【正文】 如下： 開始 芯片初始化 按鍵按下？ 否 Waveform=0 Waveform=1 Waveform=2 Waveform=3 輸出正弦波 輸出三角波 輸出方波 輸出鋸齒波 是 S1 按下 S2 按下 S3 按下 Waveform++ 頻率增加 頻率減小 LCD 顯示 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 29 頁 圖 35 仿真結(jié)果正弦波輸出 圖 36 仿真 結(jié)果 三角波 輸出 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 30 頁 圖 37 仿真 結(jié)果 方波 輸出 圖 38 仿真 結(jié)果 鋸齒波 輸出 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 31 頁 第 4 章 硬件調(diào)試 硬件電路焊接 根據(jù) proteus 中的搭建的仿真原理圖，從網(wǎng)上買來元件進(jìn)行焊接，所買元件詳細(xì)信息見附錄 1。所以我們可以對波形進(jìn)行采樣處理可以得到一個(gè)周期的 波形波碼，比如正弦波的波碼如下： 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 28 頁 程序編寫思路流程圖： 圖 34 程序流程圖 所以我們可以利用 c51單片機(jī)把波碼數(shù)據(jù)通過 P1口發(fā)送給 D/A轉(zhuǎn)換芯片 DAC0832處理，依照此思路進(jìn)行，我通過查閱資料和上網(wǎng)查詢一些信號發(fā)生器程序的范例，然后整理思路編寫自己的程序。 Keil 可以可以用來編寫多種程序， Atmel 系列單片機(jī)只是其中的一種，而且 Keil 可以使用匯編語言或者 C 語言進(jìn)行程序編寫 ，只是創(chuàng)建文件時(shí)的后綴名不一樣，我們此次設(shè)計(jì)采用 C語言編寫程序。在搭建過程中也有一些小技巧，比如縮放中找不到仿真圖了，我們按 F8 像是當(dāng)前工作區(qū)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)元件的位置不對且需要旋轉(zhuǎn)時(shí)，我們可以用 +號進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，當(dāng)然也可用右鍵對元件進(jìn)行 XY軸對稱。由于單片機(jī)實(shí)物制作麻煩，耗時(shí)長，所以一個(gè)能仿真單片機(jī)的軟件就很好地解決了這個(gè)問題。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 24 頁 圖 217. LM324 的引腳排列圖 由于 LM358具有電源電壓范圍寬，價(jià)格低廉 ， 功耗小，可單電源使用等優(yōu)點(diǎn)，因此 LM358 被廣泛應(yīng)用在各種 運(yùn)放 電路中。 LM358 的內(nèi)部原理圖如圖 216： : 圖 216 LM358 內(nèi)部原理圖 LM358 電器特點(diǎn)： （ 1） 電源電壓工作范圍比較寬：單電源 — ，雙電源177。而示波器要測的波形為電壓信號，所以必須把轉(zhuǎn)換后的電流信號通過雙極性轉(zhuǎn)化電路才能實(shí)現(xiàn)電流信號到電壓信號的轉(zhuǎn)換。 //設(shè)置 LCD顯示的起始位置 //第二行行首地址： 80H+40H=0CH 教材 P287 for(i=0。i++) //輸出字符串 { Write_LCD_Data(s[i])。 } void Display_LCD_String(uchar p,uchar *s) { uchar i。 //延時(shí)操作 Write_LCD_Command(0x06)。 } //LCD 初始化 void Initialize_LCD() { Write_LCD_Command(0x38)。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 20 頁 P0=dat。0x80)==0x80)。 //產(chǎn)生正跳變 DelayMS(1)。 //低電平 0，選擇指令寄存器 RW=0。 return LCD_Status。 //RW 為讀寫信號端，加高、低電平時(shí)分別進(jìn)行讀、寫操作 EN=1。i++)。 sbit EN=P2^2。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 18 頁 第 15～ 16 腳：為 LCD的背光控制端。 第 4 腳： RS 為寄存器選擇端，當(dāng)對 RST 加高電壓和低電壓時(shí)，會分別選擇數(shù)據(jù)寄存器和指令寄存器。也就是說加電的液晶分子會使光線扭轉(zhuǎn) 90 度從而通過濾光片，而不加電則不能通過。極化濾光片其實(shí)就是多列平行的細(xì)線，只有振動方向與細(xì)線平行的光線才能通過。電路如圖 211 所示： 圖 211jg+示波器圖 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 16 頁 LCD1602 工作原理 單色液晶顯示器的原理 圖 212. 1602 字符型液晶顯示器實(shí)物圖 表 21. 液晶主要技術(shù)參數(shù) 顯示容量 16 x 2 個(gè)字符 芯片工作電壓 ~ 工作電流 () 模塊最佳工作電壓 字符尺寸 x (寬乘高 ) 從內(nèi)部構(gòu)造上來講， LCD 技術(shù)就是把液晶灌入平面上的兩列垂直的細(xì)槽中，所以在細(xì)槽中的液晶分子也成垂直排列狀態(tài)，而光線的振動方向?yàn)橐粋€(gè)平面，也就是說各個(gè)方向都有。 K 當(dāng) ILE 、 WR 2WR 、 CS 和 XFER 引腳 被連接時(shí) ，兩鎖存器 會分別 在直通與受控狀態(tài) 下工作 ，或者兩個(gè) 同時(shí) 被控制，則 DAC0832 處于單緩沖工作方式 [1]。 DAC0832 是 D/A 轉(zhuǎn)換器的一類， 屬于 電流型，所以后 面 要跟著 I/V 轉(zhuǎn)換。 Vref 端與 DA內(nèi)部 T形電阻網(wǎng)絡(luò)相連，Vref 可接正電壓或者負(fù)電壓 [3]。跟編碼器類似， DAC寄存器中的數(shù)據(jù)有兩個(gè)極端，全 1或者全 0，兩種情況時(shí)分別輸出為最大值和最小值。 雖然DAC0832 的使用很頻繁，有很重要的地位，但 DAC0832 的輸出量不是真正的連續(xù)可調(diào)的模擬量，而是對輸出量以其絕對分辨率為單位進(jìn)行增減，所以從嚴(yán)格意義上來講，它的輸出量是準(zhǔn)模擬量。 所以我們可以用數(shù)模 轉(zhuǎn)換 模塊歲單片機(jī)輸出的數(shù)字量進(jìn)行 D/A 轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的模擬量就可以在示波器上顯示出來，從而達(dá)到我們的要求。 我們都知道， D/A 模塊的輸入量和輸出量 成正比，即 Uo=n*Ui，其中 Uo 為輸出模擬量 ， Ui 為輸入的數(shù)字量， n為倍數(shù)。 通過與門 74LS21 可以對 各按鍵信號進(jìn)行與操作，然后將信號傳到 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 11 頁 腳，用來測定是否有按鍵按下。 當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)上電后， RST 會接收到一個(gè)連續(xù)且持續(xù)兩個(gè)周期以上的高電平，這就是單片機(jī)復(fù)位的條件 。 這個(gè)電阻和電容的典型值是 10K 和 10uF。而按鍵復(fù)位則為手動觸發(fā)電容放電，然后在充電，就達(dá)到 了開機(jī)上電的效果。具體電路如圖 24所示： 單片機(jī)復(fù)位電路工作原理及應(yīng)用 ： 單片機(jī)在運(yùn)行過程中會因?yàn)槌绦騿栴}或者操作失誤而發(fā)生死機(jī)現(xiàn)象，這時(shí)就要用到單片機(jī)的復(fù)位系統(tǒng)，按下復(fù)位鍵就能把單片機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)初始化，恢復(fù)到剛開機(jī)狀態(tài)。所以通常情況下，晶振會搭配鎖相環(huán)為單片機(jī)系統(tǒng)提供時(shí)鐘頻率。所以在某些特定情況下，單片機(jī)就需要一個(gè)很精確的晶振頻率。晶振產(chǎn)生的平率代表著 運(yùn)行速度，因?yàn)閱纹瑱C(jī)的一切指令都是基于晶振產(chǎn)生的頻率上的，所以頻率越大，單片機(jī)的運(yùn)行速度就越快。 我們在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，雖然 51 單片機(jī)作為經(jīng)典的一種單片機(jī)芯片，但是提供的電源供電模塊不夠穩(wěn)定，那么 51 單 片機(jī)的運(yùn)行就可能會受到影響，比如在運(yùn)行中如果受到了外界的干擾，則 51 單片機(jī)很有可能會出現(xiàn)程序跑飛的現(xiàn)象 。 （ 2） 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器 大小 128B，空間地址為 00H— 7FH,片 外沒數(shù)據(jù)存儲器。圖 21中的 輸出電路包含了D/A 轉(zhuǎn)換電路和運(yùn)放調(diào)整電路。 第三種方案， 用編程的方法 可以很方便 地通過調(diào)節(jié)硬件從而調(diào)節(jié)輸出波形的參數(shù)，并且方案三中所用到的一些元件的價(jià)格相對都比較低，所以比較適合用來完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。 這個(gè) D/A 轉(zhuǎn)換模塊我們可以選擇 DAC0832 來完成 ， 轉(zhuǎn)換后的模擬信號 再經(jīng)過 運(yùn)放進(jìn)行 兩級放大后輸出，最終 可以 在示波器上顯示 輸出波形 。 相比于第一種方法， 這種方法 產(chǎn)生出來的波形具有良好的性能 ，但是 輸出波形的 頻率 難以突破某個(gè) 范圍的限制 。 方波波形如下 圖 12： 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 4 頁 圖 12 圖形 鋸齒波 鋸齒波如圖 13所示： 圖 13 鋸齒波圖形 三角波 三角波波形如圖 14所示： 圖 14 三角波圖 . 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 5 頁 第 2 章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 方案選擇 方案一：利用 8038 等一些單片機(jī)的 函數(shù)發(fā)生器的傳統(tǒng)方式 就可以比較 容易地產(chǎn)生 出我們常用的 正弦波和方波波形等 。 （ 4） 低電壓、低功耗 普通單片機(jī)的工作電壓為 5V，相比于其他家用設(shè)備，單片機(jī)功耗更低，所以由單片機(jī)控制的許多家用設(shè)備就更省電，并且現(xiàn)在許多單片機(jī)的工作電壓應(yīng)經(jīng)降低到 2V 了，有的甚至可以工作在 的 電壓下，功耗自然也就降低了很多，所以能保證設(shè)備的長期運(yùn)行而又不用擔(dān)心耗電問題。 （ 2）控制能力強(qiáng) 單片機(jī)的體積雖然比較小，但卻它卻有各種功能部件。 由于單片機(jī)的內(nèi)部集成了指令系統(tǒng)，并且由于它的特殊結(jié)構(gòu)，所以在一定程度上，一塊單片機(jī)就可以當(dāng)做一臺簡易的電腦，而一般計(jì)算的作用是在某些特定領(lǐng)域完成一些專業(yè)任務(wù)，但是一般情況下，配備了一些外設(shè)的一塊單片機(jī)系統(tǒng)則可以做到。 單片機(jī)的特點(diǎn)和在信號發(fā)生器中的應(yīng)用 當(dāng)今社會是科學(xué)技術(shù)和設(shè)備儀器高度智能化飛速發(fā)展的信息化社會，電子科學(xué)技術(shù)也在發(fā)展和進(jìn)步，這些技術(shù)的發(fā)展正在一點(diǎn)點(diǎn)的改變社會。同時(shí)這種電路設(shè)計(jì)復(fù)雜，成本高，控制也不夠靈活精確 。 所以信號發(fā)生器也在測試儀器中扮演者很重要的角色，因此研究和設(shè)計(jì)信號發(fā)生器有著很重要的意義。在輸出端 使 用 DAC0832 芯片可以對單片機(jī)輸出的數(shù)字信號 進(jìn)行 D/A 轉(zhuǎn)換，再通過兩級 放大 對波形進(jìn)行調(diào)整 ， 最終在示波器上顯示出來。根據(jù)傅里葉變換 原理 ，各種波形 都 可以用三角函數(shù)的相關(guān) 表達(dá) 式表示出來。 學(xué)生應(yīng)完成的任務(wù) 研究的目的和意義 ：設(shè)計(jì)新型的函數(shù)信號發(fā)生器 ；系統(tǒng)設(shè)計(jì) ：比較各個(gè)設(shè)計(jì)方案，選取一個(gè)比較合適的設(shè)計(jì)方案 ；硬件設(shè)計(jì) ：包括使用 Proteus軟件搭建仿真模型和焊接信號發(fā)生器實(shí)物 ；軟件設(shè)計(jì) ：用 Keil 軟件編寫程序并能使仿真和實(shí)物能正常運(yùn)行并產(chǎn)生波形 ；總體研究結(jié)論 ：總結(jié)設(shè)計(jì)函數(shù)信號發(fā)生器過程中遇到的問題和得到的收獲 。并且它們往往價(jià)格還很昂貴。但是我們都知道，實(shí)驗(yàn)室中用到的經(jīng)典函數(shù)信號發(fā)生器產(chǎn)生的信號不夠穩(wěn)定，頻率和幅值容易發(fā)生抖動，因?yàn)樗鼈兪褂眉冇布O(shè)計(jì)。這不僅能提高個(gè)人的思維動手能力水平，還將會進(jìn)一步擴(kuò)大單片機(jī)的發(fā)展。而基于 AT89C5