【正文】 由于 LM324四運(yùn)放電路具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用在各種電路中。從第一個(gè)運(yùn)放輸出為單極性模擬電壓，從第二個(gè)運(yùn)放輸出為雙極性模擬電壓。單緩沖方式具有適 用于只有一路模擬信號(hào)輸出或幾路模擬信號(hào)非同步輸出的情形的優(yōu)點(diǎn)，但是電路線路連接比較簡(jiǎn)單。 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 WR1 由低到高跳變時(shí)將輸入數(shù)據(jù)鎖存到輸入寄 存器。輸入寄存器和 DAC 寄存器作為雙緩沖，因?yàn)樵?CPU數(shù)據(jù)線直接接到 DAC0832 的輸入端時(shí)，數(shù)據(jù)在輸入端保持的時(shí)間僅僅是在 CPU執(zhí)行輸出指令的瞬間內(nèi)，輸入寄存器可用于保存此瞬間出現(xiàn)的數(shù)據(jù)。 （ 1） DAC0832 主要性能 輸入的數(shù)字量為 8位； 采用 CMOS 工藝，所有引腳的邏輯電平與 TTL 兼容； 數(shù)據(jù)輸入可以采用雙緩沖、單緩沖和直通方式； 轉(zhuǎn)換時(shí)間： 1us； 分辨率： 8位； 單一電源： 5— 15V，功耗 20mw； 參考電壓： 12— +12V； （ 2） DAC0832 內(nèi)部結(jié)構(gòu)資 料 芯片內(nèi)有兩級(jí)輸入寄存器，使 DAC0832 具備雙緩沖、單緩沖和直通三種輸入方式，以便適于各種電路的需要 (如要求多路 D/A 異步輸入、同步轉(zhuǎn)換等 )。矩陣式鍵盤(pán)又叫行列式 鍵盤(pán)。 多數(shù)鍵盤(pán)的按鍵均采用機(jī)械彈性開(kāi)關(guān)。 ② 重鍵與連擊的處理 實(shí)際按鍵操作中，若無(wú)意中同時(shí)或先后按下兩個(gè)以上的鍵，系統(tǒng)確定哪個(gè)鍵操作是有效的，完全取決設(shè)計(jì)者的意圖。這些輸入 /輸出設(shè)備主要有鍵盤(pán)、顯示器和打印機(jī)等。在引腳 XTAL1和 XTAL2 外接晶體振蕩器（簡(jiǎn)稱晶振），就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式。 圖 33 硬件原理圖 復(fù)位與時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) （ 1 ） 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)的復(fù)位是靠外電路實(shí)現(xiàn)的，在時(shí)鐘電路工作后，只要在單片機(jī)的 RST 引腳上出現(xiàn) 24 個(gè)時(shí)鐘振蕩脈沖（ 2個(gè)機(jī)器周期）以上的高電平，單片機(jī)便實(shí)現(xiàn)初始化狀態(tài)復(fù)位。 第 7～ 14腳： D0～ D7為 8位雙向數(shù)據(jù)線。 下面以 1602 字符型液晶顯示器為例，介紹其用法。 用 LCD 顯示一個(gè)字符時(shí)比較復(fù)雜，因?yàn)橐粋€(gè)字符由 6179。 顯示器接口設(shè)計(jì) 通過(guò)液晶 1602 顯示輸出的波形、頻率，其電路圖如下圖 31所示： 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 圖 31 1602引腳圖 如上圖所示， 1602 的八位數(shù)據(jù)端接單片機(jī)的 P1口，其三個(gè)使能端 RS、 RW、 E 分別接單片機(jī)的 — 。 圖 21 主系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 第三章 硬件設(shè)計(jì) 總體硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)包含兩部分內(nèi)容：一是系統(tǒng)擴(kuò)展，即單片機(jī)內(nèi)部的功能單元（如 ROM、 I/O、定時(shí) /計(jì)數(shù)器等）容量不能滿足應(yīng)用系統(tǒng)的要求時(shí)，必須在片外進(jìn)行擴(kuò)展，選擇適當(dāng)?shù)男酒O(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)碾娐贰? 系統(tǒng)需求分析 （ 1）系統(tǒng)功能要求 系統(tǒng)具有 D/A 轉(zhuǎn)換功能，信號(hào)幅度放大功能， LCD 液晶顯示功能，上電自動(dòng)復(fù)位功能，鍵盤(pán)輸入接口。電路原理圖設(shè)計(jì)得好壞將直接影響到后面的工作。本章是系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)，對(duì)系統(tǒng)按功能模塊進(jìn)行介紹。 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 為此，論文包括以下內(nèi)容： ① 緒論。再在 DAC0832 輸出端加上一些電壓變換電路，就完成了一個(gè)頻率、幅值可調(diào)的多功能信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)。 信號(hào)發(fā)生器概述 目前，市場(chǎng)上的信號(hào)發(fā)生器多種多樣，一般按頻帶分為以下幾種： 超高頻：頻率范圍 1MHz 以上，可達(dá)幾十兆赫茲。直接尋址方式訪問(wèn)特殊功能寄存器（ SFR）。 （ 3） AT89S52 的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu) AT89S52 器件有單獨(dú)的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 PSEN ：外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)（ PSEN ）是外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)。在 flash編程和校驗(yàn)時(shí)， P3口也接收一些控制信號(hào)。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或用 16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVX DPTR）時(shí)， P2 口送出高八位地址。 P1口： P1口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4個(gè) TTL 邏輯電平。 AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié) Flash， 256字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門(mén)狗定時(shí)器，兩個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6向量 2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。從各種新型單片機(jī)的性能可以看出，單片機(jī)是向大容量、高性能化、外圍電路內(nèi)集成化幾方面發(fā)展。 在眾多品種的單片機(jī)中， MCS51 系列是我國(guó)較早引進(jìn)的 Intel公司的單片機(jī)產(chǎn)品。通常所說(shuō)的單片機(jī)是指通用型單片機(jī)。相對(duì)而言，單片機(jī)體積小、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)，對(duì)環(huán)境要求不高，并且價(jià)格低廉、可靠性高、靈活性好，開(kāi)發(fā)較為容易。 設(shè)計(jì)要求和任務(wù) 熟悉和掌握單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理，了解信號(hào)發(fā)生器的工作原理?，F(xiàn)在，許多信號(hào)發(fā)生器帶有微處理器，因而具備了自校、自檢、自動(dòng)故障診斷和自動(dòng)波形形成和修正等功能，可以和控制計(jì)算機(jī)及其他測(cè)量?jī)x器一起方便的構(gòu)成自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。此電路清晰，出現(xiàn)故障容易查找錯(cuò)誤，操作簡(jiǎn)單、方便。設(shè)計(jì)采 用 AT89S52單片機(jī)和一片 DAC0832 數(shù)模轉(zhuǎn)換器以及一些外圍電路組成低頻信號(hào)發(fā)生器 。 第 2 ～ 4 周：做有關(guān)設(shè)計(jì)的前期工作，對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行總體框架設(shè)計(jì)。 方波 Upp≈ 5 V 幅度連續(xù)可調(diào) 本設(shè)計(jì)的主要設(shè)計(jì)思路如下：先要根據(jù)所要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)和已有的的硬件條件完成理論論證，而后根據(jù)需要編寫(xiě)程序，最后設(shè)計(jì)出原理圖和生成仿真圖，并用萬(wàn)能板實(shí)現(xiàn)理論功能（焊接），再結(jié)合軟件檢測(cè)系統(tǒng)，并進(jìn)行調(diào)節(jié)。所以本設(shè)計(jì)采用 C 語(yǔ)言作為編程語(yǔ)言。按照設(shè)計(jì)的方案選擇具體的原件，焊接出具體的實(shí)物圖，并在實(shí)驗(yàn)室對(duì)焊接好的實(shí)物圖進(jìn)行調(diào)試，觀察效果并與課題要求的性能指標(biāo)作對(duì)比?，F(xiàn)在我們通過(guò)對(duì)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的原理以及構(gòu)成設(shè)計(jì)一個(gè)能變換出三角波、正弦波、方波的簡(jiǎn)易發(fā)生器。 系統(tǒng)的功能要求 本次設(shè)計(jì)包含以下部分： LCD 液晶顯示，電源部分，按鍵控制模塊，數(shù)模裝換模塊。 通過(guò)對(duì)以上各功能的設(shè)計(jì)，制作出的信號(hào)發(fā)生器應(yīng)具有以下功能： 基于 S52 系列單片機(jī)的硬件設(shè)計(jì)； 實(shí)現(xiàn) S52 系列單片機(jī)液晶顯示的硬件設(shè)計(jì)； 數(shù)模轉(zhuǎn)換、放大電路的設(shè)計(jì)； 在未啟動(dòng)時(shí)時(shí)， LCD 不顯示，在啟動(dòng)后， LCD 顯示波形種類和頻率。 、調(diào)試 預(yù)期的成果及形式 通過(guò)設(shè)計(jì)能更深地了解硬件設(shè)計(jì)的基本流程和基本方法，能熟練地運(yùn)用主要的設(shè)計(jì)工具 Proteus 和 Keil 等，完成原理圖等各個(gè)步驟的設(shè)計(jì) 。且特殊波形發(fā)生器的價(jià)格昂貴。 本設(shè)計(jì)根據(jù)要求主要研究了軟件編程實(shí)現(xiàn)波形和頻率的可調(diào)。 DAC0832。 但市面上能看到的儀器在頻率精度、帶寬、波形種類及程控方面都已不能滿足許多方面實(shí)際應(yīng)用的需求。 （ 4） 通過(guò)鍵盤(pán)輸入任意頻率數(shù)值和選擇任意波形。因?yàn)檫@樣一塊芯片就具有一臺(tái)計(jì)算機(jī)的功能，因而被稱為單片微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱單片機(jī)。 80 年代初，單片機(jī)已經(jīng)發(fā)展到了高性能階段。 （ 3） 單片機(jī)發(fā)展趨 回顧歷史，在 Intel 公司推出了 MCS51 不久便實(shí)施了最徹底的技術(shù)開(kāi)放政策 。 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 （ 2） 應(yīng)用領(lǐng)域 智 能 化管理及過(guò)程控制等領(lǐng)域，大致可分如下幾個(gè) 方面： 在智能儀器儀表上的應(yīng)用 、在工業(yè)控制中的應(yīng)用 、 在家用電器中的應(yīng)用 、 在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用 、 在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用 等等。在這種模式下， P0具有內(nèi)部上拉電阻。 P2口： P2口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4個(gè) TTL 邏輯電平。對(duì) P3 端口寫(xiě)“ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。 DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下 ，復(fù)位高電平有效。在 flash編程期間， EA 也接收 12伏 VPP電壓。高 128 字節(jié)與特殊功能寄存器重疊。 ④ 每一個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器定時(shí)計(jì)數(shù)時(shí)間到時(shí)產(chǎn)生溢出，使控制寄存器 TCON中相應(yīng)的溢出位置位，溢出可通過(guò)查詢或中斷方式處理。 高頻、低頻和超低頻信號(hào)發(fā)生器，大多使用文氏橋振蕩電路，即 RC 振蕩電路，通過(guò)改變電容和電阻值，改變頻率。 （ 2） 原理圖設(shè)計(jì)在保證正確的前提下，盡量采用典型的電路設(shè)計(jì)。 ③ 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。 12V,5V） ； （ 2） LCD 液晶顯示； （ 3） 獨(dú)立鍵盤(pán)； （ 4） 時(shí)鐘電路與復(fù)位電路； （ 5） 具有 8位精度的 D/A 轉(zhuǎn)換功能； （ 6） 波形產(chǎn)生與電壓變換功能； 軟件部分 （ 1） 系統(tǒng)復(fù)位初始化； （ 2） 鍵盤(pán)掃描與處理； （ 3） 按鍵服務(wù)程序； （ 4） 定時(shí)器 0中斷服務(wù)程序； （ 5） 正弦波發(fā)生程序； （ 6） 三角波發(fā)生程序； （ 7） 方波發(fā)生程序。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。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(pán)、顯示器等外圍設(shè)備。 (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 。 液晶顯示簡(jiǎn)介： (1) 液晶顯示原理 液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過(guò)電壓對(duì)其顯示區(qū)域進(jìn)行控制，有電 就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。 本設(shè)計(jì)用到的液晶顯示器是 1602 字符型 LCD。 第 4腳： RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。每次輸入指令前都要判斷液晶模塊是否處于忙的狀態(tài)。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，電容充電，使 RESET 端呈低電位，復(fù)位結(jié)束。電容值一般 5～ 30pF。鍵的閉合與否，取決于機(jī)械彈性開(kāi)關(guān)的通、斷狀態(tài)。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。這種做法，工作可靠，且節(jié)省機(jī)時(shí)。 華北水利水電學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 圖 36 獨(dú)立式鍵盤(pán) D/A 轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì) DAC0832 是 CMOS 工藝制造的 8位 D/A 轉(zhuǎn)換器，屬于 8位電流輸出型 D/A 轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時(shí)間為 1us，片內(nèi)帶輸入數(shù)字鎖存器。