【正文】 片機鍵盤電路顯示電路復(fù)位電路數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路放大電路波形輸出8圖 主控電路圖 數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路由于單片機產(chǎn)生的是數(shù)字信號，要想得到所需要的波形，就要把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，所以該文選用價格低廉、接口簡單、轉(zhuǎn)換控制容易并具有 8 位分辨率的數(shù)模轉(zhuǎn)換器 DAC0832。 設(shè)計功能（1）本方案利用 8155 擴展 8 個獨立式按鍵，6 個 LED 顯示器。根據(jù)設(shè)計的要求，對各種波形的頻率和幅度進行程序的編寫，并將所寫程序裝入單片機的程序存儲器中。單片機具有體積小、成本低，性能穩(wěn)定、使用壽命長等特點。鑒于方案一的信號頻率不夠穩(wěn)定和方案二的電路復(fù)雜，頻率覆蓋系數(shù)難以達標等缺點，所以決定采用方案三的設(shè)計方法。圖 硬件原理框圖 主控電路AT89C51 單處機內(nèi)部設(shè)置兩個 16 位可編程的定時器/計數(shù)器 T0 和 T1，它們具有計數(shù)器方式和定時器方式兩種工作方式及 4 種工作模式。其中“S0”號鍵代表方波輸出， “S1”號鍵代表正弦波輸出， “S2”號鍵代表三角波輸出?；仡櫰鸫舜螁纹瑱C課程設(shè)計，我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實踐，在好幾個星期的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。圖 LED 顯示電路11第四章 軟件設(shè)計 程序流程圖本文中子程序的調(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。如果有信號輸出，則在寫控制端產(chǎn)生一個寫信號，并將所要輸出的信號通過 8155 的 PB 口輸出，并在數(shù)碼管上顯示出來。??如果單片機的晶振為 12MHz，采用定時器方式 0，則定時器的初值為： X=213— T/Tmec () 定時時間常數(shù)為： TL =（8192— T）/MOD256 ()?TH=(8192 T)/256 ()MOD32 表示除 32 取余數(shù)（3）正弦波的模擬信號是 D/A 轉(zhuǎn)換器的模擬量輸出，其計算公式為： Y=（A/2sin t） +A/2 (其中 A=VREF) ?() t=N T (N=1~256) ()?那么對應(yīng)著存放在計算機里的這一點的數(shù)據(jù)為： （） （4）一個周期被分離成256 個點，對應(yīng)的四種波形的 256 個數(shù)據(jù)存放在以 TAB1TAB4 為起始地址的存儲器中。 研究內(nèi)容本文是做基于單片機的信號發(fā)生器的設(shè)計，將采用編程的方法來實現(xiàn)三角波、鋸齒波、矩形波、正弦波的發(fā)生。其最明顯的優(yōu)勢就是可以嵌入到各種儀器、設(shè)備中，這是其他計算機和網(wǎng)絡(luò)都無法做到的 [9,10]。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)定性和精度的準確性得以保證，而且它使用的幾種元器件都是常用的元器件，容易得到，且價格便宜，使得硬件的開銷達到最省。在波形發(fā)生器中，將其作定時器使用，用它來精確地確定波形的兩個采樣點輸出之間的延遲時間。 “S3”號鍵代表鋸齒波輸出， “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 [3]。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，才能真正為社會服務(wù)，從而提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。其器件模型如圖 所示。如果有鍵按下，則在讀控制端會產(chǎn)生一個讀信號，使單片機讀入信號。（2）將一個周期的信號分離成 256 個點（按 X 軸等分） ，每兩點之間的時間間隔為 T，用單片機的定時器產(chǎn)生，其表示式為： T=T/256。后者是指其輸出信號的頻率、幅度、調(diào)制系數(shù)等在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，并且讀數(shù)準確、穩(wěn)定、屏蔽良好的中、高檔信號發(fā)生器。 信號發(fā)生器的分類信號發(fā)生器應(yīng)用廣泛，種類繁多，性能各異，分類也不盡一致。 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。模式 1采用的是 16 位計數(shù)器，當 T0 或 T1 被允許計數(shù)后，從初值開始加計數(shù)，最高位產(chǎn)生溢出時向 CPU 請求中斷。 圖 按鍵接口 時鐘電路8051 單片機有兩個引腳（XTAL1，XTAL2 ）用于外接石英晶體和微調(diào)電容，從而構(gòu)成時鐘電路，其電路圖如圖 所示。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，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……通過這次課程設(shè)計之后，一定把以前所學(xué)過的知識重新溫故。而且 LED 數(shù)碼管是采用共陽極接法，當主控端口輸出一個低電平后，與其相對應(yīng)的數(shù)碼管即變亮，顯示所需數(shù)據(jù)。如圖 所示，AT89C51 從 P0 口接收來自鍵盤的信號，并通過 P2 口輸出一些控制信號，將其輸入到 8155 的信號控制端，用于控制其信號的輸入、輸出。 6 設(shè)計思想（1）利用單片機產(chǎn)生方波、正弦波、三角波和鋸齒波等信號波形，信號的頻率和幅度可變。前者指對輸出信號的頻率、幅度的準確度和穩(wěn)定度以及波形失真等要求不高的一類信號發(fā)生器。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。89C51 單片機本身就是一個完整的微型計算機，具有組成微型計算機的各部分部件：中央處理器 CPU、隨機存取存儲器RAM、只讀存儲器 ROM、I/O 接口電路、定時器/計數(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 所示。中斷系統(tǒng)是使處理器具有對外界異步事件的處理能力而設(shè)置的。電容 CC2 對振蕩頻率有穩(wěn)定作用，其容量的選擇為 30pf，振蕩器選擇頻率為 12MHz 的石英晶體。這次課程設(shè)計終于順利完成了，在設(shè)計中遇到了很多編程問題，最后在宋陽老師的辛勤指導(dǎo)下，終于游逆而解。 圖 時鐘電路10 顯示電路顯示電路是用來顯示波形信號的頻率，使得整個系統(tǒng)更加合理，從經(jīng)濟的角度出發(fā)，所以顯示器件采用 LED 數(shù)碼管顯示器。在波形發(fā)生器中，只用到片內(nèi)定時器／計數(shù)器溢出時產(chǎn)生的中斷請求，即是在 AT89C51 輸出一個波形采樣點信號后，接著啟動定時器，在定時器未產(chǎn)生中斷之前，AT89C51 等待，直到定時器計時結(jié)束，產(chǎn)生中斷請求，AT89C51 響應(yīng)中斷，接著輸出下一個采樣點信號，如此循環(huán)產(chǎn)生所需要的信號波形[6]。當數(shù)字信號89C51單片機接口電路D/A轉(zhuǎn)換器濾波放大 輸出 5經(jīng)過接口電路到達轉(zhuǎn)換電路，將其轉(zhuǎn)換成模擬信號也就是所需要的輸出波形。按照信號發(fā)生器性能指標可以分為一般信號發(fā)生器和標準信號發(fā)生器。按照輸出波形分類可以分為：正弦信號發(fā)生器和非正弦信號發(fā)生器，非正弦信號發(fā)生器又包括：脈沖信號發(fā)生器，函數(shù)信號發(fā)生器、掃頻信號發(fā)生器、數(shù)字序列波形發(fā)生器、圖形信號發(fā)生器、噪聲信號發(fā)生器等。圖 信號發(fā)生器原理框圖89C51 是整個波形發(fā)生器的核心部分，通過程序的編寫和執(zhí)行，產(chǎn)生各種各樣的信號，并從鍵盤接收數(shù)據(jù)，進行各種功能的轉(zhuǎn)換和信號幅度的調(diào)節(jié)。當中央處理器CPU 正在處理某件事的時候外界發(fā)生了緊急事件，要求 CPU 暫停當前的工作，轉(zhuǎn)而去處理這個緊急事件。由于頻率較大時，三角波、正弦波、鋸齒波中每一點的延時時間為幾微秒，故延時時間還要加上指令時間才能獲得較大的頻率波形 [9