基于51單片機(jī)的波形發(fā)生器畢業(yè)論(編輯修改稿)
2025-07-09 08:22 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 Z 的頻率，直接根據(jù)頻率值設(shè)置其定時(shí)溢出的時(shí)間，當(dāng)溢出時(shí)間達(dá)到時(shí)，將輸出管腳取反達(dá)到方波的產(chǎn)生。產(chǎn)生三角波程序思路：要產(chǎn)生峰值電壓為 5V 的三角波，一個(gè)周期需要定時(shí) 510 次，由此便可以計(jì)算出 每次定時(shí)溢出的時(shí)間，再將每次定時(shí)的電壓加權(quán)便可以達(dá)到三角波的波形；產(chǎn)生正弦波程序思路：給正弦波的一個(gè)周期設(shè)定 table 表，由 20 個(gè)數(shù)據(jù)，相當(dāng)于每個(gè)周期定時(shí) 255 次，則每次定時(shí)溢出的時(shí)間便可計(jì)算出，每個(gè)點(diǎn)的電壓加權(quán)便可得到正弦波的電壓，即，形成正弦波。 資源分配 軟、硬件設(shè)計(jì)是比不可少的，為了滿足功能和指標(biāo)的要求，資源分配為：單片機(jī)用 12MHz 晶振， P0 口與 DAC0832 相連； P1 口接矩陣按鍵，實(shí)現(xiàn)頻率、幅值以及波形的選擇； P2 口接 LCD1602 液晶顯示器，實(shí)時(shí)顯示波形的頻率、幅值、類型。 顯 示接口電路 功能：驅(qū)動(dòng) LCD 液晶顯示、掃描按鈕。 由 LCD1602 液晶顯示器和矩陣按鍵組成。當(dāng)某一按鍵按下時(shí)，掃描程序掃描到之后，通過 P2 口將數(shù)字信號發(fā)送到 LCD1602， LCD1602 液晶專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點(diǎn)陣式 LCD，其外接電壓時(shí) 5V。掃描利用軟件程序?qū)崿F(xiàn)，當(dāng)某一按鍵按下時(shí)，掃描立即檢測到，隨即調(diào)用子程序，執(zhí)行相應(yīng)的功能。其與單片機(jī)連接如圖 4 所示： 頁 13 圖 4 顯示部分電路圖 波形轉(zhuǎn)換（ D/A）電路 功能：將波形樣值得編碼轉(zhuǎn)換成模擬值，完成波形的輸出。 由一片 DAC0832 和 LF356 運(yùn) 放組成。 DAC0832 是一個(gè)具有兩個(gè)輸入數(shù)據(jù)寄存器的 8 位 DAC。目前生產(chǎn)的 DAC 芯片分為兩類，一類芯片內(nèi)部設(shè)置有數(shù)據(jù)寄存器，不需要外加電路就可以直接與微型計(jì)算機(jī)接口。另一類芯片內(nèi)沒有數(shù)據(jù)寄存器，輸出信號隨數(shù)據(jù)輸入線的狀態(tài)的變化而變化，因此不能直接與微型計(jì)算機(jī)接口，必須通過并行口與微型計(jì)算機(jī)接口。 DAC0832 是具有 20 條引線的雙列直插式 CMOS 器件，它內(nèi)部具有兩級數(shù)據(jù)寄存器，完成 8 位電流 D/A 轉(zhuǎn)換，股不需要外加電路。 DAC0832 是電流輸出型，示波器上顯示波形，通常需要電壓信號，電流信號到電壓信號的轉(zhuǎn)換可以用運(yùn)算放大器 LF356 實(shí)現(xiàn)。 單片機(jī)想 DAC0832 發(fā)送數(shù)字編碼，產(chǎn)生不同的輸出。先利用采樣定理對各種波形進(jìn)行抽樣，然后把各種采樣值進(jìn)行編碼，收到的數(shù)字量存入各個(gè)波形表，執(zhí)行程序時(shí)通過查表的方法依次取出，經(jīng)過 D/A 轉(zhuǎn)換后輸出就可以得到波形。假如 N 個(gè)點(diǎn)構(gòu)成波形的一個(gè)周期，則 DAC0832 輸出 N 個(gè)樣點(diǎn)值后，樣值點(diǎn)形成運(yùn)動(dòng)軌跡，即，一個(gè)周期。重復(fù)輸出 N 個(gè)點(diǎn)后，成為第二個(gè)周期。利用單片機(jī)的晶振控制輸出周期的速度，也就是控制輸出的波形的頻率。這樣就控制了輸出波形的及其幅值和頻率，例如：正弦波， 頁 14 取 20 個(gè)樣值點(diǎn)。具體連接 的電路圖如圖 5 所示： 圖 5D/A 轉(zhuǎn)換的電路連接圖 紅外電路 圖 6 紅外電路 紅外的工作原理： 51 單片機(jī)對遙控的解碼和我們前面所講的串口并口通信不同，他不是單純的用高電平代表 1，低電平代表 0。這一點(diǎn)大家要從思想上面轉(zhuǎn)變過來。他是發(fā)送一連串的數(shù)據(jù)幀，這個(gè)數(shù)據(jù)幀就是一連串的二進(jìn)制代碼，單片機(jī)通過區(qū)分高電平的持續(xù)時(shí)間來區(qū)別紅外編碼的。我們就以 HC6800 單片機(jī)上的紅外接頭為例來說明， 頁 15 當(dāng)高電平的脈沖寬度為 的時(shí)候單片機(jī)認(rèn)為它為 0，當(dāng)高電平的脈沖寬度為 的時(shí)候單片機(jī)認(rèn)為它為 1。單片機(jī)是通過判 斷脈沖的寬度來得到信息位為 0 還是為 1 的。當(dāng)我們按下遙控器的按鍵時(shí)，遙控器將發(fā)出如圖 2 的一串二進(jìn)制代碼，我們稱它為一幀數(shù)據(jù)。根據(jù)各部分的功能?？蓪⑺鼈兎譃?5 部分，分別為引導(dǎo)碼、地址碼、地址碼、數(shù)據(jù)碼、數(shù)據(jù)反碼。遙控器發(fā)射代碼時(shí)．均是低位在前。高位在后。由圖 2 分析可以得到．引導(dǎo)碼高電平為 4． 5ms，低電平為 4． 5ms。當(dāng)接收到此碼時(shí)．表示一幀數(shù)據(jù)的開始。單片機(jī)可以準(zhǔn)備接收 下面的數(shù)據(jù)。地址碼由 8 位二進(jìn)制組成，共 256 種．圖中地址碼重發(fā)了一次。主要是加強(qiáng)遙控器的可靠性．如果兩次地址碼不相同．則說明本幀數(shù)據(jù)有錯(cuò)．應(yīng)丟棄。不同的設(shè)備可以擁有不同的地址碼．因此。同種編碼的遙控器只要設(shè)置地址碼不同，也不會(huì)相互干擾。在同一個(gè)遙控器中．所有按鍵發(fā)出的地址碼都是相同的。數(shù)據(jù)碼為 8 位，可編碼 256 種狀態(tài)，代表實(shí)際所按下的鍵。數(shù)據(jù)反碼是數(shù)據(jù)碼的各位求反，通過比較數(shù)據(jù)碼與數(shù)據(jù)反碼．可判斷接收到的數(shù)據(jù)是否正確。如果數(shù)據(jù)碼與數(shù)據(jù)反碼之間的關(guān)系不滿足相反的關(guān)系．則本次遙控接收有誤．?dāng)?shù)據(jù)應(yīng)丟棄。在同一個(gè) 遙控器上．所有按鍵的數(shù)據(jù)碼均不相同。在圖 2 中，數(shù)據(jù)碼為十六進(jìn)制的 0CH，數(shù)據(jù)反碼為十六進(jìn)制的 0F3H(注意低位在前 )．兩者之和應(yīng)為 0FFH。 復(fù)位電路 這種復(fù)位電路的工作原理是：單片機(jī)的復(fù)位電路在剛接通電時(shí)，剛開始電容是沒有電的，電容內(nèi)的電阻很低，通電后， 5V 的電通過電阻給電容進(jìn)行充電，電容兩端的電會(huì)由 0V 慢慢的升到 4V 左右（此時(shí)間很短一般小于 秒）， RC 構(gòu)成的微分電路在上電瞬間產(chǎn)生一個(gè)微分脈沖，其寬度大于兩個(gè)機(jī)器周期， 89C51 將復(fù)位。正因?yàn)檫@樣，復(fù)位腳的電由低電位升到高電位，引起了內(nèi)部電路的復(fù) 位工作， RST 端電壓慢慢下降，降到一定電壓值以后，即為低電平，單片機(jī)開始正 常工作（這是單片機(jī)的上電復(fù)位，也叫初始化復(fù)位）；當(dāng)按下復(fù)位鍵時(shí)，電容兩端放電，電容又回到 0V 了，于是又進(jìn)行了一次復(fù)位工作（這是手動(dòng)復(fù)位原理）。 頁 16 圖 7 復(fù)位電路 外部時(shí)鐘電路 圖 3 采用 的晶振和兩個(gè) 22pf 的電容組成時(shí)鐘電路部分 圖 8 外部時(shí)鐘電路 LCD 顯示部分電路 為了節(jié)約成本，采用 1602 來作為顯示器，用獨(dú)立按鍵來控制不同的顯示，能完成基本的顯示功能。 頁 17 圖 9LCD 液晶顯示電路 電源部 分 本電源設(shè)計(jì)了兩個(gè)接口，方便不同接口的電源接入，并且在電源部分加上濾波電容，起過濾接入電源的雜波的作用 ，為了電路中得到 +12V、 12V 和 +5V 的直流工作電壓，用變壓器變壓后再通過芯片和電容設(shè)計(jì)出所需要的電路。 圖 10 電源電路 頁 18 獨(dú)立按鍵部分 圖八 為用獨(dú)立按鍵來控制不同的輸出波形 圖 11 獨(dú)立按鍵 串口通信模塊 圖中通過 MAX232 進(jìn)行 TTL 電平和 232 電平轉(zhuǎn)換，從而單片機(jī)和上位機(jī)之間通信提供通道。 圖 12 串口通信電路 通信電路的目的就是讓通信雙發(fā)的電平匹配，單片機(jī)用的 是 TTL 電平，上位機(jī)的串口用的是 232 電平。 TTL 電平的邏輯 1 的電壓范圍是 + 到 +5V，邏輯 0 的電壓范圍是 0 到 +； 232 電平的邏輯 1 的電壓范圍是 15V 到 5V,邏輯 0 的電壓范圍是 +5V 頁 19
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