【正文】 ......................附錄 1 電路原理圖 .....................................................附錄 2 源程序 .........................................................附錄 3 器件清單......................................................3第一章 緒論 單片機(jī)概述隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，中央處理器(CPU)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、(I/O)接口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和串行通信接口，以及其他一些計(jì)算機(jī)外圍電路等均可集成在一塊芯片上構(gòu)成單片微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱為單片機(jī)。 信號(hào)發(fā)生器的分類信號(hào)發(fā)生器應(yīng)用廣泛，種類繁多，性能各異，分類也不盡一致。在程序運(yùn)行中，當(dāng)接收到來自外界的命令，需要輸出某種波形時(shí)再調(diào)用相應(yīng)的中斷服務(wù)子程序和波形發(fā)生程序，經(jīng)電路的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器和運(yùn)算放大器處理后，從信號(hào)發(fā)生器的輸出端口輸出。 設(shè)計(jì)原理數(shù)字信號(hào)可以通過數(shù)/模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，因此可通過產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)再轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的方法來獲得所需要的波形。其中“S0”號(hào)鍵代表方波輸出， “S1”號(hào)鍵代表正弦波輸出， “S2”號(hào)鍵代表三角波輸出， “S3” 號(hào)鍵代表鋸齒波輸出。模式 1采用的是 16 位計(jì)數(shù)器，當(dāng) T0 或 T1 被允許計(jì)數(shù)后，從初值開始加計(jì)數(shù)，最高位產(chǎn)生溢出時(shí)向 CPU 請(qǐng)求中斷。DAC0832 主要由 8 位輸入寄存器、8 位 DAC 寄存器、8位 D/A 轉(zhuǎn)換器以及輸入控制電路四部分組成。 圖 按鍵接口 時(shí)鐘電路8051 單片機(jī)有兩個(gè)引腳（XTAL1，XTAL2 ）用于外接石英晶體和微調(diào)電容，從而構(gòu)成時(shí)鐘電路，其電路圖如圖 所示。在中斷結(jié)束后，還要來判斷波形是否符合，如符合，則顯示其頻率，不符則返回，重新判斷。在設(shè)計(jì)的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會(huì)遇到過各種各樣的問題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，比如說不懂一些元器件的使用方法，對(duì)單片機(jī)匯編語言掌握得不好……通過這次課程設(shè)計(jì)之后，一定把以前所學(xué)過的知識(shí)重新溫故。圖 子程序流程圖 1314綜合實(shí)驗(yàn)總結(jié)課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程. 隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，單片機(jī)已經(jīng)成為當(dāng)今計(jì)算機(jī)應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域， 在生活中可以說得是無處不在。而且 LED 數(shù)碼管是采用共陽極接法，當(dāng)主控端口輸出一個(gè)低電平后，與其相對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管即變亮，顯示所需數(shù)據(jù)。若 P0 口向其送的數(shù)據(jù)為 0FFH 時(shí)， 則 U1 的輸出電壓為5V. 故當(dāng) U1 輸出電壓為 0V 時(shí)，由公式 得：Vout = 5V 時(shí)，可得：V out = +5V，所以輸出波形的電壓變化范圍為 5V～+ 5V. 故可推得，當(dāng) P0 所送數(shù)據(jù)為 80H 時(shí)，V out 為 0V[4]。如圖 所示，AT89C51 從 P0 口接收來自鍵盤的信號(hào)，并通過 P2 口輸出一些控制信號(hào)，將其輸入到 8155 的信號(hào)控制端，用于控制其信號(hào)的輸入、輸出。（5）輸出波形幅度為 0～5V。 6 設(shè)計(jì)思想（1）利用單片機(jī)產(chǎn)生方波、正弦波、三角波和鋸齒波等信號(hào)波形，信號(hào)的頻率和幅度可變。該方法可以通過編程的方法來控制信號(hào)波形的頻率和幅度，而且在硬件電路不變的情況下，通過改變程序來實(shí)現(xiàn)頻率的變換。前者指對(duì)輸出信號(hào)的頻率、幅度的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度以及波形失真等要求不高的一類信號(hào)發(fā)生器。文章給出了源代碼，通過仿真測(cè)試，其性能指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。按照頻率范圍分類可以分為：超低頻信號(hào)發(fā)生器、低頻信號(hào)發(fā)生器、視頻信號(hào)發(fā)生器、高頻波形發(fā)生器、甚高頻波形發(fā)生器和超高頻信號(hào)發(fā)生器。 4第二章 方案的設(shè)計(jì)與選擇 方案的比較方案一：采用單片函數(shù)發(fā)生器（如 8038） ，8038 可同時(shí)產(chǎn)生正弦波、方波等，而且方法簡(jiǎn)單易行，用 D/A 轉(zhuǎn)換器的輸出來改變調(diào)制電壓，也可以實(shí)現(xiàn)數(shù)控調(diào)整頻率，但產(chǎn)生信號(hào)的頻率穩(wěn)定度不高。89C51 單片機(jī)本身就是一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)，具有組成微型計(jì)算機(jī)的各部分部件：中央處理器 CPU、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器 ROM、I/O 接口電路、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器以及串行通訊接口等，只要將 89C51 再配置鍵盤及其接口、顯示器及其接口、數(shù)模轉(zhuǎn)換及波形輸出、指示燈及其接口等四部分，即可構(gòu)成所需的波形發(fā)生器，其信號(hào)發(fā)生器構(gòu)成原理框圖如圖 所示。（2） “S4”號(hào)鍵為 10Hz 的頻率信號(hào)， “S5”號(hào)鍵為 100Hz 的頻率信號(hào)，“S6”號(hào)鍵為 500Hz 的頻率信號(hào)， “S7”號(hào)鍵為 1KHz 的頻率信號(hào)，6 個(gè) LED 顯示器輸出信號(hào)的頻率值，選用共陽極 LED。中斷系統(tǒng)是使處理器具有對(duì)外界異步事件的處理能力而設(shè)置的。但實(shí)際上， DAC0832 輸出的電量也不是真正能連續(xù)可調(diào)，而是以其絕對(duì)分辨率為單位增減，是準(zhǔn)模擬量的輸出。電容 CC2 對(duì)振蕩頻率有穩(wěn)定作用，其容量的選擇為 30pf，振蕩器選擇頻率為 12MHz 的石英晶體。圖 主程序流程圖 1214圖 為各波形子程序的流程圖。這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多編程問題，最后在宋陽老師的辛勤指導(dǎo)下，終于游逆而解。如果選擇的是方波，則用查表的方法求出相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并通過 D/A 轉(zhuǎn)換器將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，形成所需波形信號(hào)。 圖 時(shí)鐘電路10 顯示電路顯示電路是用來顯示波形信號(hào)的頻率，使得整個(gè)系統(tǒng)更加合理，從經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，所以顯示器件采用 LED 數(shù)碼管顯示器。由圖 可知，DAC0832 的片選地址為 7FFFH，當(dāng) P25 有效時(shí)，若 P0 口向其送的數(shù)據(jù)為 00H， 則 U1 的輸出電壓為 0V。在波形發(fā)生器中，只用到片內(nèi)定時(shí)器／計(jì)數(shù)器溢出時(shí)產(chǎn)生的中斷請(qǐng)求，即是在 AT89C51 輸出一個(gè)波形采樣點(diǎn)信號(hào)后，接著啟動(dòng)定時(shí)器，在定時(shí)器未產(chǎn)生中斷之前，AT89C51 等待，直到定時(shí)器計(jì)時(shí)結(jié)束，產(chǎn)生中斷請(qǐng)求，AT89C51 響應(yīng)中斷，接著輸出下一個(gè)采樣點(diǎn)信號(hào)，如此循環(huán)產(chǎn)生所需要的信號(hào)波形[6]。（4）頻率范圍：10~1000Hz 。當(dāng)數(shù)字信號(hào)89C51單片機(jī)接口電路D/A轉(zhuǎn)換器濾波放大 輸出 5經(jīng)過接口電路到達(dá)轉(zhuǎn)換電路，將其轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)也就是所需要的輸出波形。方案三：采用單片機(jī)編程的方法來實(shí)現(xiàn)。按照信號(hào)發(fā)生器性能指標(biāo)可以分為一般信號(hào)發(fā)生器和標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器。1摘 要本文介紹一種用 AT89C51 單片機(jī)構(gòu)成的波形發(fā)生器，可產(chǎn)生方波、三角波、正弦波、鋸齒波等多種波形，波形的周期可用程序改變，并可根據(jù)需要選擇單極性輸出或雙極性輸出，具有線路簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、性能優(yōu)越等特點(diǎn)。按照輸出波形分類可以分為：正弦信號(hào)發(fā)生器和非正弦信號(hào)發(fā)生器，非正弦信號(hào)發(fā)生器又包括：脈沖信號(hào)發(fā)生器，函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、掃頻信號(hào)發(fā)生器、數(shù)字序列波形發(fā)生器、圖形信號(hào)發(fā)生器、噪聲信號(hào)發(fā)生器等。方案二：采用鎖相式頻率合成器，利用鎖相環(huán)，將壓控振蕩器（VCO）的輸出頻率鎖定在所需頻率上，該方案性能良好，但難以達(dá)到輸出頻率覆蓋系數(shù)的要求，且電路復(fù)雜。圖 信號(hào)發(fā)生器原理框圖89C51 是整個(gè)波形發(fā)生器的核心部分，通過程序的編寫和執(zhí)行，產(chǎn)生各種各樣的信號(hào)，并從鍵盤接收數(shù)據(jù)，進(jìn)行各種功能的轉(zhuǎn)換和信號(hào)幅度的調(diào)節(jié)。（3）利用兩片 DAC0832 實(shí)現(xiàn)幅度可調(diào)的信號(hào)源， （其中一片用來調(diào)節(jié)幅度，另外一片用來實(shí)現(xiàn)信號(hào)源的輸出） 。當(dāng)中央處理器CPU 正在處理某件事的時(shí)候外界發(fā)生了緊急事件，要求 CPU 暫停當(dāng)前的工作，轉(zhuǎn)而去處理這個(gè)緊急事件。DAC0832 是電流型輸出，在應(yīng)用時(shí)外接運(yùn)放使之成為電壓型輸出。由于頻率較大時(shí)，三角波、正弦波、鋸齒波中每一點(diǎn)的延時(shí)時(shí)間為幾微秒，故延時(shí)時(shí)間還要加上指令時(shí)間才能獲得較大的頻率波形 [9]。如圖所示，在中斷服務(wù)子程序開始后，通過判斷來確定各種波形的輸出，當(dāng)判斷選擇的不是方波后，則轉(zhuǎn)向?qū)φ也ǖ呐袛?，如此?