【文章內容簡介】 算放大器的輸出端和輸入端之間。VREF ：參考電壓輸入端，此端可接一個正電壓，也可接一個負電壓，它決定0至255的數(shù)字量轉化出來的模擬量電壓值的幅度，VREF范圍為(+10～10)V。VREF端與D/A內部T形電阻網(wǎng)絡相連。Vcc ：芯片供電電壓，范圍為(+5~ 15)V。AGND ：模擬量地，即模擬電路接地端。DGND ：數(shù)字量地 DAC0832內部結構圖二、 DAC0832的工作方式DAC0832可處于三種不同的工作方式：（1）直通方式 ：當ILE接高電平，CS、WRWR2和XFER都接數(shù)字地時，DAC處于直通方式，8位數(shù)字量一旦到達DI7～DI0輸入端，就立即加到8位D/A轉換器，被轉換成模擬量。例如在構成波形發(fā)生器的場合，就要用到這種方式，即把要產生基本波形的數(shù)據(jù)存在ROM中，連續(xù)取出送到DAC去轉換成電壓信號。（2）單緩沖方式 ：只要把兩個寄存器中的任何一個接成直通方式，而用另一個鎖存器數(shù)據(jù)，DAC就可處于單緩沖工作方式。一般的做法是將WR2和XFER都接地，使DAC寄存器處于直通方式，另外把ILE接高電平，CS接端口地址譯碼信號，WR1接CPU的WR信號，這樣就可以通過一條MOVX指令，選中該端口，使CS和WR1有效，啟動D/A轉換。（3）雙緩沖方式 ：主要在以下兩種情況下需要用雙緩沖方式的D/A轉換。需在程序的控制下，先把轉換的數(shù)據(jù)輸入輸入緩存器，然后在某個時刻再啟動D/A轉換。這樣，可先選中CS端口，把數(shù)據(jù)寫入輸入寄存器；再選中XFER端口，把輸入寄存器內容寫入DAC寄存器，實現(xiàn)D/A轉換。在需要同步進行D/A轉換的多路DAC系統(tǒng)中，采用雙緩沖方式，可以在不同的時刻把要轉換的數(shù)據(jù)打入各DAC的輸入寄存器，然后由一個轉換命令同時啟動多個DAC轉換。先用3條輸出指令選擇3個端口，分別將數(shù)據(jù)寫入各DAC的輸入寄存器，當數(shù)據(jù)準備就緒后，再執(zhí)行一次寫操作，使XFER變低同時選通3個D/A的DAC寄存器，實現(xiàn)同步轉換[19]。 DAC0832與放大電路的電路圖第四節(jié) 系統(tǒng)顯示功能設計 本設計采用LCD1602來顯示波形的類型、幅值及頻率。LCD1602液晶顯示模塊，它可以顯示兩行，每行16個字符，采用單+5V電源供電，外圍電路配置簡單。： LCD1602芯片管腳圖LCD接口管腳功能表41引腳號符號狀態(tài)功能1Vss電源地2Vdd電源+5V3V0對比度控制端4RS輸入寄存器選擇5R/W輸入讀、寫操作6E輸入使能信號7DB0三態(tài)數(shù)據(jù)總線（LSB）8DB三態(tài)數(shù)據(jù)總線9DB三態(tài)數(shù)據(jù)總線10DB三態(tài)數(shù)據(jù)總線11DB三態(tài)數(shù)據(jù)總線12DB三態(tài)數(shù)據(jù)總線13DB三態(tài)數(shù)據(jù)總線14DB三態(tài)數(shù)據(jù)總線（MSB）15LEDA輸入背光+5V16LEDK輸入背地光LCD1602主要管腳介紹：V0：液晶顯示器對比度調整端，接地電源時對比度最高，對比度過高時會產生‘鬼影’，使用時可以通過一個10K的電位器調整對比度。RS：寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器；低電平時選擇指令寄存器。R/W：讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址；當RS為高電平R/W為高電平R/W為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。E：使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行指令。LCD1602控制指令： LCD1602有11個控制指令，如下表42所示：指令功能清屏清DDRAM和AC值歸位AC=0，光標、畫面回HOME位輸入方式設置設置光標、畫面移動方式顯示開關控制設置顯示、光標及閃爍開、關光標、畫面位移光標、畫面移動，不影響DDRAM功能設置工作方式設置（）CGRAM地址設置設置CGRAM地址。A5~A0=0~3FHDDRAM地址設置DDRAM地址設置讀BF及AC值讀忙標志BF值呵地址計時器AC值寫數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)寫入DDRAM或CGRAM內讀數(shù)據(jù)從DDRRAM或CGRAM清屏RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3 DB2DB1 DB00000000001顯示開關控制RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB00000001DCB功能：設置顯示、光標及閃爍開、關；其中：D表示顯示開關：D=1為開，D=0為關； C表示光標開關：C=1為開，C=0為關； B表示閃爍開關：B=1為開，B=0為關。光標、畫面位移RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0000001S/CR/L**功能：光標、畫面移動，不影響DDRAM其中：S/C=1:畫面平移一個字符位； S/C=0：光標平移一個字符位； R/L=1：右移；R/L=0：左移。功能設置RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB000001DLNF**功能：工作方式設置（初始化指令）其中：DL=1,8位數(shù)據(jù)接口；DL=0，四位數(shù)據(jù)接口； N=1，兩行顯示；N=0，一行顯示； F=1，5 10點陣字符；F=0，5 7點陣字符。讀寫控制時序讀寫控制時序如下表所示：RSR/WE功能00下降沿寫指令代碼01高電平讀忙標志和AC碼10下降沿寫數(shù)據(jù)11高電平讀數(shù)據(jù)： LCD與單片機的連接第五節(jié) 系統(tǒng)按鍵功能設計此次聲信號發(fā)生器采用5個按鍵與LCD1602配合使用來調節(jié)輸出信號的各個參數(shù)。5個按鍵分別賦予的意義為：“升高”鍵、“占空比降低”鍵、“頻率升高”鍵、“頻率降低”鍵，“切換波形”鍵。 LCD1602顯示內容示意圖（1） G：M——“+”鍵和“—”鍵調節(jié)輸出波形類型，改變的是mode 的值（方波 為0，三角波為1，正弦波為2）。（2） G: F——“+”鍵和“—”鍵調節(jié)輸出信號頻率，改變的是定時器的值。（3） G：A——“+”鍵和“—”鍵調節(jié)輸出信號幅值，改變的是A的值（~，）說明：按動“功能鍵”會使G的值在0、2之間循環(huán)切換。第六節(jié) 本章小結本章是本文的核心內容，其詳細地介紹了該系統(tǒng)硬件設計的具體方案，在硬件方面作了比較系統(tǒng)的闡述。包括單片機最小系統(tǒng)的設計、按鍵的設計、液晶顯示模塊的設計、D/A轉換模塊的設計等。第五章 系統(tǒng)軟件設計第一節(jié) 系統(tǒng)軟件總體設計系統(tǒng)軟件總體設計，初始化時輸出的是方波，顯示方波的幅值和頻率。通過按鍵可以選擇調節(jié)頻率還是調節(jié)幅值以及選擇輸出正弦波和三角波。： 主程序流程圖第二節(jié) 子系統(tǒng)軟件設計一、 外部中斷0本設計采用外部中斷0控制波形類型的選擇以及幅值頻率的增加，當程序檢測到外部中斷0時，執(zhí)行相應的操作。： 外部中斷0程序流程 二、 外部中斷1本設計采用外部中斷1控制波形類型的選擇以及幅值頻率的減小，當程序檢測到外部中斷1時，執(zhí)行相應的操作。： 外部中斷0程序流程三、 定時器0本設計采用定時器0來控制波形頻率的改變，通過裝初值來改變定時從而改變頻率。： 定時器0程序流程第三節(jié) 本章小結本章詳細地介紹了該系統(tǒng)的軟件上的設計，對第一節(jié)是軟件上總體的設計，第二節(jié)在外部中斷和內部中斷以及定時器的設計上做了詳細的介紹。并畫出了詳細的流程圖，使人看的更加清晰明白。第六章 系統(tǒng)功能測試第一節(jié) 系統(tǒng)軟件上的調試仿真為了證明電路圖沒有錯誤，我們使用porteus軟件對我們設計的電路圖進行仿真， 仿真電路圖仿真中我們接一個示波器對波形進行觀察和調試，產生4種波形，分別是正弦波、方波、鋸齒波、三角波，這里取正弦波和方波的波形，： 仿真產生的正弦波 仿真產生的方波，我們得到了所要的波形，說明本次設計的電路沒有錯。在進行仿真的時候，產生的波形可能會受到干擾，產生干擾的因素有以下幾個方面：數(shù)據(jù)采集誤差加大。控制狀態(tài)失靈。數(shù)據(jù)受干擾發(fā)生變化。程序運行失常。為保證系統(tǒng)可靠工作，必須創(chuàng)造一個良好的外部環(huán)境采取屏蔽措施、遠離產生強電場干擾的設備；加強通風以降低環(huán)境溫度；安裝緊固以防振動等。第二節(jié) 系統(tǒng)硬件的調試第三節(jié) 調試的過程和出現(xiàn)的問題分析系統(tǒng)的抗干擾是系統(tǒng)可靠性的重要方面。一個系統(tǒng)的正確與否，不僅取決于系統(tǒng)的設計思想和方法，同時還取決于系統(tǒng)的抗干擾措施，不然勢必會出現(xiàn)原理正確而系統(tǒng)穩(wěn)定性差，甚至不能實施，使得耗費了大量錢財和時間研制出來的控制系統(tǒng)成為一種擺設，電腦變成了“煩惱”。正因如此，抗干擾技術的研究越來越引起大家的高度重視。 　　由于單片機控制系統(tǒng)應用系統(tǒng)的工作環(huán)境往往是比較惡劣和復雜的，其應用的可靠性、安全性就成為一個非常突出的問題。單片機控制系統(tǒng)應用必須長期穩(wěn)定、可靠地運行，否則將導致控制誤差加大，嚴重時會使系統(tǒng)失靈，甚至造成巨大的損失。 　　影響單片機控制系統(tǒng)應用的可靠、安全運行的主要因素是來自系統(tǒng)內部和外部的各種電氣干擾，以及系統(tǒng)結果設計、元器件選擇、安裝、制造工藝和外部環(huán)境條件等。這些因素對控制系統(tǒng)造成的干擾后果主要表現(xiàn)在下述幾個方面。 　?。?）數(shù)據(jù)采集誤差加大。干擾侵入單片機控制系統(tǒng)測量單元模擬信號的輸入通道，疊加在有用信號之上，會使數(shù)據(jù)采集誤差加大，特別是當傳感器輸出弱信號時干擾更加嚴重。 　　（2）控制狀態(tài)失靈。微機輸出的控制信號常依賴某些條件的狀態(tài)輸入信號和這些信號的邏邏輯處理結果。若這些輸入的狀態(tài)信號受到干擾，引入虛假狀態(tài)信號，將導致輸出控制誤差加大，甚至控制失常。 　?。?）數(shù)據(jù)受干擾發(fā)生變化。單片機控制系統(tǒng)中，由于RAM存儲器是可以讀/寫的，故在干擾的侵害下，RAM中的數(shù)據(jù)有可能被竄改。在單片微機系統(tǒng)中，程序及表格、常數(shù)存于程序存儲器中，避免了這些數(shù)據(jù)受到干擾破壞，但對于內RAM、外擴RAM中的數(shù)據(jù)都有可能受到外界干擾而變化。根據(jù)干擾竄入的途徑、受干擾數(shù)據(jù)的性質不同，系統(tǒng)受損壞的情況也不同．有的造成數(shù)據(jù)誤差．有的使控制失靈，有的改變程序狀態(tài)，有的改變某些部件（如定時器/計數(shù)器，串行口等）的工作狀態(tài)等。 　?。?）程序運行失常。單片機控制系統(tǒng)中程序計數(shù)器的正常工作，是系統(tǒng)維持程序正常運行的關鍵所在。如果外界干擾導致計數(shù)器的值改變，破壞了程序的正常運行。由于受到干擾后計數(shù)器的值是隨機的，因而導致程序混亂。通常的情況是程序將執(zhí)行一系列毫無意義的指令，最后進入死循環(huán)，這將使輸出嚴重混亂或系統(tǒng)失靈。 　　單片機控制系統(tǒng)應用的可靠性技術涉及到生產過程的方方面面，不僅與設計、制造、檢檢驗、安裝、維護有關，還與生產管管理、質量監(jiān)控體系、使用人員的專業(yè)水平與素質有關。這里主要是從技術角度分析提高系統(tǒng)可靠性的最常用方法。導致系統(tǒng)運行不穩(wěn)定的內部因素主要有以下三點： 　?。?）元器件本身的性能與可靠性。元器件是組成系統(tǒng)的基本單元，其特性好壞與穩(wěn)定性直接影響整系統(tǒng)性能與可靠性。因此，在可靠性設計當中，首要的工作是精選元器件，使其在長期穩(wěn)定性、精度等級方面滿足要求。隨著微電子技術的發(fā)展，電子元器件的可靠性不斷提高，現(xiàn)在小功率晶體管及中小規(guī)模IC芯片的實際故障大約為10109/h。這為提高系統(tǒng)性能與可靠性提供了很好的基礎。 　?。?）系統(tǒng)結構設計。包括硬件電路結構和運行軟件設計。電路設計中要求元器件或線路布局合理以消除元器件之間的電磁耦合相互干擾，優(yōu)化的電路設計也可以消除或削弱外部干擾對整個系統(tǒng)的影響，如去耦電路、平衡電路等。同時也可以采用冗余結構，也稱容錯技術或故障掩蓋技術，它是通過增加完成同一功能的并聯(lián)或備用單元〔包括硬件單元或軟件單元〕數(shù)目來提高系統(tǒng)可靠性的一種設計方法。當某些元器件發(fā)生故障時也不影響整個系統(tǒng)的運行。對于消減外部電磁干擾，可采用電磁兼容設計，目的是提高單片機系統(tǒng)在電磁環(huán)環(huán)境中的適應性，即能保持完成規(guī)定功能的能力。常用的抗電磁干擾的硬件措施有濾波技術、去耦電路、屏蔽技術、接地技術等。 　　軟件是微機系統(tǒng)區(qū)別于其它通用電子設備的獨到之處，通過合理編制軟件可以進一步提高系統(tǒng)運行的可靠性。常用的軟件措施主要有：一是信息冗余技術，對單片機控制系統(tǒng)應用而言，保持信號信息和重要數(shù)據(jù)是提高可靠性的主要方面。為防止系統(tǒng)故障等原因而丟失信息，常將重要數(shù)據(jù)或文件多重化，復制一份或多份拷貝，并存于不同空間，一旦某一區(qū)間或某一備份被破壞，則自動從其它部分重新復制，使信息得以恢復。二是時間冗余技術，為提高單片機控制系統(tǒng)應用的可靠性，可采用重復執(zhí)行某一操作或某一程序，并將執(zhí)行結果與前一次結果進行比較對照來確認系統(tǒng)工作是否正常。只有當兩次結果相同時，才被認可，并進行下一步操作。 　　若兩次結果不相同，可再次重復執(zhí)行一次，當?shù)谌谓Y果與前兩次之中的一次相同時，則認為另一結果是偶然故障引起的，應剔除。若三次結果均不相同，則初步判定為硬件永久性故障，需進一步檢查。這種辦法是用時間為代價來換取可靠性，稱為時間冗余技術，也稱為重復檢測技術。三是故障自動檢測與診斷技術，對于復雜系統(tǒng)，為了保證能及時檢測出有故障裝置或單元模塊，以便及時