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正文內(nèi)容

本科-基于單片機(jī)的信號發(fā)生器設(shè)計(jì)(完整版)

2025-01-24 08:51上一頁面

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【正文】 programs for generating waveforms and controlling hard wares. Key words: signal generator; AT89C51; DA0832 目 錄 1 概 述 ...................................................................................................................... 1 研究背景與意義 ..................................................................................................... 2 設(shè)計(jì)內(nèi)容 ................................................................................................................. 2 設(shè)計(jì) 功能 ................................................................................................................. 2 2 方案的設(shè)計(jì)與選擇 .................................................................................................... 2 方案的比較 ............................................................................................................. 2 設(shè)計(jì)原理 ................................................................................................................. 2 系統(tǒng)元件的選擇 ..................................................................................................... 3 單片機(jī) ................................................................................................................... 3 8155 芯片 .............................................................................................................. 7 D/A 轉(zhuǎn)換芯片 ..................................................................................................... 10 LED 數(shù)碼管 ........................................................................................................ 12 3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) .................................................................................................. 14 硬件原理框圖 ....................................................................................................... 14 主控電路 ............................................................................................................... 14 數(shù)、模轉(zhuǎn)換電路 設(shè)計(jì) ........................................................................................... 15 按鍵接口電路 設(shè)計(jì) ............................................................................................... 18 時(shí)鐘電路 設(shè)計(jì) ....................................................................................................... 18 顯示電路 設(shè)計(jì) ....................................................................................................... 19 4 系統(tǒng) 軟件設(shè)計(jì) ........................................................................................................ 19 程序流程圖 ........................................................................................................... 21 主要程序代碼 ....................................................................................................... 22 5 調(diào)試與性能分析 ...................................................................................................... 25 調(diào)試 ....................................................................................................................... 25 性能分析 ............................................................................................................... 27 6 結(jié)束語 ...................................................................................................................... 28 致 謝 ....................................................................................................................... 29 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 30 附 錄 ....................................................................................................................... 31 附錄 1 源程序 ............................................................................................................. 31 附錄 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 電路原理圖 ..................................................................................... 41 附錄 3 系統(tǒng)設(shè)計(jì) PCB 圖 ........................................................................................... 42 1 基于單片機(jī)的信號發(fā)生器設(shè)計(jì) 1 概 述 研究背景與意義 單片機(jī)自 20 世紀(jì) 70 年代問世以來.以極其高的性能價(jià)格比受到人們的重視和關(guān)注,所以應(yīng)用很廣,發(fā)展很快。信號發(fā)生器廣泛用于電子電路、自動(dòng)控制系統(tǒng)和教學(xué)實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域。波形及其參數(shù)可由軟件設(shè)定,程序采用 c51 語言編譯,使編譯比較簡單。廣大工程技術(shù)人員通過學(xué)習(xí)有關(guān)單片機(jī)的知識(shí)后,也能依靠自己的力量來開發(fā)所希望的單片機(jī)系統(tǒng),并可獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益。按照信號發(fā)生器性能指標(biāo)可以分為一般信號發(fā)生器和標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器。在程序運(yùn)行中,當(dāng)接收到來自外界的命令,需要輸出某種波形時(shí)再調(diào)用相應(yīng)的中斷服務(wù)子程序和波形發(fā)生程序,經(jīng)電路的數(shù) /模轉(zhuǎn)換器和運(yùn)算放大器處理后,從信號發(fā)生器的輸出端口輸出。 2 系統(tǒng)總體 方案 的設(shè)計(jì)與選擇 方案的比較 方案一:采用單片函數(shù)發(fā)生器(如 8038), 8038 可同時(shí)產(chǎn)生正弦波、方波等,而且方法簡單易行,用 D/A 轉(zhuǎn)換器的輸出來改變調(diào)制電壓,也可以實(shí)現(xiàn)數(shù)控調(diào)整頻率,但產(chǎn)生信號的頻率穩(wěn)定度不高。 AT89C51 單片機(jī)本身就是一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī),具有組成微型計(jì)算機(jī)的各部分部件:中央處理器 CPU、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 RAM、只讀存儲(chǔ)器 ROM、 I/O 接口電路、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器以及串行通訊接口等,只要將 89C51再配置鍵盤及其接口、顯示器及其接口、數(shù)模轉(zhuǎn)換及波形輸出、指示燈及其接口等四部分,即可構(gòu)成所需的波形發(fā)生器,其信號發(fā)生器構(gòu)成原理框圖如圖 21 所示。單片微型計(jì)算機(jī)簡稱單片機(jī),是典型的嵌入式 微控制器 ( Microcontroller Unit),常用英文字母的縮寫 MCU 表示單片機(jī),它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高,開始出現(xiàn)了 16位單片機(jī),但因?yàn)樾詢r(jià)比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。事實(shí)上單片機(jī)是世界上數(shù)量最多的計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。 圖 22 AT89C51單片機(jī)引腳圖 : 8031 CPU 與 MCS51 兼容 全靜態(tài)工作: 0Hz24KHz 4K 字節(jié)可編程 FLASH 存儲(chǔ)器 (壽命: 1000 寫 /擦循環(huán) ) 三級程序存儲(chǔ)器保密鎖定 32 條可編程 I/O 線 兩個(gè) 1 128*8 位內(nèi)部 RAM 6 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 6 個(gè)中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 6 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 b.管腳說明: VCC:供電電壓。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí),P1 口作為第八位地址接收。當(dāng) P3 口寫入 “1”后,它們被內(nèi)部上拉為高電平,并用作輸入。因此它可用作對外部輸出的脈 7 沖或用于定時(shí)目的。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí),這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。 石晶 振蕩和陶瓷振蕩均可采用。單片機(jī)與 8155 之間的地址、數(shù)據(jù)、命令與狀態(tài)信息都是通過這個(gè)總線口傳送的。因此, P0 口輸出的低 8 位地址信號不需外接鎖存器。 當(dāng) CE= 0, IO/M = 0 時(shí),選中 8155 片內(nèi) RAM,這時(shí) 8155 只能作片外 RAM 使用,其 RAM 的低 8 位編址為 00H~ FFH;當(dāng) CE= 0, IO/M = 1 時(shí) ,選中 8155 的 I/O 口,其端口地址的低 8位由 AD7~ AD0 確定,如表 21 所示。 狀態(tài)標(biāo)志寄存器 —— PA口、 PB 口狀態(tài)標(biāo)志。這種方法具有電 路簡單、成本低、配置靈活方便等特點(diǎn)。 轉(zhuǎn)換精度 D/A 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度與 D/A 轉(zhuǎn)換器的集成芯片的結(jié)構(gòu)和接口電路配置有關(guān)。這個(gè) DA芯片以其價(jià)格低廉、接口簡單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點(diǎn),在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。由 ILE、CS、 WR1 的邏輯組合產(chǎn)生 LE1,當(dāng) LE1 為高電平時(shí),數(shù)據(jù)鎖存器狀態(tài)隨輸入數(shù)據(jù)線變換, LE1 的負(fù)跳變時(shí)將輸入數(shù)據(jù)鎖存。DAC0832 邏輯輸入 滿足 TTL 電平,可直接與 TTL 電路或微機(jī)電路連接。由于它具有顯示清晰、亮度高、使用電壓低、壽命長的特點(diǎn),
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