足一般的 用戶 需要 。 設(shè)計中采用自頂向下的方法，系統(tǒng)共有四個功能模塊：輸入電路、鍵盤和顯示電 路、控制 和存儲 電路 以及 輸出電路 。 通用電子示波器價格低廉 ,是我們配備的常規(guī)儀器 ,但不具備信號記錄功能 ,因此 ,設(shè)計一 種信號波形記錄器 ,使之能與通用電子示波器結(jié)合 ,用來觀測非重復(fù)性信號波形 ,是很有實(shí)際意義的。波形的記錄也方便我們后期對 圖形 的 分析 和 運(yùn)算，頻譜 的 分析，曲線相關(guān)性分析等操作。同時給外部數(shù)據(jù)存儲器 配置了掉電保護(hù)電路，可長期保存數(shù)據(jù)。 Waveform recording。 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，人們開始利用微處理器的數(shù)據(jù)存儲和數(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。 目前，國內(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)模信號的轉(zhuǎn)換電路方面。但是由于受到計算機(jī)接口總線速度的影響，其性能也受到一定的限制。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 （ 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。它首先對模擬信號進(jìn)行采樣獲得相應(yīng)的數(shù)字信號并存儲，存儲器中儲存的數(shù)據(jù)可用來 在示波器的屏幕上重現(xiàn)信號波形，從而獲得所需要的各種信號參數(shù)。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能圖如圖 所示。每完成一次采樣， A/D轉(zhuǎn)換器向單片機(jī)申請中斷，單片機(jī)接受中斷，轉(zhuǎn)入 中斷處理。 通過初步的分析與思考，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轉(zhuǎn)換為周期性的重復(fù)信號，實(shí)現(xiàn)對單次變化的信號進(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)斷電后還能隨時再現(xiàn)原來的波形信號，達(dá)到了采樣存儲示波器的記憶功能效果。輸 入 電路將待測模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù) 字 量； 鍵盤和顯示電 路用于 選擇、顯示輸入通道，啟動采樣和啟動波形的輸出； 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，輸出各種控制邏輯。 東華理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 （ 論文 ） 第三章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 5 第 3 章 系統(tǒng)的硬件設(shè)計 根據(jù)上章的分析，系統(tǒng)硬件的主要功能是：對模擬信號進(jìn)行采樣；將獲得的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存儲；利用存儲器中儲存的數(shù)據(jù)重建信號波形，用示波器觀察。 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。第二個時鐘脈沖將對次高位置 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就會保留下來。這個信號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。具體是把輸入信號分為兩路，一路直接送到 ADC0809作采樣輸入信號；另一路則送到同步觸發(fā)電路，使其產(chǎn)生并輸出一個觸發(fā)脈沖，微處理器把該脈沖作為啟動 ADC0809開始采樣的起始同步信號，從而保證了采樣所得的數(shù)據(jù)適時有效。觸發(fā)比較電路如 圖 。顯示電路的具體電路如圖 。由于按鍵是機(jī)械觸點(diǎn)，當(dāng)機(jī)械觸點(diǎn)斷開、閉合時，會產(chǎn)生抖動，這種抖動對于人來說是感覺不到的，但對計算機(jī)來說，則完全可以感應(yīng)到，因?yàn)橛嬎銠C(jī)的處理速度是在微秒級，而機(jī)械抖動的時間至少是毫秒級，對計算機(jī)而言，這已是一個漫長的過程了。 鍵盤與單片機(jī)的接口電路的設(shè)計 鍵盤與單片機(jī)的接口電路如圖 ： 其 3個輸出口 (P1 P1 P13)作為矩陣鍵盤的列線，每根線上都加一個上拉電阻， 用于減小干擾，再由 P1 P1 P17作為行線，整個鍵盤共設(shè) 9個鍵 。 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，對其指令系統(tǒng)熟悉。 圖 單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計 任何微機(jī)都是通過可靠復(fù)位之后才可有序執(zhí)行應(yīng)用程序。在振蕩器穩(wěn)定工作時，在 RST 引腳施加兩個機(jī)器周期（即 24個晶振周期）以上的高電平，單片機(jī)將有效復(fù)位。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN um be r R e vi s i onS i z eBD a t e : 6 J un 20 06 S he e t o f F i l e : C : \ D oc um e nt s a nd S e t t i ng s \ us e r \桌面 \記錄器 \原理圖 \波形記錄器設(shè)計原理圖 .ddbD r a w n B y :DI N 41 48R1KSWC22uF+51 2A74 L S 04GNDR S T