【正文】 ........................................................................................... 4 第 3 章 系統的硬件設計 .............................................................................................. 5 輸入電路的設計 ........................................................................................... 5 A/D 轉換器的選擇 ............................................................................... 5 緩沖器的選擇 ...................................................................................... 6 同步觸發(fā)電路設計 ............................................................................... 6 程控基準電源設計 .............................................................................. 7 顯示電路設計 ............................................................................................... 7 鍵盤接口電路 ............................................................................................... 8 按鍵的消抖問題 ................................................................................... 8 鍵盤與單片機的接口電路的設計 ....................................................... 8 控制和存儲電路的設計 .................................................................................. 9 控制器的選擇 ....................................................................................... 9 單片機晶振電路的設計 ....................................................................... 9 單片機復位電路的設計 .................................................................... 10 數據存儲器的選擇與掉電保護電路的設計 ..................................... 11 單片機與 62256 的接口電路的設計 ................................................ 12 輸出電路的設 計 ............................................................................................ 13 數摸轉換器的選擇 ............................................................................. 17 雙極性輸出電路的設計 .................................................................... 18 電源電路的設計 ........................................................................................... 19 第 4 章 系統的軟件設計 .......................................................................................... 20 數據的定義與存儲器的分配 ........................................................................ 20 主程序的設計 ............................................................................................. 21 鍵盤掃描中斷子程序 ...................................................................... 21 A/D 轉換子程序的設計 ................................................................... 20 D/A 轉換子程序的流程圖 ............................................................... 20 軟件抗干擾措施 ........................................................................................... 21 結 論 .......................................................................................................................... 23 參考文獻 ...................................................................................................................... 24 致 謝 .......................................................................................................................... 25 附錄一：源程序 .......................................................................................................... 30 附錄二 總電路圖 ...................................................................................................... 37 東華理工大學畢業(yè)設計 （ 論文 ） 緒 論 1 第 1 章 緒 論 在實際的生產、科研等過程中 ,數據采集，數據壓縮存儲，波形分析與統計，圖形繪制，頻譜分析，波形組合運算，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 。 設計中采用自頂向下的方法，系統共有四個功能模塊：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 ,設計一 種信號波形記錄器 ,使之能與通用電子示波器結合 ,用來觀測非重復性信號波形 ,是很有實際意義的。波形的記錄也方便我們后期對 圖形 的 分析 和 運算，頻譜 的 分析，曲線相關性分析等操作。同時給外部數據存儲器 配置了掉電保護電路，可長期保存數據。 Waveform recording。 課題背景 與研究現狀 隨著微電子技術應用的迅猛發(fā)展，人們開始利用微處理器的數據存儲和數據處理能力，并使之與 A/D轉換技術相結合來研制功能強大、結構輕巧、使用靈活方便、數據處理能力強的新型波形記錄儀。 目前，國內的高性能的波形記錄器的研究主要在信息數據采集及處理和數模信號的轉換電路方面。但是由于受到計算機接口總線速度的影響，其性能也受到一定的限制。 東華理工大學畢業(yè)設計 （ 論文 ） 緒 論 2 課題的意義 波形的記錄和分析是許多實際工作的基礎： 1. 波形記錄儀器是生產、科研和工程調試等工作必備的工具。它首先對模擬信號進行采樣獲得相應的數字信號并存儲，存儲器中儲存的數據可用來 在示波器的屏幕上重現信號波形，從而獲得所需要的各種信號參數。系統的結構功能圖如圖 所示。每完成一次采樣， A/D轉換器向單片機申請中斷，單片機接受中斷，轉入 中斷處理。 通過初步的分析與思考，將本系統配合通用示 波器，需實現如下功能： ： 將通用示波器難以觀察的單次變化的信號轉換為周期性的重復信號，實現對單次變化的信號進行連續(xù)的觀察；并且，系統中的 RAM需設有掉電保護措施，系統即使經關機斷電后還能隨時再現原來的波形信號，達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變?yōu)閿?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 轉換電路 以及 雙極性變換 電路，用以將數字量變?yōu)槟M量； 控制部分需要結合軟件的設計，輸出各種控制邏輯。 東華理工大學畢業(yè)設計 （ 論文 ） 第三章 系統的硬件設計 5 第 3 章 系統的硬件設計 根據上章的分析，系統硬件的主要功能是：對模擬信號進行采樣；將獲得的數字數據存儲；利用存儲器中儲存的數據重建信號波形，用示波器觀察。 A/D 轉換器的選擇 ADC0809 是逐次逼近式 A/D轉換器，逐次逼近式 A/D 轉換器的轉換速度較 快，是用得最多的一種 A/D 轉換集成電路， 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據適時有效。觸發(fā)比較電路如 圖 。顯示電路的具體電路如圖 。由于按鍵是機械觸點，當機械觸點斷開、閉合時，會產生抖動，這種抖動對于人來說是感覺不到的，但對計算機來說，則完全可以感應到，因為計算機的處理速度是在微秒級，而機械抖動的時間至少是毫秒級，對計算機而言，這已是一個漫長的過程了。 鍵盤與單片機的接口電路的設計 鍵盤與單片機的接口電路如圖 ： 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 9個鍵 。 AT89C51單片機內核由 8031 內核構成的，所以 AT89C51的內部結構與 80C51 相近且與 MC51 系列單片機相互兼容，對其指令系統熟悉。 圖 單片機復位電路的設計 任何微機都是通過可靠復位之后才可有序執(zhí)行應用程序。在振蕩器穩(wěn)定工作時，在 RST 引腳施加兩個機器周期（即 24個晶振周期）以上的高電平，單片機將有效復位。 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 \波形記錄器設計原理圖 .ddbD r a w n B y :DI N 41 48R1KSWC22uF+51 2A74 L S 04GNDR S T