【正文】 C0832 、 LM324 及其附屬電路構成 ,在此基礎上還可加上數碼管顯示 (顯示波形頻率等相關信息 ) 、波形指示及用戶自定義波形等電路和功能 。 為實現上述功能，設計本系統(tǒng)所需解決的主要問題有 : （ 1） ISP 接口與顯示電路 的設計 :儀器要實現按鍵 式輸入，不僅需要一個操作簡單方便、視覺效果良好的硬件平臺，還需要功能強大、高效的配套軟件管理系統(tǒng)。 （ 2） 強的輸出能力。 第一章 緒論 3 電路硬件結構 由 AT89S52 單片微處理器、數模轉換 DAC0832 、 LM324 及其附屬電路構成 ,在此基礎上還 加上數碼管顯示 (顯示波形頻率等相關信息 ) 、波形指示及用戶自定義波形等電路和功能 。通用信號發(fā)生器則應用廣泛，是針對各種測量中普遍感興趣的問題而研制生產的電子儀器。作為現階段智能化電子儀器主體的智能儀器在工業(yè)發(fā)達國家已經非常成熟與普及，但國內此方面技術發(fā)展與改造起步和發(fā)展比較緩慢。單片機并沒有超脫馮 但用于低頻信號輸出時，它所需要的 RC 值很大，參數準確度難以保證。而在我們日常生活中，以及一些科學研究中，鋸齒波和正弦波、矩形波信號是常用的基本測試信號。 系統(tǒng)軟件由主程序和產生波形的子程序組成 ,軟件設計完成后則只需改變產生各種波形的子程序即可得到各種波形 。 本 設計使用的是 AT89S52單 片機構成的發(fā)生器，可產生三角波、方波、正弦波等多種波形，波形的頻率可用程序控制改變。 Analogtodigital conversion?，F在，許多信號發(fā)生器除帶有微處理器，因而具備了自校、自檢、自 動故障診斷和自動波形形成和修正等功能外還帶有 IEEE488或 RS232 總線，可以和控制計算機及其他測量儀器一起方便的構成自動測試系統(tǒng)。 單片機在生產過程控制、自動檢測、數據采集與處理、科技計算、商業(yè)管理和辦公室自動化等方面獲得了廣泛的應用。再在 DAC0832 輸出端加上 一些電壓變換電路以及放大整形電路，就完成了一個頻率可調的多功能信號發(fā)生器的設計。信號發(fā)生器是最基本、應用最廣泛的電子測量儀器之一。 根據波形的不同要求只要改變程序、而不需要花費大量時間改裝電路就可以產生較復雜信號 。 智能函數信號發(fā)生器與傳統(tǒng)的模擬函數信號發(fā)生器相比，具有以下幾個明顯特點 : （ 1） 利用 按鍵 和顯示。 本章還 對函數發(fā)生器作了一個介紹，包括函數發(fā)生器的類型、應用范圍等。隨著半導體集成器件的迅速發(fā)展，出現了許多外圍電路簡單、調節(jié)方便、性能好、價格較低廉的單片集成精密函數波形發(fā)生器我們選用單片集成函數波形發(fā)生器，通過 D/A 轉換器將數字量轉化為模擬信號對其參數進行程控，產生波形經程控放大器輸出。 茂名學院本科畢業(yè) 設計（論文）：智能函數信號發(fā)生器的設計 6 第三章 硬件設計 控制 模塊設計 單片機 控制 電路 方案一： AT89S52芯片中每一路模擬輸出與 DAC0832芯片相連，構成多個 DAC0832同步輸出電路 ，輸出波形穩(wěn)定，精度高，但是第二級 DAC0832輸出，發(fā)生錯誤并且電路連接復雜。 方案二中 C8051F005芯片系統(tǒng)內結構復雜，不易控制，芯片成本高，對于本系統(tǒng)而言利用率低， AT89S52芯片簡單易控制，成本低，性能穩(wěn)定故采用 AT89S52芯片。 AT89S52具有以下標準功能： 8k字節(jié)Flash， 256字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時器， 2 個數據指針，三個 16 位定時第三章 硬件設計 7 器 /計數器，一個 6向量 2級中斷結構，全雙工串行口，片內晶振及時鐘電路。在這種模式下， P0具有內部上拉電阻。對 P2 端口寫“ 1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口茂名學院本科畢業(yè) 設計（論文）：智能函數信號發(fā)生器的設計 8 使用。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。在 flash編程時，此引腳（ PROG）也用作編程輸入脈沖。當 AT89S52從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時， PSEN在每個機器周期被激活兩次，而在訪問外部數據存儲器時， PSEN將不被激活。并不是所有的地址都被定義了。 EXF2 定時器 2外部標志位， EXEN=1時， T2EX上的負跳變而出現捕捉或重載時， EXF2會被硬件置位。 EXEN2 定時器 2外部允許標志位。 T2EX出現負脈沖，會引起捕捉茂名學院本科畢業(yè) 設計（論文）：智能函數信號發(fā)生器的設計 10 操作：當定時器 2溢出或 EXEN2=1時 T2EX出現負跳變，都會出現自動重載操作。高 128 字節(jié)與特殊功能寄存器重 疊。定時器 2 有 2 個 8位寄存器： TH2和 TL2。為了確保給定的電平在改變前采樣到一次，電平應該至少在一個完整的機器周期內保持不變。定時器 2 作為波特率發(fā)生器，如圖 32示。在讀寫定時器 2 或 RCAP2寄存器時，應該關閉定時器（ TR2清 0）。 在時鐘輸出模式下，定時器 2不會產生中斷，這和定時器 2用作波特率發(fā)生器一樣。用戶軟件不應給這些位寫 1。 表 6 中斷允許控制寄存器（ IE） （ MSB） （ LSB） EA ET2 ES ET1 EX1 ET0 EX0 中斷允許控制位 =1，允許中斷 中斷允許控制位 =0，禁止中斷 符號 位地址 功能 EA 中斷允許總控制位 EA=0，中斷總禁止，各中斷由各自的控制位設定 預留 ET2 定時器 2中斷控制位 ES 串行口中斷允許控制位 ET1 定時器 1中斷允許控制位 EX1 外部中斷 1允許控制位 第三章 硬件設計 13 ET0 定時器 0中斷允許控制位 EX0 外部中斷 1允許控制位 單片機引腳連接方法 ，如圖 圖 34 單片機最小系統(tǒng)連線圖 空閑模式 在空閑工作模式下， CPU 處于睡眠狀態(tài)，而所有片上外部設備保持激活狀態(tài)。掉電模式可以通過硬件復位和外部中斷退出。為了器件功能正常，鎖存到的 EA值必須和這個引腳的當前邏輯電平一致。由于外部時鐘信號經過二分頻觸發(fā)后作為外部時鐘電路輸入的，所以對外部時鐘信號的占空比沒有其它要求，最長低電平持續(xù)時間和最少高電平持續(xù)時間等還是要符合要求的。要是需要相應的模擬信號，可通過一個高輸入阻抗的線性運算放大器實現這個供功能。 Iout1:電流輸出線。如圖 38，它由倒 T型 R2R 電阻網絡、模擬開關、運算放大器和參考電壓 VREF 四大部分組成。 ALE 地址鎖存允許輸入信號，在此腳施加正脈沖，上升沿有效，此時鎖存地址碼，從而選通相應的模擬信號通道，以便進行 A/D 轉換。 D7～ D0：數字信號輸出端。 。 茂名學院本科畢業(yè) 設計（論文）：智能函數信號發(fā)生器的設計 20 圖 316 七段數碼管顯示 圖 317 根據 7 段不同的位置，我們得到 0～ 9 數字的發(fā)光段如表所示 。 鉆洞，打孔。初始化，定義常用數據類型，對子函數進行定義。 初始化子程序： void unit(void) { IP=0xc2。 TL1=0xd8。 for(i=0。當指定的條件為 真時，執(zhí)行 while 語句中的內嵌語句。 首先，檢查電路板電路是否有斷線，用萬用表檢查線路。除此之外，還要調試波形幅度范圍，通過示波器觀察波形幅度。在調試中，首先調試子程序或函數，其次調試中斷服務程序或函數，最后調試主程序或函數。再固定顯示一種波形，分別按按鍵“加”和按鍵“減”，觀察示波器上第五章 系統(tǒng)調試 27 的波形的頻率變化；再觀察數碼管，看數碼管上面顯示的數字是否隨著按鍵的按動做出相應的變化。 系統(tǒng)聯調 經過上面的調試， 硬件部分和系統(tǒng)軟件部分都能夠正常運行。程序運行不正常，則對程序的語法進行檢查，排除語法錯誤。 確保線路完好無缺后就開始 測量電源支流電壓 。 main() { unit()。i++) for(j=0。 TR0=1。 TR0=0。執(zhí)行主程序，通過主程序調用子函數 。 本章小結 本章主要介紹 智能函數信號發(fā)生器的各個模塊電路的設計，整個電路圖主要由單片機控制電路、數模轉換電路、運算放大電路、顯示電路組成 。再通電源進行調試，調整分立元件振蕩 電路 放大元件的工作點，使之處于放大狀態(tài)，并滿足振幅起振條 件。 。 茂名學院本科畢業(yè) 設計（論文）：智能函數信號發(fā)生器的設計 18 （二） LM324 系列運算放大器是價格便宜的帶差動輸入功能的四運算放大器。 EOC：轉換結束輸出信號（轉換接受標志），高電平有效。輸入可有 28=256 個不同的 二進制組態(tài)，輸出為 256個電壓之一，即輸出電壓不是整個電壓范圍內任意值，而只能是 256 個可能值。 Iout2: 電流輸出線。該片邏輯輸入滿足 TTL 電壓電平范圍，可直接與 TTL 電路或微機電路相接，下面是芯片電路原理圖 圖 37 DAC0832原理圖 茂名學院本科畢業(yè) 設計（論文）：智能函數信號發(fā)生器的設計 16 DAC0832 引腳功能說明： DI0～ DI7：數據輸入線， TLL 電平。 10PF， 陶瓷諧振器 C1,C2=40PF177。可采用下列步驟對 AT89S52編程： （ 1） 在地址線上輸入編程單元地址信號 （ 2） 在數據線上輸入正確的數據 （ 3） 激活相應的控制信號 （ 4） 把 EA/Vpp升至 12V （ 5） 每給 Flash寫入一個字節(jié)或程序加密位時，都要給 ALE/PROG一次脈沖。在 VCC未恢復到正常工作電壓時，硬件復位不能無效，并且應保持足夠長的時間以使晶振重新工作和初始化。在這種狀態(tài)下，片上 RAM和特殊功能寄存器的內容保持不變。定時器 2可以被寄存器 T2CON中的 TF2和 EXF2的 或 邏輯觸發(fā)。不過，波特率和 輸出時鐘頻率相互并不獨立，它們都依賴于 RCAP2H和 RCAP2L。這個引腳除了常規(guī)的 I/O 角外，還有兩種可選擇功能。特別強調， TH2的翻轉并不置位 TF2，也不產生中斷； EXEN2置位后， T2EX引腳上 1～ 0的下跳變不會使（ RCAP2H， RCAP2L）重載到（ TH2， TL2）中。如果定時器 2作為發(fā)送或接收波特率發(fā)生器，定時器 1可用作它用，發(fā)送和接收的波特率可以不同。由于一個機器周期由 12 個晶振周期構成，因此，計數頻率就是晶振頻率的1/12。當一條指令訪問高于 7FH 的地址時，尋址方式決定 CPU 訪問高 128 字節(jié) RAM 還是特殊功能寄存器空間。當 RCKL=1此標志位無效，定時器 2溢出時，強制做自動重載工作。若 EXEN2=0,定時器 2將視 T2EX端的信號無效。 EXF2必須如見清“ 0”。讀這些地址，一般將得到一個隨機數據；寫入的數據將會無效。為使能從 0000H 到 FFFFH的外部程序存儲器讀取指令， EA必須接 GND。然而，特別強調，在每次訪問外部數據存儲器時， ALE脈沖將會跳過。 表 2 在 flash編程和校驗時， P3口也接收一些控制信號 引腳號 第二功能 RXD(串行輸入 ) TXD(串行輸出 ) INTO （外部中斷 0） INTO （外部中斷 0） T0（定時器 0外部輸入） T1（定時器 1外部輸入） WR（外部數據存儲器寫選通） RD （外部數據存儲器讀選通） RST: 復位輸入。在訪問外部程序存儲器或用 16位地址讀取外部數據存儲器（例如執(zhí)行 MOVX DPTR）時，P2 口送出高八位地址。程序校驗時，需要外部上拉電阻?？臻e模式下， CPU停止工作，允許 RAM、定時器 /計數器、串口、中斷繼續(xù)工作。而我這次使用的是 AT89S52單片機微處理器。輸出波形穩(wěn)定，精度高，濾波好，抗干擾效果好，連接簡單，性價比高。但產生的周期信號波形受限，僅能生成正弦波、方波、矩形波、三角波這幾種函數的波形，對于梯形波、指數信號、高斯信號、隨機信號、掃頻信號等特殊測試信號則無能為力。 茂名學院本科畢業(yè)設計（論文）：智能函數信號發(fā)生器的設計 4 第二章 智能函數信號發(fā)生器的 系統(tǒng)設計 系統(tǒng)結構 本次設計的智能函數信號發(fā)生器是 由 AT89S52 單片微處理器、數模轉換 DAC0832 、LM324 及其附屬電路構成 ,在此基礎上還可加上數碼管顯示 (顯示波形頻率等相關信息 ) 、波形指示及用戶自定義波形等電路和功能 . 系統(tǒng)結構示意圖如 圖 21 圖 21 系統(tǒng)簡介 根據 具有產生任意周期信號的智能型信號發(fā)生器的 要求 ， 這次我設計了這一 儀器應具有的功能有 : 單片機控制波形種類功能、 數碼管顯示波形信息功能、按鍵調頻調幅功能 。由于采用 方便的按鍵操作代替了傳統(tǒng)的開關或旋鈕，避免了手動控制帶來的人為誤差。 智能 函數信號發(fā)生器 原理 概述 智能函數信號發(fā)生器波形的產生是通過單片機執(zhí)行相應的程序 ,再向 D/ A 轉換器的輸入端按一定的規(guī)律發(fā)送數據 ,從而在 D/