【正文】 等領(lǐng)域。 ?waveform adjustment 目 錄 摘 要 I Abstract II 第 1 章 緒 論 1 課題背景 1 課題意義 1 國內(nèi)外的研究狀況 3 3 4 第 2 章 5 5 5 6 7 8 11 11 12 15 第 3 章 16 16 17 17 17 19 19 19 20 21 23 23 24 25 26 第 4 章 27 27 27 28 28 28 29 30 31 31 結(jié) 論 32 參考文獻 33 附錄 1 35 附錄 2 42 致謝 48 第 1 章 緒 論 課題背景 隨著電子測量及其他部門對各類信號發(fā)生器的廣泛需求及電子技術(shù)的迅速發(fā)展，促使信號發(fā)生器種類增多，性能高尤其隨著 70 年代微處理器的出現(xiàn)，更促使信號發(fā)生器向著自動化、智能化方向發(fā)展。加之各類功能的半導體集成芯片的快速生產(chǎn)，都使我們研制一種、寬頻帶，能產(chǎn) 生多種波形并具有程控等發(fā)生器成為可能。信號發(fā)生 器作為一種常見的應用電子儀器設(shè)備，傳統(tǒng)的可以完全由硬件電路搭接而成，如采用 555 振蕩電路發(fā)生正弦波、三角波和方波的電路便是可取的路徑之一，不用依靠單片機。這個時期的波形發(fā)生器多采用模擬電子技術(shù)，而且模擬器件構(gòu)成的電路存在著尺寸大、價格貴、功耗大等缺點，并且要產(chǎn)生較為復雜的信號波形，則電路結(jié)構(gòu)非常復雜。波形發(fā)生器軟件的開發(fā)正使波形數(shù)據(jù)的輸入變得更加方便和容易。在民用方面， VXI 模塊遠遠不如臺式儀器 更為方便。 以下給出了幾種波形發(fā)生器的性能指標，從中可以看出當今世界上重要電子儀器生產(chǎn)商在波形發(fā)生器上的研制水平。但成本較高。 圖 31 AT89C51 芯片 它有 40 個管腳，分成兩排，每一排各有 20 個腳，其中左下角標有箭頭的為第 1 腳，然后按逆時針方向依次為第 2 腳、第 3 腳??第 40 腳。 P2口： P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4個 TTL 門電流，當 P2 口被寫“ 1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。 ??EA/VPP：當 /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。如采用外 部時鐘源驅(qū)動器件， XTAL2 應不接。 MCS51?單片機復位電路單片機的初始化操作。值得指出的是，記住一些特殊功能寄存器復位后的主要狀態(tài)，對于了解單片機的初態(tài)，減少應用程序中的初始化部分是十分必要的。他們是計算機應用系統(tǒng)中必不可少的輸入、輸出設(shè)備，是控制系統(tǒng)與操作人員之間的交互窗口。這種方法雖然沒有編碼鍵盤速度快，但它不需要專用的硬件支持，因此得到了廣泛的應用 [9]。不過單片機控制系統(tǒng)的資源有限，交互能力不強，通?？偸遣捎脝捂I按下有效，多鍵同時按下無效的原則。由于機械觸點的彈性作用，一個按鍵開關(guān)閉合及斷開的 瞬間必然伴隨有一連串的抖動。獨立式鍵盤就是各按鍵相互獨立，每個按鍵各接一根 I/O 口線，每根 I/O 口線上的按鍵都不會影響 其它的 I/O 口線 ，示例如圖 318 所示 [2]。鍵盤掃描子程序流程如圖 319 所示 。 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)換時間： 1us； ◆精度： 1LSB； ◆分辨率： 8 位； ◆單一電源： 5― 15V，功耗 20mw； ◆參考電壓： 10― +10V； DAC0832 內(nèi)部結(jié)構(gòu)資料 :芯片內(nèi)有兩級輸入寄存器，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 。有時，微機控制系統(tǒng)要求同時輸出多個模擬量參數(shù)，此時對應于每一種參數(shù)需要一片 DAC0832，每片 DAC0832 的轉(zhuǎn)換時間相同，就可采用 DAC 寄存器對 CPU 分時輸入到輸入寄存器的各參數(shù)在同一時刻開始鎖存，進而同時產(chǎn)生各模擬信號。 DAC0832 同 CPU 的接口如圖 321所示 .DAC0832 作為微處理器的一個端口，用地址 92H 的選通作為和的控制信號，微處理器的寫信號直接來控制和。 7 AGND：模擬量地，即模擬電路接地端。 （ 2 用輸出模擬電壓的最小值與最大值的比值表示。一般用滿刻度輸出條件下溫度每升高 1℃，輸出電壓變化的百分數(shù)作為溫度系數(shù)。 I/V 轉(zhuǎn)換波形輸出電路 DAC0832 為電流輸出型轉(zhuǎn)換器一般要求輸出是電壓，所以還必須經(jīng)過一個外接的運算放大器轉(zhuǎn)換成電壓。 LM324 的引腳排列見圖 2。由上兩式可得： （ 13） 取，當時，；時，；時。即根據(jù)功能要求，描述各個輸入和輸出變量之間的數(shù)學關(guān)系，它是關(guān)系到系統(tǒng)好壞的重要因素。 圖 41 初始化流程圖 鍵盤掃描及處理程序設(shè)計 這部分程序包括如下幾部分： judge； 2. 先對 P1 置數(shù)，行掃描； 3. 判斷是否有鍵按下； 4. 延時 10ms，軟件去 干擾； 5. 確認按鍵按下 X P1， 保存行掃描時有鍵按下時狀態(tài)； 6. 列掃描； 7. 保存列掃描時有鍵按下時狀態(tài)； 8. 取出鍵值； 9. 執(zhí)行相應鍵值程序。 2 定時掃描方式 這種方式就是每隔一定的時間對鍵盤掃描一次。一旦有鍵按下，先延時 10ms，去除鍵的抖動，然后關(guān)中斷，不允許定時器T0 發(fā)生中斷。 //先對 P1 置數(shù)行掃描 if P1 ! 0x0f //判斷是否有鍵按下 delay10ms 。 case 0xee: key2 。 務程序設(shè)計 采用定時器 T0 定時中斷，根據(jù)不同的 choice 值，產(chǎn)生不同的波形。 //正弦波 b ++。 else if wave_choice 4 //鋸齒波 if e 255 P0 255 e。將一個周期內(nèi)的正弦波形等分為 256 份，那么第 1點的角度為 0176。計算值可以用 C 語言編程得到。要給一個頻率，再計算所需的延時即可。 else if wave_choice 4 //鋸齒波 if e 255 P0 255 e。這些都盡可能減少了儀器對測量結(jié)果的影響。 2 硬件投入少，經(jīng)濟優(yōu)勢明顯 對于傳統(tǒng)的采用單片機實驗教學板的教學實驗，由于硬件電路的固定，也就將單片機的 CPU 和具體的接口電路固定了下來。還有，學生畢業(yè)后想對單片機控制技術(shù)或智能儀表等有較深的研究和學習，如果采用傳統(tǒng)的實驗教學方法，則學生需要購置的設(shè)備比較多，增加了他們學習和研究的投入。了解和把握別人的設(shè)計意圖和思維模式，是團結(jié)協(xié)作的基礎(chǔ)。 虛擬實驗的構(gòu)建單片機的理論教學和實驗中，內(nèi)容一般包括了四方面，即單片機系統(tǒng)資源；硬件電路的設(shè)計、組裝、調(diào)試；應用軟件的編制、調(diào)試；總調(diào)，即應用軟件的鏈接調(diào)試，程序固化，軟、硬件結(jié)合的應用系統(tǒng)。而且可以學到硬件電路設(shè)計的方法。 總調(diào)，即應用軟件的鏈接調(diào)試，程序固化，軟、硬件結(jié)合的應用系統(tǒng) 軟硬件聯(lián)合仿真系統(tǒng)由一個硬件執(zhí)行環(huán)境和一個軟件執(zhí)行環(huán)境組成，通常軟件環(huán)境和硬件環(huán)境都有自己的除錯和控制界面， Keil 與 Proteus 的整合調(diào)試可以實現(xiàn)系統(tǒng)的總調(diào)，在該系統(tǒng)中， Keil 作為軟件調(diào)試界面， Proteus 作為硬件仿真和調(diào)試界面，下面說一下如 何在 keil 中調(diào)用 proteus 進行 MCU 外圍器件的仿真。在 DEBUG 選項中右欄上部的下拉菜單選中 Proteus VSM Monitor51 Driver 將所有器件排列好。 解：先右鍵點擊圖中的 AT89C51 芯片選中它，再左鍵點擊選中的芯片，在彈出的對話框的“ Program Files”的框中點擊文件夾圖標（如圖 46 所示）；然 后找到已生成的“ .hex”文件（如圖 47 所示），最后點擊確定即可。 原因：原因有 2 種，一種是硬件電路有問題，另外一種是程序與電路不對應或者程序錯誤。本系統(tǒng)仿真結(jié)果，滿足設(shè)計需求。 把安裝 proteus\\ MODELS 目錄下 文件復制到 Keil 安裝目錄的 \\C51\\BIN 目錄中。 創(chuàng)建一個項目，從器件庫中選擇目標器件，配置工具設(shè)置。 系統(tǒng)資源的實驗教學 任何一種單片機均提供了一定的系統(tǒng)資源。 的介紹 Keil 是德國開發(fā)的一個 51 單片機開發(fā)軟件平臺，最開始只是一個支持 C 語言和匯編語言的編譯器軟件。 4 實驗過程中損耗小，基本沒有元器件的損耗問題 在傳統(tǒng)的實驗教學過程中，都涉及到因操作不當而造成的元器件和儀器儀表的損毀，也涉及到儀器儀表等工作時所造成的能源消耗。 Protues 所提供的元件 庫中，大部分可以直接用于接口電路的搭建，同時該軟件所提供的儀表，不管在質(zhì)量還是數(shù)量上，都是可靠和經(jīng)濟的。這些測試信號包括模擬信號和數(shù)字信號。 e++。 d ++。 數(shù)字量化 C 程序： include main int n， i 0， j， k float y 0， a ， b 0， c ， d 0； for n 0； n 64； n++ y *sin a*n/128 +； b y； //b， y 為當前幅度值 d bc //d 為遞增率 j d/ //j 為數(shù)字遞增率 , 為δ k 128+j //k 為數(shù)字量 printf %d， %f， %f， %d， %d\n”， i， y， d， j， k ； i++； 表 42 正弦波形數(shù)據(jù)表序號 幅度 Y 值 遞增率 A 數(shù)字遞增率 數(shù)字量 十進制 0 0 128 1 3 131 2 6 134 3 9 137 4 12 140 5 15 143 6 18 146 7 21 149 8 24 152 9 27 155 10 30 158 11 34 162 12 37 165 13 40 168 14 42 170 15 45 173 16 48 176 17 51 179 18 54 182 19 57 185 20 60 188 21 62 190 22 65 193 23 68 196 24 70 198 （序表） 25 73 201 26 75 203 27 78 206 28 80 208 29 83 211 30 85 213 31 87 215 32 90 218 33 92 220 34 94 222 35 96 224 36 98 226 37 100 228 38 102 230 39 104 232 40 106 234 41 107 235 42 109 237 43 110 238 44 112 240 45 113 241 46 115 243 47 116 244 48 117 245 49 119 247 50 120 248 51 121 249 52 122 250 53 122 250 54 123 251 55 124 252 56 125 253 57 125 253 （序表） 58 126 254 59 126 254 60 126 254 61 127 255 62 127 255 63 127 255 64 127 255 三角波