【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 7 ? 低功耗， 20m W。 DAC0832 引腳功能簡(jiǎn)介 ? D0～ D7： 8 位數(shù)據(jù)輸入線， T TL 電平，有效時(shí)間應(yīng)大于 90ns(否則鎖存器的數(shù)據(jù)會(huì)出 錯(cuò) )； ? ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號(hào)輸入線，高電平有效； ? CS：片選信號(hào)輸入線（選通數(shù)據(jù)鎖存器 ），低電平有效； ? WR1：數(shù)據(jù)鎖存器寫選通輸入線，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于 500ns）有效。由 ILE ? CS、 W R 1 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， LE 1 的負(fù)跳變時(shí)將輸入數(shù)據(jù)鎖存； ? XFER：數(shù)據(jù)傳輸控制信號(hào)輸入線，低電平有效，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于 500ns）有效； ? WR2： D AC 寄存器選通輸入線，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于 500ns）有效。 ? IOUT 1：電流輸出端 1，其值隨 DAC 寄存器的內(nèi)容線性變化； ? IOUT 2：電流輸出端 2， 其值與 IOUT 1 值之和為一常數(shù)； ? Rfb：反饋信號(hào)輸入線，改變 Rfb 端外接電阻值可調(diào)整轉(zhuǎn)換滿量程精度； ? Vcc：電源輸入端， V cc 的范圍為 +5V～ +15V； ? VRE F：基準(zhǔn)電壓輸入線， V RE F 的范圍為 10V～ +10V； ????AGND：模擬信號(hào)地 DGND：數(shù)字信號(hào)地 數(shù)碼顯示管 原理及分類 一位 LED 顯示器由 8 個(gè)發(fā)光二 極管組成， 其中 7 個(gè)發(fā)光二極管 ah 控制 7 個(gè)筆畫段的亮或暗，另一位 控制一個(gè)小數(shù)點(diǎn)的亮和暗。 L ED 顯示 器有共陰極和共陽(yáng)極 2 種形式，其 結(jié)構(gòu)如圖 所示。共陽(yáng)極顯示器 是發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接 在一起，當(dāng)需要顯示某字符時(shí)，只 需要將共陽(yáng)極端接高電平， ah 中 外形結(jié)構(gòu) 共陰極 圖 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖 共陽(yáng)極 某些位接低電平即可。 共陰極顯示 器是發(fā)光二極管的陰極連接在一起， 8顯 示 字 符 字 形 共陽(yáng)極 共陰極 dp g f e d c b a 字 型 碼 dp g f e d c b a 字 型 碼 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 C0H 0 0 1 1 1 1 1 1 3FH 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 F9H 0 0 0 0 0 1 1 0 06H 2 2 1 0 1 0 0 1 0 0 A4H 0 1 0 1 1 0 1 1 5BH 3 3 1 0 1 1 0 0 0 0 B0H 0 1 0 0 1 1 1 1 4FH 4 4 1 0 0 1 1 0 0 1 99H 0 1 1 0 0 1 1 0 66H 5 5 1 0 0 1 0 0 1 0 92H 0 1 1 0 1 1 0 1 6DH 6 6 1 0 0 0 0 0 1 0 82H 0 1 1 1 1 1 0 1 7DH 7 7 1 1 1 1 1 0 0 0 F8H 0 0 0 0 0 1 1 D7H 8 8 1 0 0 0 0 0 0 0 80H 0 1 1 1 1 1 1 1 7FH 9 9 1 0 0 1 0 0 0 0 90H 0 1 1 0 1 1 1 1 6FH 當(dāng)需要顯示某字符時(shí)，只需要將共陰極端接低電平， a h 中某些位接高電平即可。 顯示器的工作方式 顯示器的工作方式分為靜態(tài)顯示方式和動(dòng)態(tài)顯示方式兩種。 靜態(tài)顯示方式就是顯示器在顯示一個(gè)字符時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定的導(dǎo)通或截 止，例如 a、 b、 c、 e、 f 導(dǎo)通， g 截止時(shí)顯示 “0”，這種使顯示器顯示字符的字形數(shù)據(jù) 常稱為 段數(shù)據(jù)。靜態(tài)顯示方式的每一個(gè)七段顯示器，需要由一個(gè) 8 位并行口控制。優(yōu)點(diǎn) 是顯示穩(wěn)定，提高了工作效率，缺點(diǎn)是位數(shù)較多時(shí)顯示口隨之增加。 動(dòng)態(tài)顯示方式是一位一位的輪流點(diǎn)亮各位顯示器，對(duì)于每一位顯示器來(lái)說(shuō)，每隔一 段時(shí)間點(diǎn)亮一次。顯示器的亮度既與導(dǎo)通電流有關(guān)，也與點(diǎn)亮?xí)r間和間隔時(shí)間的比例有 關(guān)。調(diào)整電流和時(shí)間參數(shù)可以實(shí)現(xiàn)亮度較高較穩(wěn)定的顯示，如顯示器的位數(shù)不大于 8 位， 則控制顯示 器公共極的電位只需要一個(gè) 8 位口（位數(shù)據(jù)口），控制字形也需要一個(gè) 8 位口（段數(shù)據(jù) 口）。 顯示管字型碼 要使 顯示管顯示不同的數(shù)字或者字符，需要使端口輸出相應(yīng)的字型碼，顯示器的字形 與字碼關(guān)系如表 ： 表 顯示器字形與字型碼對(duì)應(yīng)關(guān)系表 9 第四章 單元電路的硬件設(shè)計(jì) 硬件原理硬件電路的設(shè)計(jì)決定一個(gè)系統(tǒng)的的功能，是設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)所在，而一般設(shè)計(jì) 的目標(biāo)：可靠，簡(jiǎn)潔，高效，優(yōu)化，好的硬件電路可以給程序的編寫帶來(lái)極大的優(yōu)勢(shì)， 同時(shí)使可以很好的提高該信號(hào)設(shè)計(jì)的精度和靈敏度，使整個(gè)系統(tǒng)工作協(xié)調(diào)有序。 硬件原理框圖 對(duì)于該低頻信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)，我們采用了以 AT89C51 單片機(jī)芯片作為核心處理器， 編程實(shí)現(xiàn)各種不同類型信號(hào)的產(chǎn)生，最后通過(guò) DA 轉(zhuǎn)換輸出到示波器。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，思路 僅僅有條，而根據(jù)設(shè)計(jì)的基本要求，我們又把其細(xì)分為不同的功能模塊，各個(gè)功能模塊 相互聯(lián)系，相互協(xié)調(diào)，通過(guò)單片機(jī)程序構(gòu)成一個(gè)統(tǒng)一的整體，其整體電路原理框圖如圖 所示： 鍵盤 輸入 單片機(jī) LED 顯示 時(shí)鐘 復(fù)位 AT89C51 D/A 轉(zhuǎn)換 放大 電路 波形 顯示 圖 硬件原理框圖 單片機(jī) AT89C51 系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 89C51 單片機(jī)是該信號(hào)發(fā)生器的核心，具有 2 個(gè)定時(shí)器， 32 個(gè)并行 I/O 口， 1 個(gè)串 行 I/O 口， 5 個(gè)中斷源。由于本設(shè)計(jì)功能簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)處理容易，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間也足夠， 因?yàn)槲覀儾捎昧似x法選擇芯片，進(jìn)行芯片的選擇和地址的譯碼。 在單片機(jī)最小最小系 統(tǒng)中，單片機(jī)從 P1 口接收來(lái)自鍵盤的信號(hào)，并通過(guò) P0 口輸出 控制信號(hào)，通過(guò) DA 轉(zhuǎn)換芯片最終由示波器顯示輸出波形， P2 控制顯示器段選碼， P3 口 通過(guò) 74LS138 譯碼器控制位選碼，輸出顯示信息。如果有鍵盤按下，則在 控制器端產(chǎn)生一個(gè)讀信號(hào)，使單片機(jī)讀入信號(hào)，如果有信號(hào)輸出，則在寫控制端產(chǎn)生一 個(gè)寫信號(hào)，并通過(guò)示波器和顯示器顯示相應(yīng)的信息。 單片機(jī)引腳分配如下： ? XTAL1， XT AL 2：外接晶振，產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)； 10 ? RST：復(fù)位電路； ? P0 口：鍵盤輸出信號(hào)。具體為： 、 波形選擇； 、 、 頻率個(gè) 位，十位，百位調(diào)節(jié)； 頻率加減控制； 跳出循環(huán)。 ? P1 口： 8 位數(shù)字信號(hào)輸出輸出，外接 DAC 0832。 ? P2 口： LE D 顯示器段選碼； ? P3 口： 鎖存器 74HC573 片選信號(hào)； 中斷控制； 為 74LS138 輸入 信號(hào)，譯碼控制 LED 顯示器位選。 為 74LS138 片選碼。 時(shí)鐘電路 單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩和外部振蕩方式。在引 腳 XTAL 1 和 XTAL 2 外接晶體振蕩器，構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式。由于單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)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(dòng)時(shí)鐘脈沖。晶振通常選 用 6MHZ、 12M HZ、 24M H Z。 本設(shè)計(jì)中時(shí)鐘電路圖如圖 ，我們選擇了 12MHZ和晶振分別接引腳 XTAL 1 和 XTAL 2， 電容 C1， C2 均選擇為 30pF，對(duì)振蕩器的頻率有穩(wěn)定作用，當(dāng)頻率較大時(shí)，正弦波、方 波、三角波及鋸 齒波中每一點(diǎn)的延時(shí)時(shí)間為幾微妙，故延時(shí)時(shí)間還要加上指令時(shí)間才能獲得較大的 頻率波形。 復(fù)位電路 復(fù)位引腳 RST 通過(guò)一個(gè)斯密特觸發(fā)器與復(fù)位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來(lái)抑制噪聲， 在每個(gè)機(jī)器周期的 S5P2，斯密特觸發(fā)器的輸出電平由復(fù)位電路采樣一次，然后才能得到 內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號(hào)。復(fù)位電路通常采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。本 設(shè)計(jì)選擇了按鍵復(fù)位如圖 , 在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，按一下開(kāi)關(guān)，就 在 RST 斷出現(xiàn)一段高電平，使 圖 時(shí)鐘電路圖 11 器件復(fù)位。此時(shí) ALE、 PSE N、 P0、 P P P4 輸出高電平， RST 上輸入返回低電平以后，變退出復(fù)位狀態(tài)開(kāi)始工作。 圖 按鍵復(fù)位 鍵盤接口電路 常用的鍵盤電路一般為矩陣式，但是對(duì)于此設(shè) 計(jì)，為了方便程序的簡(jiǎn)單化，我們采用了一般的 鍵盤接口，鍵盤輸出信號(hào)。具體為： 、 波形選擇，其中當(dāng) =0， =0 輸出正弦波， 當(dāng) =0， =1 輸出三角波，當(dāng) =1， =0 輸出鋸齒波；當(dāng) =1， =1 輸出方波。； 、 、 頻率個(gè)位，十位，百位調(diào)節(jié)； 頻 率加減控制； 跳出循環(huán)。 圖 鍵盤接口電路 LED 顯示電路 本設(shè)計(jì)選擇了 8 位共陰極數(shù)碼管如圖 ， 它的 8 個(gè)發(fā)光二極管的陰極（二極管正 端）連接在一起，通常公共陰極接低電平電平，其它管腳接段驅(qū)動(dòng)電路輸出端。當(dāng)某段 驅(qū)動(dòng)電路的輸出端為低電平時(shí)，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同 組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時(shí)，要求段驅(qū)動(dòng)電路能吸收額定的段導(dǎo)通電流，還需 根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來(lái)確定相應(yīng)的限流電阻。 12 顯示電路用于顯示信號(hào)的波形種類和信號(hào)的頻率，并且使系統(tǒng)能根據(jù)按鍵實(shí)時(shí)顯示 先關(guān)信息。該系統(tǒng)中添加 74LHC 573 鎖存器，用于驅(qū)動(dòng)數(shù)碼顯示管，使其更易于控制， 增加顯示的準(zhǔn)確性。使用 74LS138 譯碼器，利用 控制數(shù)碼管的位選。 圖 極數(shù)碼管顯示電路 數(shù)、模轉(zhuǎn)換及放 大電路 由于單片機(jī)輸出的是數(shù)字信號(hào)，因?yàn)橐玫侥M信號(hào)的波形就必須對(duì)其進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn) 換。我們采用了 DAC0832 數(shù)模轉(zhuǎn)換器，該芯片具由 8 位輸入鎖存器、 8 位 DAC 寄存器、 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換器及轉(zhuǎn)換控制電路四部分構(gòu)成。由于其輸出為電流輸出，因?yàn)橥饧舆\(yùn)算放 大器 OP07 使之裝換為電壓輸出。最后通過(guò)示波器顯示輸出的波形。 圖 D/A 轉(zhuǎn)換電路 13 第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 主函數(shù) 程序流程圖 開(kāi)始 顯示 COE 36 3 85 秒 系統(tǒng)初始化 按鍵是否按下 計(jì)算相關(guān)參數(shù) 定時(shí)中斷 查詢選擇波形 送顯示端口 LED 顯示 波形輸出 整體簡(jiǎn)介 首先對(duì)程序初始化，先靜態(tài)顯示學(xué)號(hào)約 5 秒。再判斷若有按鍵按下，則計(jì)算相關(guān)參 數(shù)，一方便利用中斷定時(shí)和查詢查表輸出波形，另一方便送段選口和位選口數(shù)據(jù)使 LED 顯示相關(guān)波形類型和頻率，最后反饋回去構(gòu)成循環(huán)，判斷按鍵相關(guān)信息。 信號(hào)頻率數(shù)據(jù)采集程序 本設(shè)計(jì)將各種波形的數(shù)據(jù)通過(guò) 口和 口選擇，送往在單片機(jī)的程序儲(chǔ)存器 里，通過(guò)改變信號(hào)的頻率的個(gè)位，十位，百位來(lái)改變這個(gè)頻率 ，然后計(jì)算其技術(shù)初值， 開(kāi)啟中斷，通過(guò)改變 D/A 轉(zhuǎn)換器輸出波形。電路較為簡(jiǎn)單，成本較低。 14 正弦波產(chǎn)生 （ 1）輸出波形 圖 正弦波仿真波 （ 2）程序如下： 形 if(P1_0==0amp。amp。 P1_1==0) //正弦 { s1++。 ss1=tos in[s1]。 P0=ss1。 tp=0。 } 三角波產(chǎn)生 （ 1）產(chǎn)生三角波的原理