【正文】 計數(shù)值255時在自增一次就變成最小值零，然后可以繼續(xù)增加。，硬件波形發(fā)生器設(shè)計選擇方案一，程控波形發(fā)生器設(shè)計選擇方案二。方案一和方案二相比，方案二在改變輸出電壓的過程中，實際的電壓與預(yù)期的電壓會有一個紋波的差別，所以方案一更好。由于我們需求的按鍵數(shù)目較少，功能比較簡單且對執(zhí)行效率的要求較高，所以采用獨立按鍵。綜合考慮，程控波形發(fā)生器設(shè)計并不需要顯示復(fù)雜的信息，所以選擇方案一。方案一轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換上限頻率fMAX至少為： (212)方案二中選用的DAC0832為中速轉(zhuǎn)換器，其轉(zhuǎn)換速度為1us，所以其轉(zhuǎn)換的上限頻率fMAX為： (213)可見使用DAC0832產(chǎn)生的波形由于硬件的限值上限頻率只有4KHz左右?；谶@種考慮首先想到的是使用雙口RAM IDT7132解決這一問題，因為7132芯片有兩組數(shù)據(jù)端口可以分別用于輸入和輸出。圖22 程控波形發(fā)生器系統(tǒng)框圖在使用過程中用戶首先通過鍵盤輸入波形的類型、頻率和幅值，單片機通過按鍵輸入動作計算頻率和幅值，然后執(zhí)行程序驅(qū)動LED顯示器顯示當(dāng)前波形的類型、頻率和幅值信息，同時產(chǎn)生波形數(shù)據(jù)送于D/A轉(zhuǎn)換器并通過放大器輸出波形。以上這些器件在市場上都很普及，價格低廉，容易獲得，因此器件的選擇經(jīng)濟可行。89C單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。當(dāng)使用片外存儲器（RAM或RAM）時，作地址和數(shù)據(jù)總線分時復(fù)用。在編程/校驗期間，接收高位字節(jié)地址。 ,外部中斷0,輸入。/VPP：片外程序存儲器訪問允許信號，低電平有效。：片外程序存儲器選通信號，低電平有效。（1） 方式寄存器TMOD方式寄存器TMOD是一個逐位定義的8位寄存器，字節(jié)地址為89H，其格式如下：位D7D6D5D4D3D2D1D0位功能GATEC/M1M0GATEC/M1M0其中低4為定義T0，高4位定義T1,各位的意義如表31所示。當(dāng)GATE=0時，A點為高電平，定時器/計數(shù)器的啟動/停止由TRx決定。各位定義如表36。DAC0832采用R2RT型電阻譯碼網(wǎng)絡(luò)，由二級緩沖寄存器（實為鎖存器）和D/A轉(zhuǎn)換電路及轉(zhuǎn)換控制電路組成[16]。ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號輸入線，高電平有效。其值與Iout1之和為一常數(shù)。它是一片使用單一+5V電源的40腳雙列直插式大規(guī)模集成電路。：為內(nèi)部寄存器的寫選通信號。其中A、B、C口的高四位或低四位可分別設(shè)置成輸入或輸出。TRIG：當(dāng)此引腳電壓降至1/3Vcc時輸出端給出高電平。其電路連接見圖36。CEP、CET：使能端，用于片選。清零端=0，計數(shù)器輸出0立即為全0，這個時候為異步復(fù)位功能。CET。更值得一提的是其革命性的特點：（1） 互動的電路仿真，用戶甚至可以實時采用諸如RAM，ROM，鍵盤，馬達，LED，LCD，AD/DA，部分SPI器件，部分IIC器件。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部分組合在一起。其豐富的元件庫資源使其本次設(shè)計的首選軟件。單片機外圍復(fù)位電路用于對單片機和8255A芯片提供復(fù)位信號，分別接入單片機的RST引腳和8255A的RESET引腳。內(nèi)部寄存器選擇引腳A0、。這里需要說明的是，在此要將DAC0832的數(shù)據(jù)口DI0~DI7直接連接在單片機的I/O上而不連接在8255A的PC口，因為如若通過8255A進行連接，在數(shù)據(jù)傳輸過程中需要指令控制數(shù)據(jù)傳送，這在每次數(shù)據(jù)傳輸中就帶來了一定的程序延遲，對轉(zhuǎn)換的波形的頻率精度產(chǎn)生影響。圖43 LED顯示模塊本次設(shè)計采用的是共陽極LED顯示屏。圖45 按鍵模塊、“R”控制，“L”控制，“”控制，“+”控制。167。滑動變阻器用于調(diào)節(jié)DAC0832的參考電壓VREF從而調(diào)節(jié)輸出波形的幅值。單片機將撥碼開關(guān)動作信息轉(zhuǎn)換成分頻信息通過8255A的PC口輸送給74161的數(shù)據(jù)端口D0~D4，進位輸出CO作為分頻后的時鐘輸出。如圖48接線，在1分頻時產(chǎn)生的波形周期為： (42)167。圖49 SRAM模塊167。 串行通信和供電模塊此方案擴展有串行通信模塊，用于和上位機進行通信（可接收波形數(shù)據(jù)，減輕單片機工作負荷）。使用匯編語言，可以訪問所有能夠被訪問的軟、硬件資源。在本次設(shè)計中的波形發(fā)生器可能并不是作為一個完整的系統(tǒng)，而是作為一個一個大系統(tǒng)中用于產(chǎn)生波形的子系統(tǒng)，這樣程序的可移植性就顯得很重要了，在可移植性方面，匯編語言有明顯的不足，所以本次設(shè)計選用C語言進行編程設(shè)計。其次，若為0，循環(huán)執(zhí)行按鍵子程序和顯示子程序；，則通過鍵盤動作計算幅值和頻率參數(shù)。按鍵子程序的流程圖如圖52。 波形子程序上文已經(jīng)介紹本種設(shè)計方案是運用定時器延時輸出波形數(shù)據(jù)，所以實現(xiàn)波形的輸出由此段波形子程序和定時器中斷子程序共同實現(xiàn)的。其中由狀態(tài)位ss2為0或1確定是自增還是自減，通過變量s2將波形數(shù)據(jù)輸出給P2口。 硬件波形發(fā)生器軟件設(shè)計本設(shè)計方案系統(tǒng)軟件是由主程序、波形產(chǎn)生子程序和數(shù)模轉(zhuǎn)換子程序組成。1. 正弦波子程序本程序是用語句“for(i=0。最后調(diào)用數(shù)模轉(zhuǎn)換子程序從SRAM中取數(shù)據(jù)送往DAC轉(zhuǎn)換輸出波形。無法滿足低頻要求，故在設(shè)計程序時通過軟件延時控制輸出低頻方波。對于正弦波和鋸齒波是將一周期的波形數(shù)據(jù)離散成256個波形數(shù)據(jù)，由式21可知單片機的機械周期Tmec為106s，所以計數(shù)次數(shù)ft為： (51)三角波將一周期的波形數(shù)據(jù)離散成512個波形數(shù)據(jù)，所以計數(shù)次數(shù)ft為： (52)方波是將一周期的波形數(shù)據(jù)離散成2個波形數(shù)據(jù)，所以計數(shù)次數(shù)ft為： (53)然后由式2224分別可以計算出定時器計數(shù)初值。共陰極譯碼信息以數(shù)組形式寫在內(nèi)存中，由標(biāo)志位flag、d0、dddd4查表向LED輸出相應(yīng)的字符信息。 按鍵子程序、。167。C語言既具有高級語言的特點，又具有匯編語言的特點。電路連接圖411所示。表42 按鍵控制功能開關(guān)3開關(guān)4輸出波形OFFOFF001分頻ONOFF102分頻OFFON014分頻ONON118分頻需要說明的是，此種方案對按鍵的掃描只有一次，所以需要在系統(tǒng)上電前根據(jù)所需要的功能對各按鍵進行設(shè)定，如若需要參數(shù)調(diào)節(jié)需要關(guān)閉系統(tǒng)重新調(diào)節(jié)按鍵。鎖存器74LS373和8255A實現(xiàn)對數(shù)據(jù)傳輸方向的控制，現(xiàn)在對其實施方案給予具體說明。此256進制計數(shù)器用于產(chǎn)生DAC向SRAM讀取數(shù)據(jù)時的地址信息。 調(diào)頻模塊本模塊由555定時器，3片16進制計數(shù)器74161和一片反相器7404組成，電路連接如圖48所示。本方案，8255A仍用作基本的輸入輸出方式0，在向SRAM傳送波形數(shù)據(jù)期間PA、PB、PC的數(shù)據(jù)傳輸方向為從單片機到外設(shè)，因此設(shè)定控制字為0x80H；在SRAM向DAC0832輸送數(shù)據(jù)期間，8255A起阻隔數(shù)據(jù)功能，PA、PB口應(yīng)設(shè)定為輸入功能，因此控制字為0x92H。增加此按鍵功能的原因有二：一是在設(shè)定波形參數(shù)期間產(chǎn)生的波形畸變嚴重，為防止作為信號源的波形發(fā)生器產(chǎn)生的畸變波形對負載造成損害，在此期間關(guān)閉波形輸出功能（此時輸出波形為恒定的直流電壓）；二是如果在輸出波形的同時進行LED顯示，由于LED要不停的進行位掃描，需要執(zhí)行大量的程序段，對由定時器控制的波形數(shù)據(jù)的傳送帶來大量的程序延遲，使得輸出波形頻率的精度降低。如圖44所示表示輸出波形為方波。雖然DAC0832存在非線性情況，輸出信號的幅值存在一定誤差，但是該電路產(chǎn)生波形的峰峰值和直流偏移調(diào)節(jié)的范圍并未達到飽和失真。167。本電路中自動復(fù)位電容C3選用10的電解電容。167。本次設(shè)計選用Keil C51軟件進行軟件部分的設(shè)計。因此在本次設(shè)計過程中，我們使用Proteus的ISIS軟件進行仿真。 仿真軟件ProteusProteus軟件是英國Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件。Q0TC：進位輸出端。74161芯片的引腳介紹如下：CP：外部時鐘輸入。THR：當(dāng)此引腳電壓升至2/3Vcc時輸出端給出低電平。其成本低，性能可靠，只需要外接幾個電阻、電容，就可以實現(xiàn)多諧振蕩器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器及施密特觸發(fā)器等脈沖產(chǎn)生與變換電路。RESET：復(fù)位輸入信號，高電平有效。PA0~PA7：A口數(shù)據(jù)線。本次設(shè)計只涉及到芯片的使用，至于DAC0832進行數(shù)模轉(zhuǎn)化的原理與計算這里不再贅述，相關(guān)內(nèi)容請讀者自行查閱DAC0832芯片手冊。：為DAC寄存器寫選通輸入線。（4） 分辨率為8位，滿刻度誤差177。這個DA芯片以其價格低廉、接口簡單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點，在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。TFx也可由程序查詢和清0。如表34所示。3. 定時器/計數(shù)器系統(tǒng)89C51單片機包含有2個16位的定時器/計數(shù)器：T0和T1。ALE以1/6的振蕩頻率穩(wěn)定速率輸出，可用作對外輸出的時鐘或用于定時。 ，低電平有效，輸出，片外數(shù)據(jù)存儲器寫選通。P3還提供了各種替代功能。在編程/校驗期間，用作輸入低位字節(jié)地址。XTAL2：方向放大器的輸出，輸入到內(nèi)部時鐘發(fā)生器。 89C51單片機STC89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。隨后在系統(tǒng)運行初期51單片機將波形數(shù)據(jù)通過8255A寫入SRAM中，然后將外部時鐘經(jīng)設(shè)定的分頻電路的信號作為SRAM的地址信息從SRAM中讀取數(shù)據(jù)送入數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊生成波形。 系統(tǒng)總體框圖如前文所述，本次設(shè)計采用兩種設(shè)計方案以滿足兩種不同領(lǐng)域的波形發(fā)生器設(shè)計。以下是對SRAM進行選擇的兩種方案：方案一：采用普通的6116型號的SRAM。在本次設(shè)計中DAC的轉(zhuǎn)換時間直接影響到輸出波形的上限頻率。方案三：采用LCD1286液晶圖文顯示相關(guān)信息。 按鍵方案設(shè)計方案一：采用獨立按鍵。方案二：為了將DAC0832輸出的電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，需要在DAC的電流輸出接運放。對于三角波本次設(shè)計是將一個周期的波形離散成512個波形數(shù)據(jù)，所以能得到的波形的上限頻率fMAX為： (27)下限頻率fMIN為： (28)對于方波本次設(shè)計是將一個周期的波形離散成2個波形數(shù)據(jù)（0和255），所以能得到的波形的上限頻率fMAX為： (29)下限頻率fMIN為： (210)可見方波輸出的下限頻率過高，所以進行方波的低頻輸出時需要進行特別的程序處理。將外部時鐘信號經(jīng)過不同的分頻作為儲存離散波形數(shù)據(jù)的SRAM的輸出譯碼地址，使SRAM按照一定的時間間隔輸出波形數(shù)據(jù)給DAC進行轉(zhuǎn)換。但是FPGA在掉電后會丟失當(dāng)前數(shù)據(jù)，需要增加額外的程序開銷。167。因此只要外部時鐘源允許就可以生成任意頻率的波形。方案三雖然集成度高，生成的波形質(zhì)量高，但是硬件成本較高。方案三：利用專用直接數(shù)字合成DDS芯片去實現(xiàn)波形發(fā)生器的設(shè)計。第六章主要分為4個部分，首先對PCB設(shè)計進行了簡要說明，然后對系統(tǒng)仿真結(jié)果及誤差進行分析，接著對系統(tǒng)實現(xiàn)的功能及不足進行綜合說明，組后對系統(tǒng)的可行性進行分析說明。另外，本文還分散的對本次設(shè)計所采用的兩種設(shè)計方案（程控波形發(fā)生器設(shè)計和基于硬件的波形發(fā)生器設(shè)計）的特點進行比較說明，并對兩種設(shè)計的應(yīng)用前景進行闡述。并且我國現(xiàn)今的任意波形發(fā)生器的種類和性能與國外相比仍有很大差距，因此對此內(nèi)產(chǎn)品的研究設(shè)計仍具有重要意義?，F(xiàn)今市場上技術(shù)比較成熟的波形發(fā)生器產(chǎn)品有：安捷倫公司生產(chǎn)的33250A函數(shù)任意波形發(fā)生器，其輸出頻率寬度范圍為1μHz80MHz，可應(yīng)用于各供不同頻段的設(shè)計。所以實際上能夠產(chǎn)生波形的有效頻寬不會超過1MHz，再去考慮波形的平滑度和失真度，重復(fù)頻寬不會超過10KHz。伴隨著晶體管的問世所帶來的電子領(lǐng)域的巨大變革，于1964年研制出了第一臺全晶體管的波形發(fā)生器。 選題背景波形發(fā)生器又名信號源，廣泛應(yīng)用于電子電路、自動控制和科學(xué)試驗等領(lǐng)域。其中，程控波形發(fā)生器設(shè)計方案運用單片機執(zhí)行程序產(chǎn)生波形數(shù)據(jù)，再由單片機通過定時器定時控制將波形數(shù)據(jù)送給DAC轉(zhuǎn)換輸出波形，由于軟件的限制產(chǎn)生波形的上限頻率受到限制無法在本方案內(nèi)尋求突破方法。 系統(tǒng)功能實現(xiàn)情況 59167。 主程序 45167。 系統(tǒng)軟件編程語言方案設(shè)計 39167。 按鍵模塊 32167。 設(shè)計軟件介紹 27167。 硬件波形發(fā)生器設(shè)計框圖 13167。 調(diào)頻方案設(shè)計 7167。 選題背景 2167。本文介紹了兩種基于89C51單片機和數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC0832產(chǎn)生所需波形的波形發(fā)生器設(shè)計方案，兩種方案各有特色，可以滿足不同領(lǐng)域?qū)Σㄐ伟l(fā)生器的需求。其中，程控波形發(fā)生器設(shè)計方案運用單片機執(zhí)行程序產(chǎn)生波形數(shù)據(jù)，再由單片機通過定時器定時控制將波形數(shù)據(jù)送給DAC轉(zhuǎn)換輸出波形，本方案擴展有LED顯示模塊和鍵盤模塊，具有良好的人機交互性。 波形發(fā)生器的發(fā)展?fàn)顩r 2167。 調(diào)幅方案設(shè)計 10167。 系統(tǒng)可行性分析 14第3章 主要芯片及設(shè)計軟件介紹 15167。 仿真軟件Proteus 27167。 硬件波形發(fā)生器設(shè)計 33167。 程控波形發(fā)生器軟件設(shè)計 40167。 波形子程序 46167。 經(jīng)濟分析報告 61結(jié)　論 62參考文獻 63致　謝 65附　錄 A 66附　錄 B 67附　錄 C 68附　錄 D 85附　錄 E 95附　錄 E 95附