【正文】 ............................................................................ 23 軟件總體設(shè)計(jì) .................................................................................................................. 23 軟件功能設(shè)計(jì) ................................................................................................................. 23 系統(tǒng)總流程圖如下圖 41： .................................................................................................. 23 圖 41 系統(tǒng)總流程框圖 ........................................................................................................ 24 PROTEUS 軟件仿真 ......................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。尤其隨著 70 年代微處理器的出現(xiàn)，更促使信號(hào)發(fā)生器向著自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。而在我們?nèi)粘Ｉ钪?，以及一些科學(xué)研究中，鋸齒波和正弦波信號(hào)是常用的基本測(cè)試信號(hào)。 該設(shè)計(jì)課題的研究和制作全面說明對(duì)低頻信號(hào)發(fā)生系統(tǒng)要有一個(gè)全面 的解、對(duì)低頻信號(hào)的發(fā)生原理要理解掌握，以及低頻信號(hào)發(fā)生器工作流程：波形的設(shè)定， D/A 轉(zhuǎn)換，單片機(jī)（ 51 單片機(jī)，鍵盤控制），顯示和各模塊的連接通信等各個(gè)部分要熟練聯(lián)接調(diào)試，能夠正確的了解常規(guī)芯片的使用方法、掌握簡(jiǎn)單信號(hào)發(fā)生器應(yīng)用系統(tǒng)軟硬件的設(shè)計(jì)方法，進(jìn)一步鍛煉了我們?cè)谛盘?hào)處理方面的實(shí)際工作能力。 具體設(shè)計(jì)要求如下： （ 1） 具有 產(chǎn)生正弦 波、 三角波 、 方波 、 矩形波 、 鋸齒波 波形的功能。 摘要 4 單片機(jī)概述 單片微型計(jì)算機(jī)（單片機(jī)）作為微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)很重要的分支，自問世以來，以其極高的性價(jià)比，受到人們的重視和關(guān)注，因此應(yīng)用廣泛，發(fā)展迅速。最初的單片機(jī)是利用大規(guī)模集成電路技術(shù)把中央處理單元（簡(jiǎn)稱 CPU）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM）、程序存儲(chǔ)器 (ROM)及其他 I/O 通信口集成在一塊芯片上，構(gòu)成一個(gè)最小的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 單片機(jī)按照其用途可以劃分為通用型和專用型兩大類。 （ 1） 單片機(jī)發(fā)展歷史 20 世紀(jì) 70 年代，微電子技術(shù)正處于發(fā)展階段，集成電路屬于中規(guī)模發(fā)展時(shí)期，各種新材料、新工藝尚未成熟。其發(fā)展到了一個(gè)全新的階段，應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛?？v觀 30多 年來單片機(jī)的發(fā)展歷程，單片機(jī)技術(shù)以微處理器技術(shù)及超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展為先導(dǎo)，以廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)閯?dòng)力，表現(xiàn)出極具個(gè)性的發(fā)展特點(diǎn)。 MCS51 經(jīng)典的體系結(jié)構(gòu)、極好的兼容性和 Intel 公司的開放政策不僅使眾多廠家參與發(fā)展，也誘使半導(dǎo)體廠家對(duì) MCS51 實(shí)行為所欲為的改造。但是由于單片機(jī)自身的一些特點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中又有著自己的應(yīng)用特性和應(yīng)用范圍。 摘要 6 AT89S52單片機(jī) （ 1） 功能特性描述 AT89S52是一種低功耗、高性能 CMOS8位微控制器，具有 8K在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲(chǔ)器。對(duì) P0端口寫 “1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。此外， 和 /計(jì)數(shù)器 2的外部計(jì)數(shù)輸入（ ）和時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2的觸發(fā)輸入（ ）。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流 （ IIL）。在 flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口也接收高 8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。 P3口亦作為AT89S52特殊功能?？撮T狗計(jì)時(shí)完成后， RST 腳輸出 96個(gè)晶振周期的高電平。在 flash編程時(shí)，此引腳（ PROG ）也用作編程輸入脈沖。為使能從 0000H 到 FFFFH的外部程序存儲(chǔ)器讀取指令， EA 必須接 GND。 XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。對(duì)于 89S52，如果 EA接 VCC，讀寫程序先從內(nèi)部存儲(chǔ)器（地址為 0000H～ 1FFFH）開始，接著從外部尋址，尋址地址為： 2020H～ FFFFH。當(dāng)一條指令訪問高于 7FH 的地址時(shí)，尋址方式?jīng)Q定 CPU 訪問高 128 字節(jié) RAM 還是特殊功能寄存器空間。 ③ 每個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器都有多種工作方式，其中 T0有四種工作方式； T1有三種工作方式， T2有三種工作方式。每個(gè)中斷源都可以通過置位或清除特殊寄存器 IE 中的相關(guān)中斷允許控制位分別使得中斷源有效或無效。 超低頻：頻率范圍為零點(diǎn)幾赫茲到幾百赫茲。我們可以把產(chǎn)生各種波形的程序，寫在 ROM中，裝入本機(jī)，按用戶的選擇，運(yùn)行不同的程序，產(chǎn)生不同的波形。硬件電路設(shè)計(jì)具有典型性，電路設(shè)計(jì)具有實(shí)用性。 （ 4） 掌握單片機(jī)仿真軟件 KEIL 的使用。本章主要考慮系統(tǒng)性能、功能和器件選擇。 ④ 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。本論文包括硬件系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)及 C 語言在基本控制中的應(yīng)用。電路原理圖設(shè)計(jì)得好壞將直接影響到后面的工作。在最后的電路板的調(diào)試階段，需要診斷模塊程序和單片機(jī)仿真機(jī)合作進(jìn)行，從而克服調(diào)試程序本身的不可靠性，可方便地進(jìn)行調(diào)試及錯(cuò)誤診斷。 （ 2） 系統(tǒng)性能要求 ① 系統(tǒng)的 D/A 轉(zhuǎn)換功能具有 8 位精度； ② 89S52 單片機(jī)時(shí)鐘信號(hào)為 12MHZ； ③ 系統(tǒng)上電自動(dòng)復(fù)位； 摘要 13 總體方案設(shè)計(jì) 算法設(shè)計(jì)：本設(shè)計(jì)涉及的算法較少，將在第四章軟件設(shè)計(jì)中介紹。二是各功能模塊的設(shè)計(jì)，如信號(hào)檢測(cè)功能模塊、信號(hào)控制功能模塊、人機(jī)對(duì)話功能模塊、通訊功能模塊等，根據(jù)系統(tǒng)功能要求配置相應(yīng)的 D/A、鍵盤、顯示器等外圍設(shè)備。二是系統(tǒng)配置，即按照功能要求配置外圍設(shè)備如顯示設(shè)備、 D/A 轉(zhuǎn)換等。 (4) 信號(hào)變換部分 對(duì)信號(hào)的變換部分采用 四運(yùn)放集成芯片 LM324，它采用 14 腳雙列直插塑料封裝，它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器。為了保證應(yīng)用系統(tǒng)可靠地復(fù)位，通常是 RST 引腳保持 10ms 以上的高電平。經(jīng)過一段時(shí)間，電容充電，使 RESET 端呈低電位，復(fù)位結(jié)束。由于單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反向放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器，并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。電容值一般 5～ 30pF。是控制系統(tǒng)與操作人員之間的交互窗口。鍵的閉合與否，取決于機(jī)械彈性開關(guān)的通、斷狀態(tài)。如視按下時(shí)間 最長(zhǎng)者為有效鍵，或認(rèn)為最先按下的鍵為當(dāng)前的按鍵，也可以將最后釋放的鍵看成是輸入鍵。等鍵釋放電平后再轉(zhuǎn)去執(zhí)行相應(yīng)的功能程序，以防止一次擊鍵多次執(zhí)行的錯(cuò)誤發(fā)生。一個(gè)電信號(hào)通過機(jī)械觸點(diǎn)的斷開、閉合過程，完成高、低電平的切換。這種做法，工作可靠，且節(jié)省機(jī)時(shí)。用 I/O口線組成行、列結(jié)構(gòu)，鍵位設(shè)置在行列的交點(diǎn)上。 DAC0832 與單片機(jī)接成數(shù)據(jù)直接寫入方式，當(dāng)單片機(jī)把一個(gè)數(shù)據(jù)寫入 DAC 寄存器時(shí)， DAC0832 的輸出模擬電壓信號(hào)隨之對(duì)應(yīng)變化。要是需要相應(yīng)的模擬信號(hào)，可通過一個(gè)高輸入阻抗的線性運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。另外， ILE、 CS 、 WR1 、 WR1 和 XFER是控制轉(zhuǎn)換的控制信號(hào)。 DAC0832 的數(shù)據(jù)輸出方式 在微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中 ,通常使用的是電壓信號(hào) ,而 DAC0832 輸出的是電流信號(hào)，這就需要由運(yùn)算放大器組成的電路實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。 WR1 是 讀信 號(hào)，低電平有效。 WR2 是 寫信號(hào)，低電平有效。 IOUT2 模擬電流輸出端 2， IOUT1+IOUT2=常數(shù)。主要介紹單緩沖工作方式，單緩沖工作方式 DAC 寄存器工作處于直通狀態(tài)，輸入寄存器工作于受控鎖存器狀態(tài)，此時(shí)需要一 摘要 20 次寫操作就開始轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換一個(gè)數(shù)據(jù)的主要過程，首先去數(shù)字量，而后依次打開第一級(jí)鎖存和第二級(jí)鎖存。 圖 36 D/A轉(zhuǎn)換電路圖 I/V轉(zhuǎn)換波形輸出電路 DAC0832 為電流輸出型轉(zhuǎn)換器 ,一般要 求輸出是電壓，所以還必須經(jīng)過一個(gè)外接的運(yùn)算放大器轉(zhuǎn)換成電壓。5 V。兩個(gè)信號(hào)輸入端中， Vi（ ）為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端 Vo的信號(hào)與該輸入端的相位相反； Vi+（ +）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端 Vo的信號(hào)與該輸入端的相位相同。 摘要 22 I o u t 1I o u t 2V f bD A C 0 8 3 2U1567B1098CR 2 = RR 1 = 2 RR 3 = 2 RRV o u t 2V r e f = ( 數(shù)字碼 1 2 8 ) / 1 2 8+ 5 VV o u t 1I1I2 圖 39 D/A轉(zhuǎn)換器雙極性輸出電路 圖 311中，運(yùn)算放大器 A2的作用是把運(yùn)算放大器 A1的單向輸出電壓轉(zhuǎn)換成雙向輸出電壓。nD 輸入的波形數(shù)據(jù)。 ?nD 時(shí)，21 2RRWVU REF ??? ； 12839。nD 取不同數(shù)據(jù)時(shí)（ 0～ 255），可得對(duì)稱的雙極性波形輸出。一個(gè)優(yōu)秀的應(yīng)用系統(tǒng)的應(yīng)具有下列特點(diǎn)： (1) 根據(jù)軟件功能要求，將系統(tǒng)軟件分成若干個(gè)獨(dú)立的部分。 (3) 建立正確的數(shù)學(xué)模型。 (6) 注意在程序的有關(guān)位置處寫上功能注釋，提高程序的可讀性。 下面分別介紹其功能及設(shè)計(jì)思想。因此，要根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)中的 CPU 的忙、閑情況，選擇好鍵盤的工作方式。通常是利用單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)器產(chǎn)生10ms 的定時(shí)中斷， CPU 響應(yīng)定時(shí)器溢出中斷請(qǐng)求，對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描，以響應(yīng)鍵盤輸入請(qǐng)求。在該設(shè)計(jì)中的鍵盤線連接于 89S52 的 P3 口上。其框圖如圖 43 所示： 摘要 26 對(duì) P 1 置 數(shù) 行 掃 描判 斷 有 無 鍵 按 下N延 時(shí) 1 0 m s確 認(rèn) 按 鍵 保 存 行 狀 態(tài)確 認(rèn) 按 鍵 保 存 行 狀 態(tài)保 存 列 狀 態(tài)計(jì) 算 鍵 值執(zhí) 行 鍵 值 程 序 圖 43 鍵盤掃描 鍵盤采用獨(dú)立式鍵盤，由軟件產(chǎn)生相應(yīng)編碼，再根據(jù)相應(yīng)編碼調(diào)用相應(yīng)的子程序。對(duì)應(yīng)的正弦值為 176。而每次送到鎖存器的八位數(shù)字量是根據(jù)查正弦波形數(shù)據(jù)表格而得到。 幅度公式為 Y=［ 1+sin( N6490 )］ （ N=0,1,2……64 ） 摘要 27 相應(yīng)的 Y 值數(shù)字化后的遞增量 δ=2555 ≈ 那么每一個(gè)點(diǎn)相對(duì)于起一個(gè)點(diǎn)的遞增率為 A= δ 12 YY ? （ Y2 當(dāng)前的點(diǎn)， Y1 為前一個(gè)點(diǎn)）