【文章內(nèi)容簡介】 真分析 10 電路。 DAC0832 的引腳 及邏輯結(jié)構(gòu)如圖 5 所示： 圖 5 DAC0832的引腳圖及邏輯結(jié)構(gòu) 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路的 設(shè)計思路是 由單片機采用編程方法產(chǎn)生波形 ， 通過 D/A 轉(zhuǎn)換模塊DAC0832 的單緩沖模式 。單片機的 P3 口連接 DAC0832 的八位數(shù)據(jù)輸入端， DAC0832的輸出端接放 運算 放 大器，經(jīng)過放大后輸出所要的波形。 其電路如圖 6 所示 。 圖 6 DAC0832波形產(chǎn)生電路 10Hz10kHz 連續(xù)可調(diào)矩形波發(fā)生器的設(shè)計及仿真分析 11 LCD 液晶顯示 電路的設(shè)計 通過 P0 口控制 LCD的片選位， 和 控制讀寫， 通過定時器定時接收參數(shù)并動態(tài)顯示參數(shù)值， 其詳細(xì)電路 如圖 7所示。 圖 7 LCD液晶顯示電路 軟件設(shè)計 矩形波發(fā)生器的軟件設(shè)計包括主程序、延時子程序、系統(tǒng)初始化程序、顯示子程序、鍵盤掃描程序 和 定時器中斷子程序。其中主程序用來控制整個程序的執(zhí)行，它與各子程序緊密相聯(lián)，共同實現(xiàn) 矩形 波發(fā)生器各種功能的執(zhí)行。 主程序 主程序包括系統(tǒng)初始化及顯示程序，是一個死循環(huán)系統(tǒng)。其流程 如圖 8所示： 圖 8主程序 流程圖 開始 系統(tǒng)初始化 顯示 10Hz10kHz 連續(xù)可調(diào)矩形波發(fā)生器的設(shè)計及仿真分析 12 顯示 程序 顯示子程序流程 如圖 9所示： 圖 9 顯示子程序流程圖 定時中斷程序 本設(shè)計采用 單片機 的 定時器 0，定時器 工作方式 選擇 1 工作 方式 ，來對波形頻率進(jìn)行 控制 ，流程 如圖 10 所示 。 顯示子程序入口 分離頻率和占空比的各位數(shù)字 高位 置低電平 串口發(fā)送各位數(shù)字字型碼 軟件延時 結(jié)束 定時器 1 中斷入口 TR0=0 重裝定時初值 TR0=1 結(jié)束 圖 10 定時器中斷程序流程圖 10Hz10kHz 連續(xù)可調(diào)矩形波發(fā)生器的設(shè)計及仿真分析 13 鍵盤掃描程序 鍵盤掃描用外 部 中斷 方式 0 實現(xiàn)，采用的是線反 轉(zhuǎn) 法，鍵盤掃描 采用逐行掃描的方法。 關(guān)于鍵盤掃描程序的說明： ○ 1 頻 率可調(diào)時，占空比保持原狀不變，反之亦然，只能進(jìn)行單一變量的調(diào)節(jié) 。 ○ 2 頻率調(diào)節(jié)： 通過不同按鍵 可以進(jìn)行加 1Hz、減 1Hz、加 100Hz、減 100Hz、加1000Hz 和 減 1000Hz 操作。如果按住某個鍵不放，便會執(zhí)行連續(xù)加值或減值操作。這里的頻率 可調(diào)節(jié) 的最大值為 10000Hz， 頻率 可調(diào)節(jié) 的最小值為 10Hz。 ○ 3 占空比調(diào)節(jié)： 可進(jìn)行加 與減 操作，分別由 1 號鍵、 2 號鍵控制。要注意的是占空比的初值是 ，定義的 ZKB 為 ，故調(diào)節(jié)占空比時， ZKB 會進(jìn)行加 或者 減 操作 。 ○ 4 為了減輕單片機的工作量，在軟件設(shè)計中采取了這樣的措施，在修改參數(shù)確定后才進(jìn)行 單片機 定時器 0 初值的計算。 10Hz10kHz 連續(xù)可調(diào)矩形波發(fā)生器的設(shè)計及仿真分析 14 鍵盤中斷處理子程序流程 如圖 11 所示 ： 波形發(fā)生程序 說明：此程序截取自總程序中的一段 ，是矩形波的發(fā)生函數(shù) ，詳細(xì)程序源碼參見附件 3。 void square() //矩形波函數(shù) N Y EA=0 軟件延時消抖 外部中斷 0 入口 是否為抖動 鍵盤 掃描，得到鍵碼 查表取鍵值 i 按鍵處理 實時顯示 圖 11 鍵盤中斷處理子程序流程圖 鍵盤口初始化 EA=1 結(jié)束 10Hz10kHz 連續(xù)可調(diào)矩形波發(fā)生器的設(shè)計及仿真分析 15 { d++。 if(d=k) { P3=0xff*chh/50。 } else { P3=0x00。 } } 總 程序 參見 附件 3。 4 仿真調(diào)試 軟件調(diào)試 調(diào)試問題 系統(tǒng)軟件 調(diào)試是通過程序調(diào)節(jié)從而使電路系統(tǒng)更好的工作，以期得到更接近準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，從而使電路工作輸出更精確，更接近實際。本設(shè)計主要有以下軟件調(diào)試： ○ 1 在 對 頻率處理時，由于電路本身設(shè)計不足和外界的干擾，致使 LCD12864 顯示的頻率與用數(shù)字示波器觀察得到的頻率有一定的差別，但通過 對 數(shù)據(jù) 的 觀察和比較，發(fā)現(xiàn)了其中的誤差規(guī)律 。 ○ 2 在 D/A 轉(zhuǎn)換控制占空比的過程中，由于要取得 雙極性輸出，需要用到運算放大器 ， 因此占空比的輸出也會有誤差 。 ○ 3 延時 消除鍵抖動 ，就是說一旦發(fā)現(xiàn)有鍵按下，就延時 25ms 以后再測按鍵的狀態(tài)。這樣就避免按鍵發(fā)生抖動的那一段時間，使 CPU能可靠的讀按鍵的狀態(tài)。鍵盤掃10Hz10kHz 連續(xù)可調(diào)矩形波發(fā)生器的設(shè)計及仿真分析 16 描中應(yīng)防止誤按按鍵的情況。這種情況的發(fā)生通常是由于鍵掃描速度和鍵處理速度較快，當(dāng)某一個按下的鍵還未松開時，鍵掃描程序和鍵處理程序就執(zhí)行了。為了防止發(fā)生這種情況，在鍵掃描程序中不僅要檢測是否有按鍵按下，在有鍵按下的情況，作一次鍵處理，而且在鍵處理完畢后，還應(yīng)檢測按下的鍵是否松開，只有當(dāng)按下的鍵松開以后，程序才往下執(zhí)行。這樣每按一個鍵，只作一個鍵處理，使兩者達(dá)到同步，消除按一次按鍵有多次鍵值輸入的錯誤情況。 按鍵電壓 抖動 變化如圖 12 所示。 調(diào)試結(jié)果 軟件調(diào)試分為 Keil 程序 調(diào)試和 Proteus 仿真電路 調(diào)試兩種， 再 通過 兩種軟件 的協(xié)調(diào)調(diào)試可 得出理想 結(jié)果 。 下面通過四張軟件仿真結(jié)果圖的比較，通過按鍵改變其中某一參數(shù)而 達(dá)到 改變波形 的目的 。 LCD 液晶屏顯示的簡碼“ FZ”表示波形幅值，“ BX”表示波形，“ PL”表示 波形的 頻率，“ ZK”表示 波形的 占空比。 仿真 結(jié)果 如圖 1 115 和 16 所示 。 10Hz10kHz 連續(xù)可調(diào)矩形波發(fā)生器的設(shè)計及仿真分析 17 圖 13 頻率為 10Hz，占空比為 ，幅值為 ，周期為 圖 14 調(diào)節(jié)頻率后的 波形，頻率為 3030Hz，占空比為 ，幅值為 ,周期為 說明：通過圖 13 和圖 14 進(jìn)行比較，通過按鍵調(diào)節(jié)波形頻率，圖中頻率值由 10Hz調(diào)節(jié)至 3030Hz， 實際測試的周期值 （實際頻率值 ） 變?yōu)?（實際頻率值 ）， 其他參數(shù)保持不變， 對兩圖波形進(jìn)行比較， 波形 的頻率 發(fā)生變10Hz10kHz 連續(xù)可調(diào)矩形波發(fā)生器的設(shè)計及仿真分析 18 化。 圖 15 調(diào)節(jié)占空比后的波形，頻率為 3030Hz，占空比為 ，幅值為 說明：通過圖 14 和圖 15 進(jìn)行比較，通過按鍵調(diào)節(jié)波形 幅值 ，圖中 幅值 由 調(diào)節(jié)至 ，其他參數(shù)保持不變， 對 兩圖 波形進(jìn)行比較， 波形 的 幅值 發(fā)生變化。 圖 16 調(diào)節(jié)幅值后的波形，頻率為 3030Hz，占空比為 ，幅值為 10Hz10kHz 連續(xù)可調(diào)矩形波發(fā)生器的設(shè)計及仿真分析 19 說明：通過圖 15 和圖 16 進(jìn)行比較，通過按鍵調(diào)節(jié)波形 占空比 ，圖中 占空比 由 調(diào)節(jié)至 ，其他參數(shù)保持不變， 比較兩圖波形， 波形 的 占空比 發(fā)生變化。 整個系統(tǒng)硬件的調(diào)試有以下 三個部分 ： ○ 1 采用現(xiàn)成的單片機學(xué)習(xí)板，進(jìn)行插線連接 ，缺少的芯片自行購買，再在另外的電路板上焊接 。 ○ 2 運放 放大器 使用 的是 LM324N 芯片， D/A 轉(zhuǎn)換芯片使用 的是 DAC0832 芯片 。 ○ 3 D/A 轉(zhuǎn)換電路中，為了 保證 D/A 轉(zhuǎn)換器總線在空 閑 方式 時 為高電平， D/A轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)線和時鐘線都 應(yīng) 接上拉電阻與電源相連。 ○ 1 本設(shè)計 能產(chǎn)生 10hz10khz 的連續(xù)可調(diào)的矩形波 ，并且可通過調(diào)節(jié) 占空比、幅值、頻率等參數(shù) 。 ○ 2 輸出波形的頻率范圍為 1Hz～ 10kHz， 可以通過鍵盤進(jìn)行步進(jìn)粗調(diào)和微調(diào)頻率，通過外部中斷可同步調(diào)節(jié)頻率，具有 在低頻部分