【正文】 19 （ 2） 控制寄存器 TCON 控制寄存器 TCON 是一個逐位定義的 8 位寄存器，即可字節(jié)尋址也可位尋址，字節(jié)地址為 88H，位尋址的地址為 88H8FH，其格式如下： 位地址 8FH 8EH 8DH 8CH 8BH 8AH 89H 88H 位功 能 TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 各位的意義如 表 32 所示 。當(dāng) GATE=1 時， A 點的電位由 INTx 決定， B 點的電位由 TRx和 INTx 決定，即 定時器 /計數(shù)器的啟動 /停止由 TRx 和 INTx 兩個條件 決定。 表 36 中斷允許控制 IE各位功能 位 名稱 功能 D7 EA CPU 中斷允許位 D4 ES 串行口中斷允許位 D3 ET1 定時器 /計數(shù)器 T1 中斷允許位 D2 EX1 外部中斷 1 中斷允許位 D1 ET0 定時器 /計數(shù)器 T0 中斷允許位 D0 EX0 外部中斷 0 中斷允許位 167。 其主要特點歸結(jié)如下： （ 1） 數(shù)字 輸入端具有雙重緩沖功能，可以雙緩沖、單緩沖或直通輸入。 CS ：片選信號輸入線，低電平有效。 Rfb： 反饋信號輸入線 ， 芯片內(nèi)部有反饋電阻 。 8255A的通用性強，使用靈活，通過它 CPU 可直接與外設(shè)相連接。 RD ：為內(nèi)部寄存器的讀選通信號。 )其他兩種方式在這里不 再進(jìn)行介紹。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 OUT：輸出。 555 的引腳介紹如下： 圖 35 555 引腳圖 GND：接地，作為低電平。 8255A 的工作方式共有三種，本次設(shè)計實現(xiàn)的功能比較簡單，設(shè)定其工作在方式 0(基本的輸入輸出方式，即無須聯(lián)絡(luò)就可以直接進(jìn)行的 I/O 方式。 CS ：片選信號輸入線，低電平有效。 可編程并行接口電路 8255A 圖 34 8255A引腳圖 Intel 公司開發(fā)的可編程并行接口電 路 8255A 具有 24 個可編程設(shè)置的 I/O口，包括 3 組 8 位的 I/O 為 PA 口、 PB 口、 PC 口，又可分為 2 組 12 位的 I/O口： A 組包括 A 口及 C 口高 4 位， B 組包括 B 口及 C 組的低 4 位。 Iout2： 電流輸出線。 芯片引腳及其功能介紹如下： 圖 33 DAC0832 引腳圖 DI0~DI7：數(shù)據(jù)輸入線， TLL 電平。兩級寄存器可以進(jìn)一步提高 D/A 轉(zhuǎn)換器的速度，這是因為在 8 位 DAC 寄存器輸出的同時， 8 位輸入寄存器可以接收新的數(shù)據(jù)。 表 35 中斷矢量地址 中斷源 中斷矢量地址 外 部中斷 0（ INT0 ） 0003H 定時器 /計數(shù)器 0（ T0） 000BH 外部中斷 1（ INT1 ） 0013H 定時器 /計數(shù)器 1（ T1） 001BH 串行口（ RI、 TI） 0023H 中斷允許控制字 IE 的字節(jié)地址為 A8H，其格式如下： 位地址 AFH AEH ADH ACH ABH AAH A9H A8H 符號 EA ES ET1 EX1 ET0 EX0 IE 寄存器中各位為 0 時，禁止中斷；為 1 時 ，允許中斷。 圖 32 定時器 /計數(shù)器 T0、 T1 的結(jié)構(gòu)圖 計數(shù)時， TLx 的低 8 位一處后向 THx 進(jìn)位， THx 溢出后將 TFx 置位，并向 CPU 申請中斷。 定時器 /計數(shù)器 T0 和 T1 由計數(shù)器 TH0、 TL0 和 TH TL1；特殊功能寄存器 TMOD 和 TCON；時鐘分頻器；輸入引腳 T0、 T INT0 和 INT1 組成。 ALE 可以驅(qū)動8 個 LSTTL 負(fù)載。 在振蕩器工作時，在 RST 上作用兩個機器周期以上的高電平，將器件復(fù)位。 TXD， 串行輸出口 ，輸出。 當(dāng)使用片外存儲器（ RAM 或 RAM）時，輸出高位地址。 當(dāng) P0 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， 89C51 是一種高效微控制器， 89C2051 是它的一種精簡版本。 系統(tǒng)可行性分析 系統(tǒng)地電源部分我們選用 780 781 7915 三個三端集成穩(wěn)壓器得到+5V、 +15V、 –15V 的電壓，然后再將這三個集成穩(wěn)壓器輸出的電壓值供給整個系統(tǒng)；通過 DAC0832 或 DAC908 進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換；集成運 放 OP05 進(jìn)行電壓放大；運用 8255A 芯片進(jìn)行 I/O 擴展；撥碼開關(guān)組成按鍵系統(tǒng)；程控波形發(fā)生器設(shè)計的顯示模塊還用到一片 74LS13兩篇 7404 反相器和 8 組 LED；硬件波形發(fā)生器設(shè)計額外用到一片 SRAM6116，兩片 74LS373 鎖存器，一片555 作外部時鐘源，三片 74161 作分頻譯碼電路，一個 MAX232 和一個 9 針插口組成串行 通信 模塊。 程控波形發(fā)生器 系統(tǒng) 框圖 本系統(tǒng)由單片機最小系統(tǒng)（由 51 單片機、晶振電路和復(fù)位電路組成），鍵盤電路， LED 顯示模塊，兩片 DAC0832 構(gòu)成的調(diào)幅模塊和電源供電模塊以及用于擴展 I/O 口的 8255A 芯片組成。 硬件波形發(fā)生器設(shè)計 的設(shè)計中首先需要單片機將數(shù)據(jù)寫入 RAM 中，然后需要 RAM 將數(shù)據(jù)發(fā)送給 DAC 進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這就意味著 RAM即要從單片機接受數(shù)據(jù)又要輸出數(shù)據(jù)給 DAC。 方案二：采用常用的 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換器 DAC0832 進(jìn)行設(shè)計。方案三的液晶可以顯示漢字和圖形，這些功能在本次設(shè)計中用不到。方案二可以節(jié)省單片機的 I/O 口資源，但是其編程方法（行掃描法和反轉(zhuǎn)掃描法）難度較大。單片機通過程序改變送給第一片DAC0832 的數(shù)字量來改變其輸出電壓，即第二片 DAC 的參考電壓 Vref，從而改變幅值。但是由于輸出高頻時受到軟件執(zhí)行（例如對定時器的重新賦值指令需要占用 4 個機械周期，一周期波形需要進(jìn)行 256 次再賦值操作，所以一個周期也就引 入了 32 5 6 4 1 .0 2 4 1 0T m e c s? ? ? ?的誤差）的影響，在高于1KHz 時得到波形頻率與期望頻率誤差較大，且得出低于 波形的意義不大，故設(shè)定有效調(diào)頻范圍為 —1KHz。將一個周期的波形數(shù)據(jù)離散成 256 個采樣點數(shù)據(jù)（具體方法見第五章 節(jié) ），然后令微處理器的累加器 A 自身循環(huán)增加，沒增加一次即向 DAC 送出一個波形采樣數(shù)據(jù)，并啟用一次定時器延時。方案三中的專用處理器生成的波形頻段寬，穩(wěn)定性好，精度高，執(zhí)行速度快，且編程簡單，不需 要外圍硬件電路，但是芯片價格昂貴。 167。但是考慮到在實際的工業(yè)設(shè)計中所需的波形頻率是有限的，針對特定的系統(tǒng)我們可以通過分頻得到多個頻率來滿足系統(tǒng)的要求。這種方案如 節(jié)所說只能產(chǎn)生不高于10KHz 的波形，因此 只可用于低頻波形發(fā)生器的設(shè)計。我將此種方法稱作 ―程控波形發(fā)生器設(shè)計 ‖[6]。 總體方案選擇 波形發(fā)生器的設(shè)計可以通過多種方案來實現(xiàn)，在設(shè)計之前需要對各種設(shè)計方案進(jìn)行比較和選擇： 方案一：采用分立元件構(gòu)成非穩(wěn)態(tài)的多諧振蕩器，然后根據(jù)所需波形的要求加入積分電路等構(gòu)成波形發(fā)生器，如圖 21 所示。第一章主要介紹了課題的研究背景、發(fā)展、意義，設(shè)計的整體內(nèi)容以及任務(wù)安排。該波形發(fā)生器系統(tǒng)采用 51 單片機進(jìn)行控制，DAC0832 芯片進(jìn)行 D/A 轉(zhuǎn)換。 選題意義 雖然我國對于波形發(fā)生器的研制起步較晚，但是通過幾年的努力也取得了一些可喜的成果。 傳統(tǒng)的波形發(fā)生器產(chǎn)生的波形比較單一，如正弦波、方波、脈沖波、三角波等。所以模擬技術(shù)的波形發(fā)生器的發(fā)展在后期也受到了一定的制約。因此隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)今對信號源的頻率穩(wěn)定度、頻譜純度和頻率范圍以及信號波形的形狀提出越來越高的挑戰(zhàn)。 本次設(shè)計運用 Keil c 軟件采用 C 語言進(jìn)行軟件設(shè)計，使用仿真軟件Proteus 進(jìn)行系統(tǒng)功能校驗，并使用 Protel 軟件制作印刷電路板（ PCB）。從上世紀(jì) 20 年代起，世界上對于波形發(fā)生器的研究與改進(jìn)從未間斷過，到現(xiàn)今已經(jīng)研制出了用于不同頻域的各種高性能的波形發(fā)生器。 PCB 設(shè)計 .................................................................................49 167。 按鍵子程 序 ..................................................................... 40 167。 波形產(chǎn)生及調(diào)幅模塊 ..................................................... 34 167。 EDA 軟件 Protel ........................................................... 28 第 4 章 硬件實現(xiàn)及模塊設(shè)計電路 .................................................... 29 167。 89C51 單片機 ...................................................................15 167。 顯示模塊方案設(shè)計 .........................................................11 167。 本文研究的主要內(nèi)容 .............................................................. 4 167。本次設(shè)計的兩種方案均能產(chǎn)生頻率、幅值可調(diào)的正弦波、三角波、鋸齒波和方波四種波形。目前國內(nèi)市場上波形發(fā)生器種類匱乏，價格昂貴 。 關(guān)鍵詞 ： 波形發(fā)生器 ， 單片機 ， DAC0832，程控波形發(fā)生器設(shè)計 ， 硬件波形發(fā)生器設(shè)計 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） II THE DESIGN OF WAVEFORM GENERATOR BASED ON 51 MCU ABSTRACT Waveform generators are widely used in the electronics industry, automatic control and scientific experiments and other fields. Currently, waveform generators, in domestic market, are very limit. So the development of a waveform generator which is fully functional and easy to use is very important for experimental, research, and industrial needs. This article describes two schemes of the design of waveform generator (WG) based on 51 MCU and DAC 0832 chip. And the two schemes have their own advantages to meet different areas‘ need. Among them, in the scheme of programmable WG design, we use the MCU to generate waveform data, and then use the timer timing to control DAC converter which translate the waveform data into the output waveform. This scheme expanded with LED display module and keyboard module, which has a good humanmachine interaction. In hardware WG design scheme, we use the MCU to generate waveform data or accept the data from PC, and then transfer this data to external RAM. Specially, we use an external circuit to control the DAC conversion. This design can generate highfrequency waves, and it also has good scalability. What‘s more, these two schemes can produce four kinds of waveforms (sine, triangle, sawtooth and square wave)。 子系統(tǒng)模塊方案選擇 .............................................................. 7 167。 系統(tǒng)總體框圖 .........................................................................13 167。 定時器 5