【正文】 路復(fù)雜程度會(huì)大大增加。利用單片機(jī)的強(qiáng)大功能，設(shè)計(jì)合適的人機(jī)交互界面，使用戶(hù)能夠通過(guò)手動(dòng)的設(shè)定，設(shè)置所需波形。而在我們常生活中，以及一些科學(xué)研究中，鋸齒波和正弦波、矩形波信號(hào)是常用的基本測(cè)試信號(hào)。在單片機(jī)的輸出端口接 DAC0832 進(jìn)行 D/A轉(zhuǎn)換，再通過(guò)運(yùn)放進(jìn)行波形調(diào)整，最后輸出波形接在示波器上顯示。在單片機(jī)上加外圍器件距陣式鍵盤(pán)，通過(guò)鍵盤(pán)控制波形頻率的增減以及波形的選擇，并用了 LCD 顯示頻率 大小。在科學(xué)研究、工程教育及生產(chǎn)實(shí)踐中，如工業(yè)過(guò)程控制、教學(xué)實(shí)驗(yàn)、機(jī)械振動(dòng) 試驗(yàn)、動(dòng)態(tài)分析、材料試驗(yàn)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，常常需要用到低頻信號(hào)發(fā)生器。單在某些場(chǎng)合，我們需要特殊波形對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，這是傳統(tǒng)的模擬信號(hào)發(fā)生器和數(shù)字信號(hào)發(fā)生器很難勝任的。而由硬件電路構(gòu)成的低頻信號(hào)其性能難以令人滿(mǎn)意，而且由于低頻信號(hào)源所需的 RC 很大；大電阻，大電容在制作上有困難，參數(shù)的精度亦難以保證；體積大，漏電，損耗顯著更是其致命的弱點(diǎn)。這時(shí)期的波形發(fā)生器多以軟件為主，實(shí)質(zhì)是采用微處理器 對(duì) DAC 的程序控制，就可以得到各種簡(jiǎn)單的波形。從而促進(jìn)了函數(shù)波形發(fā)生器向任意波形發(fā)生器的發(fā)展，各種計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的飛速發(fā)展也對(duì)任意波形發(fā)生器軟件技術(shù)起到了推動(dòng)作用。這些新一代臺(tái)式儀器具有多種特性，可以執(zhí)行多種功能。 對(duì)目前而言，國(guó)外（美）研究和使用的信號(hào)發(fā)生器大多要求頻率在10HZ50MHZ，產(chǎn)生正弦、三角、鋸齒、方波、調(diào)幅、直流等波形，而國(guó)內(nèi)則對(duì)頻率在 5*10HZ40MHZ，能產(chǎn)生正選 三角等基本波形已經(jīng)調(diào)幅、調(diào)頻、 TTL 等的信號(hào)發(fā)生器需求大。 其工作原理為當(dāng)按下個(gè)按鍵就會(huì)出現(xiàn)方波、鋸齒波、三角波、正弦波。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫(xiě) 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2 口輸出地址的高八位。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。另外，該引腳被略微拉高。 ??XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫(xiě)“ 1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。但單片機(jī)本身是不能自動(dòng)進(jìn)行復(fù)位的，必須配合相應(yīng)的外部電路才能實(shí)現(xiàn)。 51 單片機(jī)在系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，將其內(nèi)部的一些重要寄 存器設(shè)置為特定的值，至于內(nèi)部 RAM 內(nèi)部的數(shù)據(jù)則不變。 二、鍵盤(pán)設(shè)計(jì)需要解決的幾個(gè)問(wèn)題 鍵盤(pán)是若干按鍵的集合，是向系統(tǒng)提供操作人員干預(yù)命令及數(shù)據(jù)的接口設(shè)備。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)。例如 4 4 的行、列結(jié)構(gòu)可組成 16個(gè)鍵的鍵盤(pán)，比一個(gè)鍵位用一根 I/O口線(xiàn)的獨(dú)立式鍵盤(pán)少了一半的 I/O口線(xiàn)。 圖 320 鍵盤(pán)中斷工作方式 顯示模塊的設(shè)計(jì) 通過(guò)液晶 1602 顯示輸出的波形、頻率，其電路圖如下： 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 ― 。運(yùn)放的反饋電阻可通過(guò) RFB 端引用片內(nèi)固有電阻，還可以外接。 控制信號(hào)和用來(lái)控制 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器。 3 IOUT2：模擬電流輸出端 2， IOUT2 與 IOUT1 的和為一個(gè)常數(shù)，即 IOUT1＋ IOUT2＝常數(shù)。 一般情況下為了簡(jiǎn)化接口電路，可以把和直接接地，使第二級(jí) 8 位 DAC 寄存器的輸入端到輸出端直通，只有第一級(jí) 8 位輸入寄存器置成可選通、可鎖存的單緩沖輸入方式。 2．精度： DAC 實(shí)際輸出電壓與理想的輸出電壓的偏差。輸入信號(hào)由全 0 變?yōu)槿?1 所需時(shí)間最長(zhǎng)。如果參考電壓為 +5V，則點(diǎn) a 輸出電壓為 0～ 5V，點(diǎn) b 輸出電壓為 5V。如下圖 33 各對(duì)應(yīng)管腳。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。 6 注意在程序的有關(guān)位置處寫(xiě)上功能注釋?zhuān)岣叱绦虻目勺x性。 CPU 忙于各項(xiàng)工作任務(wù)時(shí)，如何兼顧鍵盤(pán)掃描。即在鍵盤(pán)有健按下時(shí)，才執(zhí)行鍵盤(pán)掃描，執(zhí)行該鍵功能程序。鍵盤(pán)所在的行和所在的列用 0 表示，其它的行和列用 1 表示。 //保存行掃描時(shí)有鍵按下時(shí)狀態(tài) P1 0xf0。 break。 t 1000000 / f。 c ++。 TH0 th。 /256，對(duì)應(yīng)的正弦值為 （ 360176?？芍苯油ㄟ^(guò)如下程序段實(shí)現(xiàn)。 if d k P0 0x00。 軟件仿真 Keil 和 Protues 介紹和聯(lián)調(diào) 的介紹： （ 1） Proteus 是一種低投資的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件，提供 Schematic Drawing、 SPICE 仿真與 PCB 設(shè)計(jì)功能，這一點(diǎn) roteus 與 multisim 比較類(lèi)似，只不過(guò)它可以仿真單片機(jī)和周邊設(shè)備，可以仿真 51 系列、 AVR， PIC 等常用的 MCU，與 keil 和 MPLAB 不同的是它還提供了周邊設(shè)備的仿真，只要給出電路圖就可以仿真，例如 373， led， 示波器， Proteus 提供了大量的元件庫(kù)，有 RAM， ROM，鍵盤(pán)，馬達(dá)， LED， LCD， AD/DA，部分 SPI 器件，部分 IIC 器件，編譯方面支持Keil 和 MPLAB，里面有大量的例子參考 . Proteus 可提供仿真元件資源 Proteus 軟件提供了可仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件達(dá) 30 多個(gè)元件庫(kù)。 Proteus 與其它單片機(jī)仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機(jī) CPU 的工作情況，也能仿真單片機(jī)外圍電路或沒(méi)有單片機(jī)參與的其它電路的工作情況。如果在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中投入這樣的真實(shí)的儀器儀表，僅儀表的維護(hù)來(lái)講，其工作量也是比較大的。采用 Protues 仿真軟件進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，則不存在上述的問(wèn)題，其在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中是比較安全的。后來(lái)隨著開(kāi)發(fā)人員的不斷努力以及版本的不斷升級(jí)，使它已經(jīng)成為了一個(gè)重要的單片機(jī)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，不過(guò) KEIL 的界 面并不是非常復(fù)雜，操作也不是非常困難，很多工程師的開(kāi)發(fā)的優(yōu)秀程序都是在 KEIL 的平臺(tái)上編寫(xiě)出來(lái)的。對(duì)于 51 系列單片機(jī)來(lái)講，其所提供的資源是以寄存器和存儲(chǔ)器的方式體現(xiàn)出來(lái)的。 用 C 語(yǔ)言或匯編語(yǔ)言創(chuàng)建源程序。 修改 keil 安裝目錄下 文件，在 C51 字段加入 TDRV5 BIN\\ Proteus VSM Monitor51 Driver ,保存。實(shí)際操作靈活，使用方便。 解：找一段正確的代碼生成“ .hex”文件并寫(xiě)入，如果能夠仿真，則說(shuō)明原來(lái)的程序有問(wèn)題，如果還是不能仿真，則說(shuō)明硬件電路有問(wèn)題。 原因：沒(méi)有將“ .hex”文件寫(xiě)入。工程名 \39。 通過(guò)使用 Keil 軟件工具編制、調(diào)試應(yīng)用軟件，可以學(xué)到單片機(jī)各種指令，也可以學(xué)到單片機(jī)軟件開(kāi)發(fā)的步驟、方法和技巧。 很多常用的硬件電路的設(shè)計(jì)可在 Proteus 軟件中實(shí)現(xiàn)，學(xué)生通過(guò) Proteus軟件的使用，不當(dāng)可以實(shí)現(xiàn)教材上的大部分實(shí)驗(yàn)。 DDE 界面和 shift 語(yǔ)言支持自動(dòng)程序測(cè)試。 7 協(xié)作能力的培養(yǎng)和鍛煉 一個(gè)比較大的工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目，是由一個(gè)開(kāi)發(fā)小組協(xié)作完成的。因此學(xué)生學(xué)習(xí)了理論，要想將其應(yīng)用到實(shí)際的工程實(shí)踐中，其難度是比較大 的。對(duì)同一類(lèi)功能的接口電路，可以采用不同的硬件來(lái)搭建完成，因此采用 Protues 仿真軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，克服了用單片機(jī)實(shí)驗(yàn) 教學(xué)板教學(xué)中硬件電路固定、學(xué)生不能更改、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容固定等方面的局限性，可以擴(kuò)展學(xué)生的思路和提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標(biāo)，例如極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗。鋸齒波發(fā)生原理與方波類(lèi)似，只是高低兩個(gè)延時(shí)的常數(shù)不同，所以用延時(shí)法，來(lái)產(chǎn)生鋸齒波。 生程序設(shè)計(jì) 方波發(fā)生程 序運(yùn)用延時(shí)的方法實(shí)現(xiàn)，只用一個(gè)主程序即可，因?yàn)楫a(chǎn)生一個(gè)方波只需要高低兩個(gè)數(shù)，所以程序比較簡(jiǎn)單。比如π―π的值可以和 0―π值一一對(duì)應(yīng)，而π― 2π的值可以對(duì) 0―π區(qū)間的值取反得到。單片機(jī)的 I/O 輸出均為 +5 V 的 TTL 電平，因此產(chǎn)生的正弦波幅值為 + V。 else P0 0xff。 if wave_choice 1 P0 to_sin[b]。 break。 break。 P1 0x0f。在監(jiān)視鍵盤(pán)過(guò)程中，允許定時(shí)器 T0 中斷，即同時(shí)動(dòng)態(tài)顯示數(shù)據(jù)和輸出波形。 1 程序控制掃描方式 這種方式就是只有當(dāng)單片機(jī)空閑時(shí)，才調(diào)用鍵盤(pán)掃描子程序，響應(yīng)鍵盤(pán)的輸入請(qǐng)求。 系統(tǒng)的初始化流程如圖 41 所示。 3 建立正確的數(shù)學(xué)模型。則 D/A 轉(zhuǎn)換器的總輸出電壓為： （ 11） （ 12） 為 DAC0832 提供的參考電壓，輸入的波形數(shù)據(jù)。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。按輸入數(shù)字量的位數(shù)分： 8 位、 10 位、12 位和 16 位等；按輸入的數(shù)碼分：二進(jìn)制方式和 BCD 碼方式；按傳送數(shù)字量的方式分：并行方式和串行方式；按輸出形式分：電流輸出型 和電壓輸出型，電壓輸出型又有單極性和雙極性；按與單片機(jī)的接口分：帶輸入鎖存的和不帶輸入鎖存的。 4．溫度靈敏度：在輸入不變的情況下，輸出模擬電壓隨溫度變化產(chǎn)生的變化量。 DAC0832 主要是用于波形的數(shù)據(jù)的傳送，是本目電路中的主要芯片 （ 1）用輸入二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)表示；如 8 位。 6 Vcc：芯片供電電壓，范圍為 +5~ 15 V。 3. DAC 0832 同 CPU 的連接 微處理器與 DAC0832 之間可以不加鎖存器，而是利用 DAC0832 內(nèi)部鎖存器，將 CPU 通過(guò)數(shù)據(jù)總線(xiàn)直接向 DAC0832 輸出的停留時(shí)間很短的數(shù)據(jù)保存，直至轉(zhuǎn)換結(jié)束。輸入寄存器和 DAC 寄存器作為雙緩沖，因?yàn)樵?CPU 數(shù)據(jù)線(xiàn)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)。利用 D/A 轉(zhuǎn)換器可以產(chǎn)生各種波形，如方波、三角波、正弦波、鋸齒波等以及它們組合產(chǎn)生的復(fù)合波形和不規(guī)則波形。然后根據(jù)編碼值進(jìn)行相應(yīng)的處理，處理完后再回到主程序執(zhí)行。 圖 317 單穩(wěn)態(tài)硬件消抖電路 鍵盤(pán)的結(jié)構(gòu)形式一般有兩種：獨(dú)立式鍵盤(pán)與矩陣式鍵盤(pán)。一個(gè)電信號(hào)通過(guò)機(jī)械觸點(diǎn)的斷開(kāi)、閉合過(guò)程，完成高、低電平的切換。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。非編碼鍵盤(pán)則是通過(guò)軟件來(lái)確定按鍵并計(jì)算鍵值。這些輸入 /輸出設(shè)備主要有鍵盤(pán)、顯示器和打印機(jī)等。單片機(jī)冷啟動(dòng)后，片內(nèi) RAM 為隨機(jī)值，運(yùn)行中的復(fù)位操作不改變片內(nèi) RAM 區(qū)中的內(nèi)容， 21 個(gè)特殊功能寄存器復(fù)位后的狀態(tài)為確定值，見(jiàn)表。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。但在訪(fǎng)問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。當(dāng) P3 口寫(xiě)入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為第八位地址接收。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， ATMEL 的 AT89C51 是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 利用專(zhuān)用直接數(shù)字合成ＤＤＳ芯片的函數(shù)發(fā)生器：能產(chǎn)生任意波形并達(dá)到很高的頻率。波形操作方法的好壞，是由波形發(fā)生器控制軟件質(zhì)量保證的，編輯功能增加的越多，波形形成的操作性越好。由于 VXI 總線(xiàn)的逐漸成熟和對(duì)測(cè)量?jī)x器的高要求，在很多領(lǐng)域需要使用 VXI 系統(tǒng)測(cè)量產(chǎn)生復(fù)雜的波形， VXI 的系統(tǒng)資源提供了明顯的優(yōu)越性，但由于開(kāi)發(fā) VXI 模塊的周期長(zhǎng)，而且需要專(zhuān)門(mén)的 VXI 機(jī)箱的配套使用，使得波形發(fā)生器 VXI 模塊僅限于航空、軍事及國(guó)防等大型領(lǐng)域。 而近幾年來(lái)，國(guó)際上波形發(fā)生器技術(shù)發(fā)展主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： （ 1）過(guò)去由于頻率 很低應(yīng)用的范圍比較狹小，輸出波形頻率的提高，使得波形發(fā)生器能應(yīng)用于越來(lái)越廣的領(lǐng)域。 在 70 年代前，信號(hào)發(fā)生器主要有兩類(lèi)：正弦波和脈沖波，而函數(shù)發(fā)生器介于兩類(lèi)之間，能夠提供正弦波、余弦波、方波、三角波、上弦波等幾種常用標(biāo)準(zhǔn)波 形，產(chǎn)生其它波形時(shí)，需要采用較復(fù)雜的電路和機(jī)電結(jié)合的方法。目前，市場(chǎng)上常見(jiàn)的波形發(fā)生器多為純硬件的搭接而成，且波形種類(lèi)有限，多為鋸齒、正弦、方波、三角等波形。 但市面上能看到的儀器在頻率精度、帶寬、波形種類(lèi)及程控方面都已不能滿(mǎn)足許多方面實(shí)際應(yīng)用的需求。 ?MCU。電子信息工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)論文 — 基于單片機(jī)的簡(jiǎn)易多功能信號(hào)發(fā)生器的電路設(shè)計(jì) 摘 要 信號(hào)發(fā)生器是一種常用的信號(hào)源，廣泛地應(yīng)用于電子電路、自動(dòng)控制系統(tǒng)和教學(xué)實(shí)驗(yàn)