【正文】 華東交通大學(xué)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 29 參考文獻 [1] 程全 .基于 AT89C52實現(xiàn)的多種波形發(fā)生器的設(shè)計 [J].周口師范學(xué)院學(xué)報，(5)： 57～ 58. [2] 周明德 .微型計算機系統(tǒng)原理及應(yīng)用 [M].北京：清華大學(xué)出版社， ～364. [3] 劉樂善 .微型計算機接口技術(shù)及應(yīng)用 [M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，～ 264. 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MCS51單片機應(yīng)用教程 [M].北京：清華大學(xué)出版社， ～ 238. 。在設(shè)計的過程中遇到 的 問題，可以說得是困難重重，同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，比如說不懂一些元器件的使用方法，對單片機匯編語言掌握得不好 ，但 最 終 在老師的辛勤指導(dǎo)下，終于 游刃而解 。 華東交通大學(xué)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 27 結(jié)論 本次畢業(yè)設(shè)計我所涉及的題目是多功能函數(shù)信號發(fā)生器，由于是基于單片機的波形發(fā)生器，所以我才用了查表輸出的方法，經(jīng)過 D/A 轉(zhuǎn)化輸出需要的波形，并通過低通濾波是其輸出的波形能比較的平滑。當(dāng)“ S0”鍵按下將產(chǎn)生三角波，鍵“ S4” — “ S7”決定方波的頻率，“ S4”號鍵為 10Hz 的頻率信號，“ S5”號鍵為 100Hz 的頻率信號，“ S6”號鍵為 500Hz 的頻率信號，“ S7”號鍵為 1KHz 的頻率信號。 1程 序 2程 序程 序 3程 序 54程 序掃 描 鍵 盤是 否 有 鍵盤 按 下 ？10 s延 時是 否 有 鍵盤 按 下 ？判 斷 鍵 值YYYNNN 44 按鍵掃描子程序設(shè)計 華東交通大學(xué)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 22 顯示子程序 顯示部分采用動態(tài)輸出的方式，通過控制兩個鎖存器來控制實現(xiàn)單個 I/O 分時控制輸出輸出數(shù)碼管的段選（字形的選擇）和位選（位權(quán)的選擇）。到 FFH后在減二，一直減到 00H，這樣也是 128 次，同樣滿足可一個波形取點 256 次的要求。在程序開始運行之后，首先是對 8255A 進行初始化，之后判斷信號頻率值，如符合所需的頻率，則重置時間常數(shù)，并通過顯示器顯示。計數(shù)次數(shù) =計數(shù)時間 /機器周期。因此，送入第二片的值是幾個固定的值。當(dāng)送入一次字形碼后，顯示字形可一直保持，直到送入新字形碼為止。但實際上， DAC0832 輸出的電量也不是真正能連續(xù)可調(diào)，而是以其絕對分辨率為單位增減，是準(zhǔn)模擬量的輸出。 8 0 C51 單 片 機D A C0 8 3 2D A C0 8 3 2基 準(zhǔn) 電 壓輸 出 47 單片機控制 DAC0832的 D/A轉(zhuǎn)換 因為 AT89C51 單片 機自身便有一個 64K 的程序存儲器，所以不用擴展外加程序存儲器。此后，當(dāng)WR1 由低電平變高時，控制信號成為低電平，此時，數(shù)據(jù)被鎖存到輸入寄存器中，這樣輸入寄存器的輸出端不再隨外部數(shù)據(jù) DB 的變化而變化。當(dāng)沒有按鍵按下時，行線會處于高電平狀態(tài)；當(dāng)有按鍵動作時，行線和列線將導(dǎo)通。當(dāng)?shù)?7 次按下時恢復(fù)到最高頻率輸出。第一次按下 S1 時，將切換成三角波信號。由于單片機內(nèi)部有一個高增益的反相放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩，并產(chǎn)生振動時鐘脈沖。用單片機控制兩個數(shù)字電位器中的抽頭位置來實現(xiàn)改變輸出的頻率和幅度的大小，運用數(shù)字電位器 X9C103和 ICL8038共同設(shè)計的函數(shù)信號發(fā)生器。 設(shè)計原理 數(shù)字信號可以通過數(shù) /模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬信號，因此可通過產(chǎn)生數(shù)字信號再轉(zhuǎn)換成模擬信號的方法來獲得所需要的波形。DDS 同 DSP（數(shù)字信號處理）一樣，是一項關(guān)鍵的數(shù)字化技術(shù)。在程序運行中，當(dāng)接收到來自外界的命令 ，需要輸出某種波形時再調(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)換器和運算放大器處理后，從信號發(fā)生器的輸出端口輸出 [4]。而由硬件電路構(gòu)成的低頻信號其性能難以令人滿意，而且由于低頻信號源所需的 RC 要很大。 按照頻率范圍分類可以分為：超低頻信號發(fā)生器、低頻信號發(fā)生器、 視頻信號發(fā)生器 、 高頻波形發(fā)生器、甚高頻波形發(fā)生器和超高頻信號發(fā)生器。當(dāng)前， 8 位單片機主要用于工業(yè)控制，如溫度、壓力、流量、計華東交通大學(xué)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 2 量和機械加工的測量和控制場合；高效能的 16 位單片機（如 MCS9 MK68200）可用在更復(fù)雜的計算機網(wǎng)絡(luò)。 但市面上能看到的儀器在頻率精度、帶寬、波形種類及程控方面都已不能滿足許多方面實際應(yīng)用的需求。 MCU 華東交通大學(xué)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 1 第 1 章 緒 論 本課題研究背景 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，性能提高。本系統(tǒng)使用匯編語言編寫，用 80C51單片機來實現(xiàn)各模塊功能，使用 PROTEUS進行仿真。 本次設(shè)計利用 80C51設(shè)計一個函數(shù)信號發(fā)生器，詳細說明了其實現(xiàn)過程。 adjustable frequency。信號發(fā)生器作為一種通用的電子儀器，在生產(chǎn)、科研、測控、通訊等領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。單片機在智能儀表、實時控制、機電一體化、辦公 機械、家用電器等方面都有相當(dāng)?shù)膽?yīng)用領(lǐng)域。 函數(shù)發(fā)生器亦稱信號發(fā)生器，主要作為實驗用信號源，是現(xiàn)今各種電子電路實驗設(shè)計應(yīng)用中必不可少的儀器設(shè)備之一。在科學(xué)研究和生產(chǎn)實踐中，如工業(yè)過程控制，生物醫(yī)學(xué)，地震模擬機械振動等領(lǐng)域常常要用到低頻信號源。 華東交通大學(xué)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 研究內(nèi)容 本次設(shè)計是基于 80C51 單片機信號發(fā)生器設(shè)計，信號發(fā)生器可以產(chǎn)生方波、三角波、正弦波、 3 種波形，通過 D/A 轉(zhuǎn)換器 DAC0832 將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，濾波放大，最終由示波器顯示出來，能產(chǎn) 10HZ、 100HZ、 500HZ、 1000HZ 的波形。 DDS 頻率合成器，能輸出各種波形，而且能夠輕松調(diào)節(jié)幅值和頻率。它不僅采用軟硬件結(jié)合，軟件控制硬件的方法來實現(xiàn)，使得信號頻率的穩(wěn)定性和精度的準(zhǔn)確性得以保證，而且它使用的幾種元器件都是常用元器件，容易得到，且價格便宜，使得硬件開銷達最省[8]。用單片機控制鍵盤和液晶顯示，液晶屏顯示四個參數(shù)：頻 率、幅值、類型和不同頻率范圍中頻率的步進。在引腳 XTAL1 和 XTAL2 外接晶體振蕩器，構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式。當(dāng)沒有按下 S1 時信號發(fā)生器產(chǎn)生方波信號。 S2按 7次一個循環(huán)。 矩陣式按鍵鍵盤中，分為行線和列線兩種，行線和列線與矩陣按鍵開關(guān)的兩端相連接，其中行線是連接到＋ 5V 電源上。 圖 46 DAC0832引腳圖 圖 46 中，當(dāng) ILE 為高電平，片選信號 CS 和寫信號 WR1 為低電平時，輸入寄存器控制信號為 1，這種情況下，輸入寄存器的輸出隨輸入而變化。 AT89C51單片機控制兩片 DAC0832的原理如圖 47所示。 DAC0832 主要由 8 位輸入寄存器、 8 位 DAC 寄存器、 8 位D/A 轉(zhuǎn)換器以及輸入控制電路四部分組成。靜態(tài)顯示的特點是每個數(shù)碼管的段選必須接一個 8位數(shù)據(jù)線來保持顯示的字形碼。 AGFEDCB DP 1 65432 圖 48 顯示器 華東交通大學(xué)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 14 第 4章 軟件設(shè)計 設(shè)計構(gòu)思 幅度控制：由于 D/A 數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的最大幅度可以用其基準(zhǔn)電壓來控制，所以控制第二片 D/A 數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出給第一片 D/A 數(shù)模轉(zhuǎn)換器的電壓值就可控制信號幅度。計數(shù)時間 =信號周期 /72。 本文中子程序的調(diào)用是通過按鍵的選擇來實現(xiàn)，在取得按鍵相應(yīng)的鍵值后，啟動計時器和相應(yīng)的中斷服務(wù)程序，再 直接查詢程序中預(yù)先設(shè)置的數(shù)據(jù)值，通過轉(zhuǎn)換輸出相應(yīng)的電壓，從而形成所需的各種波形。 三角波的產(chǎn)生：初始化后，單片機先從 00H 開始輸出，經(jīng)過規(guī)定的演示后家 2H，再進過同樣的時間再加 2H，這樣累加到 FFH，一共累加了 128 次。由于系統(tǒng)采用的最低的初值時間為 100，所以最高只能產(chǎn)生 20Hz的頻率 [19]。 圖 52 波形顯示 圖 53 10Hz正弦波 圖 54 100Hz正弦波 華東交通大學(xué)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 25 圖 55 500Hz正弦波 圖 5圖 5圖 58 為頻率為 10Hz、 100Hz、 500Hz 的三角波， 1000Hz的正弦波在文中不畫出來。各模塊完成后，將它們組合成完整的函數(shù)信號發(fā)生器系統(tǒng)。通過這次 課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正 學(xué)以致用 ，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考能