【文章內(nèi)容簡介】 DAC5571簡介 DAC5571的引腳說明DAC5571的引腳說明如表23所示。表23 DAC5571的引腳說明引腳名稱描述1VOUT模擬輸出電壓2GND所有地面參考3VDD模擬供電電壓輸入4SDA串行數(shù)據(jù)輸入5SCL串行時鐘輸入6A0設(shè)備地址選擇 DAC5571的原理圖及運算方法DAC5571的原理圖及運算方法分別如圖22和圖23所示。圖22 DAC5571的工作原理圖圖23 DAC5571的工作運算方法第3章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 基于MSP430F149信號發(fā)生器構(gòu)成及工作原理信號發(fā)生器電路主要由MSP430F149系統(tǒng)、鍵盤電路、LCD1602顯示電路、DAC5571芯片、電源電路等組成。系統(tǒng)原理方框圖如圖31所示。顯示電路鍵盤電路數(shù)模轉(zhuǎn)換MSP430F149電 源 圖31系統(tǒng)原理方框圖系統(tǒng)工作原理：本系統(tǒng)采用MSP430單片機為控制核心，利用單片機內(nèi)置的DA芯片，通過按鍵中斷來邏輯選擇要輸出的波形（正弦波、方波、三角波、鋸齒波），再設(shè)置其它鍵來控制波形的復(fù)制及頻率，然后通過單片機控制顯示到LCD1602上。波形的產(chǎn)生是通過MSP430單片機執(zhí)行某一波形發(fā)生程序，向D/A轉(zhuǎn)換器的輸入端按一定的規(guī)律發(fā)生數(shù)據(jù)，從而在D/A轉(zhuǎn)換電路的輸出端得到相應(yīng)的電壓波形。在MSP430學(xué)習(xí)板的鍵盤按鍵,通過軟件編程來選擇各種波形、幅值電壓和頻率，按不同按鍵產(chǎn)生不同波形的信號。本系統(tǒng)所需要的鍵盤有8個，經(jīng)過分析覺得使用獨立式鍵盤更為合適，但是手上有現(xiàn)有的4*4矩陣鍵盤，因此使用了4*4矩陣鍵盤。連接電路如圖32所示。圖32 鍵盤模塊電路現(xiàn)在具體分析鍵盤的工作原理：—, —，—，—，并開中斷。進(jìn)入中斷子程序后進(jìn)行掃描并獲得鍵值，最后根據(jù)按鍵的不同分別跳到對應(yīng)的子程序中。在掃描的子程序中，并且行線的其他管腳上輸出高電平時，如果“K1”鍵被按下，；如果“K2”鍵被按下，；如果“K3”鍵被按下，；如果“K4”鍵被按下。通過設(shè)置一條行線的輸出就可以獲取列線上的相應(yīng)狀態(tài)，從而獲得鍵盤輸入的值。同理，依次在其他列線上輸出低電平，就可以獲取其他鍵的輸入值。通過這樣的掃描方式，可以實現(xiàn)鍵盤的輸入。LCD1602液晶顯示器的電路圖如圖32所示。本電路的功能是顯示當(dāng)前輸出的波形及該波形的幅值及頻率。指令集如表31所示。表31 LCD1602的控制指令集寫指令38H對1602進(jìn)行復(fù)位操作寫指令08H對1602進(jìn)行顯示關(guān)閉操作寫指令01H對1602進(jìn)行顯示清屏操作寫指令06H寫字符時整體不移動寫指令0cH顯示開，不開游標(biāo)，不閃爍圖32 LCD1602電路圖本DAC5571實現(xiàn)單片機的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號并輸出，電路圖如圖33所示。圖33 DAC5571電路圖本章在上一章的基礎(chǔ)上，結(jié)合MSP430單片機信號發(fā)生器的基本功能介紹了它的工作流程、硬件組成和工作原理，設(shè)計了鍵盤電路、LCD1602顯示電路、DAC5571芯片等，各電路根據(jù)需要連接到MSP430F149單片機的接口上，就構(gòu)成了一個功能強大的基于MSP430單片機的信號發(fā)生器設(shè)計。第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計信號發(fā)生器的順利工作，需要合適的軟件來協(xié)調(diào)系統(tǒng)的各個硬件組成部分，根據(jù)信號發(fā)生器系統(tǒng)的工作需要來工作，從而達(dá)到特定的功能。本章主要設(shè)計信號發(fā)生器系統(tǒng)的各個硬件組成部分的程序流程圖。 信號發(fā)生器總流程圖系統(tǒng)總程序流程圖如圖41所示。系統(tǒng)初始化后，當(dāng)有按鍵按下是就會產(chǎn)生按鍵中斷，然后按鍵掃描獲得鍵值并根據(jù)鍵值跳轉(zhuǎn)到不同的子程序，產(chǎn)生不同的波形。圖41 信號發(fā)生器的程序總流程圖 初始化程序流程圖初始化程序流程圖如圖42所示。進(jìn)入初始化階段，信號發(fā)生器的各個部分依次初始化，為后期的程序執(zhí)行做好準(zhǔn)備。圖42 初始化程序流程圖 按鍵中斷程序流程圖按鍵中斷程序流程圖如圖43所示。當(dāng)有按鍵按下是就會產(chǎn)生按鍵中斷，然后按鍵掃描獲得鍵值并根據(jù)鍵值跳轉(zhuǎn)到不同的子程序，產(chǎn)生不同的波形。圖43 按鍵中斷程序流程圖 波形產(chǎn)生程序流程圖 正弦波產(chǎn)生程序流程圖本程序的波形產(chǎn)生原理是將一個波形周期分割成n等份，每加上一個偏移量然后對輸出量求正弦值，并寫到DAC5571中，原理圖如圖44所示。圖44 正弦波程序流程圖 方波產(chǎn)生程序流程圖方波的產(chǎn)生程序是根據(jù)波形的頻率要求計算出每次幅值躍變的時間，等到定時器A的計時時間到時進(jìn)入中斷進(jìn)行一次躍變，流程圖如圖45所示。圖45 方波程序流程圖 鋸齒波產(chǎn)生程序流程圖鋸齒波的產(chǎn)生程序根據(jù)波形的頻率要求計算出每次幅值變化的時間，等到定時器A的計時時間到時進(jìn)入中斷進(jìn)行一次增值，如圖46所示。圖46 鋸齒波程序流程圖 三角波產(chǎn)生程序流程圖三角波的產(chǎn)生程序跟鋸齒波的產(chǎn)生程序是同一個原理，根據(jù)波形的頻率要求計算出每次幅值變化的時間，等到定時器A的計時時間到時進(jìn)入中斷進(jìn)行一次增值另設(shè)一個計數(shù)變量，用于判斷幅值增減的分割點，流程圖如圖47所示。圖47 三角波程序流程圖 小結(jié)本章首先設(shè)計了信號發(fā)生器系統(tǒng)程序的總流程圖，并在系統(tǒng)程序的總流程圖的框架下有序地設(shè)計了初始化程序流程圖、按鍵中斷程序流程圖、正弦波程序流程圖、方波程序流程圖、鋸齒波程序流程圖及三角波程序流程圖，并就各個部分的主要功能作了進(jìn)一步的介紹和說明。結(jié) 論信號發(fā)生器已經(jīng)成為了很多行業(yè)進(jìn)行研究測試不可或缺的工具。 本文主要介紹了信號發(fā)生器的硬件電路結(jié)構(gòu)及其中的原理。所設(shè)計的信號發(fā)生器可以產(chǎn)生正弦波、方波、鋸齒波、三角波以及每種波形的幅值及頻率的增減功能。信號發(fā)生器的產(chǎn)生的波形幅值有三種選擇（1V、2V、3V），頻率有兩種選擇（10HZ、20HZ），結(jié)合所用的MSP430F149芯片，具有低功耗的特點。波形的產(chǎn)生是通過MSP430單片機執(zhí)行某一波形發(fā)生程序，向D/A轉(zhuǎn)換器的輸入端按一定的規(guī)律發(fā)生數(shù)據(jù)，從而在D/A轉(zhuǎn)換電路的輸出端得到相應(yīng)的電壓波形。在MSP430學(xué)習(xí)板的鍵盤按鍵,通過軟件編程來選擇各種波形、幅值電壓和頻率，按不同按鍵產(chǎn)生不同波形的信號。此方案的有點是電路原理比較簡單，實現(xiàn)起來比較容易。隨著信號發(fā)生器信號整合相關(guān)技術(shù)的不斷完善，數(shù)字化、智能化、小型化的信號發(fā)生器必將為各領(lǐng)域的科學(xué)研究帶來極大的便利，信號發(fā)生器的發(fā)展前景也必將更加廣闊。致 謝短短的四年大學(xué)生活，給我提供了一個寶貴的完善自我的學(xué)習(xí)機會。在大學(xué)里學(xué)到的知識和能力將使我受益終身。我衷心感謝西安工程大學(xué)這一培育人才的沃土，衷心感謝在這片希望的土地上辛勤耕耘的園丁們，是他們的熱情關(guān)懷和無私幫助使我順利度過了這一段人生最美好、最具有意義的時光！畢業(yè)設(shè)計能夠順利的完成，首先要衷心的感謝指導(dǎo)老師景軍鋒老師，本篇論文正是在他的悉心指導(dǎo)下才得以完成的。他細(xì)致地指導(dǎo)，使我在大學(xué)的最后時光中，還能夠?qū)W到對我今后工作很有用的東西，他不惜平時自己休息的時間來給我們上課，在課上學(xué)到了很多關(guān)于單片機應(yīng)用的知識，更重要的是，我學(xué)到了許多利用單片機解決問題的方法，這對我來說是受益匪淺的。最后再一次感謝所有在畢業(yè)設(shè)計中曾經(jīng)幫助過我的良師益友和同學(xué)，以及在設(shè)計中被我引用或參考的論著的作者。參考文獻(xiàn)[1] [2] MSP430x1xx Family User39。s Guide[3] MSP430F13x14x14x1 Device Erratasheet[4] MSP430x13x, MSP430x14x, MSP430x14x1 Mixed Signal Microcontro[5] 張唏，王德銀，張晟．MSP430系列單片機實用c語言程序設(shè)計[M]．北京：人民郵電出版社，2005．[6] 沈建華，楊艷琴．MSP430系列16化超低功耗單片機原理與應(yīng)用[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2004．[7] 李智奇，白小平，陳曉龍，樊曉紅．MSP430系統(tǒng)超低功耗單片機原理與系統(tǒng)設(shè)計[M]西安電子科技大學(xué)出版社，2008．[8] 趙宏亮．一種實用任意波形信號發(fā)生器的設(shè)計[J]．儀表技術(shù)，2008(2)：14—18．[9] 清華大學(xué)電子學(xué)教研組編，閻石主編．?dāng)?shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M]．5版．北京：高等教育出版社，2006．[10] 何立民．單片機應(yīng)用技術(shù)選編[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006．[11] 許勝輝．程控波形發(fā)生器的研究[J]．武漢職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2007(5)：91—93．[12] 蔣小華，吳名歡，王文成．單片機波形發(fā)生器的設(shè)計[J]．桂林航天工業(yè)高等?？茖W(xué)校學(xué)報2008(2)：50．[13] 何立民．單片機應(yīng)用技術(shù)設(shè)計——系統(tǒng)配置與接口技術(shù)[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1995．[14] 蔣力培．單片機微機系統(tǒng)使用教程[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2004．[15] 胡大可．MSP430系列超低功耗16位單片機原理與應(yīng)用[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001．[16] 周航慈．單片機程序設(shè)計基礎(chǔ)[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2003．[17] 楊澤民，劉培興，王永丹，等．液晶顯示器原理與應(yīng)用[M]．沈陽：東北工學(xué)院出版社，2002．[18] 劉光斌，劉冬，姚志成．單片機系統(tǒng)使用抗干擾技術(shù)[M]．北京：人民郵電出版社，2003．[19] 吳少軍．實用低功耗設(shè)計——原理、器件與應(yīng)用[M]．北京：人民郵電出版社，2003．[20] 魏小龍．MSP430系列單片機接口技術(shù)及系統(tǒng)設(shè)計實例[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002．[21] 胡大可．MSP430系列單片機C語言程序設(shè)計與開發(fā)[M]．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001．[22] 林凌．新型單片機接口期間與技術(shù)[M]．西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2005．附錄一一、 硬件電路圖附錄二一、 參考程序include include include define uchar unsigned char/***************顯示模塊的定義***************/define DataDir P4DIRdefine DataPort P4OUT define Busy 0x80define CtrlDir P3DIRde