【文章內(nèi)容簡介】 EF 的范圍為10V～+10V；??AGND：模擬信號地DGND：數(shù)字信號地 數(shù)碼顯示管 原理及分類一位 LED 顯示器由 8 個發(fā)光二極管組成，其中 7 個發(fā)光二極管 ah控制 7 個筆畫段的亮或暗，另一位控制一個小數(shù)點的亮和暗。LED 顯示器有共陰極和共陽極 2 種形式，其結(jié)構(gòu)如圖 所示。共陽極顯示器是發(fā)光二極管的陽極連接在一起，當需要顯示某字符時，只需要將共陽極端接高電平，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當需要顯示某字符時，只需要將共陰極端接低電平，ah 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字符時，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定的導通或截止，例如 a、b、c、e、f 導通，g 截止時顯示“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)顯示方式的每一個七段顯示器，需要由一個 8 位并行口控制。優(yōu)點是顯示穩(wěn)定，提高了工作效率，缺點是位數(shù)較多時顯示口隨之增加。動態(tài)顯示方式是一位一位的輪流點亮各位顯示器，對于每一位顯示器來說，每隔一段時間點亮一次。顯示器的亮度既與導通電流有關(guān)，也與點亮時間和間隔時間的比例有關(guān)。調(diào)整電流和時間參數(shù)可以實現(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 8 位口（位數(shù)據(jù)口），控制字形也需要一個 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應(yīng)關(guān)系表9顯示字符字形共陽極共陰極dpgfedcba字型碼dpgfedcba字型碼0011000000C0H001111113FH1111111001F9H0000011006H2210100100A4H010110115BH3310110000B0H010011114FH441001100199H0110011066H551001001092H011011016DH661000001082H011111017DH7711111000F8H0000011D7H881000000080H011111117FH991001000090H011011116FH第四章 單元電路的硬件設(shè)計硬件原理硬件電路的設(shè)計決定一個系統(tǒng)的的功能，是設(shè)計的基礎(chǔ)所在，而一般設(shè)計的目標：可靠，簡潔，高效，優(yōu)化，好的硬件電路可以給程序的編寫帶來極大的優(yōu)勢，同時使可以很好的提高該信號設(shè)計的精度和靈敏度，使整個系統(tǒng)工作協(xié)調(diào)有序。 硬件原理框圖對于該低頻信號發(fā)生器的設(shè)計，我們采用了以 AT89C51 單片機芯片作為核心處理器，編程實現(xiàn)各種不同類型信號的產(chǎn)生，最后通過 DA 轉(zhuǎn)換輸出到示波器。結(jié)構(gòu)簡單，思路僅僅有條，而根據(jù)設(shè)計的基本要求，我們又把其細分為不同的功能模塊，各個功能模塊相互聯(lián)系，相互協(xié)調(diào)，通過單片機程序構(gòu)成一個統(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LED顯示時鐘復位AT89C51D/A轉(zhuǎn)換放大電路波形顯示圖 硬件原理框圖 單片機 AT89C51 系統(tǒng)的設(shè)計89C51 單片機是該信號發(fā)生器的核心，具有 2 個定時器，32 個并行 I/O 口，1 個串行 I/O 口，5 個中斷源。由于本設(shè)計功能簡單，數(shù)據(jù)處理容易，數(shù)據(jù)存儲空間也足夠，因為我們采用了片選法選擇芯片，進行芯片的選擇和地址的譯碼。在單片機最小最小系統(tǒng)中，單片機從 P1 口接收來自鍵盤的信號，并通過 P0 口輸出控制信號，通過 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 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)生一個讀信號，使單片機讀入信號，如果有信號輸出，則在寫控制端產(chǎn)生一個寫信號，并通過示波器和顯示器顯示相應(yīng)的信息。單片機引腳分配如下：? XTAL1，XTAL2：外接晶振，產(chǎn)生時鐘信號；10? RST：復位電路；? P0 口：鍵盤輸出信號。具體為：、 波形選擇；、 頻率個位，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)字信號輸出輸出，外接 DAC0832。? P2 口：LED 顯示器段選碼；? P3 口： 鎖存器 74HC573 片選信號； 中斷控制； 為 74LS138 輸入信號，譯碼控制 LED 顯示器位選。 為 74LS138 片選碼。 時鐘電路單片機的時鐘信號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XTAL1 和 XTAL2 外接晶體振蕩器，構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式。由于單片機內(nèi)部有一個高增益的反相放大器，當外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩，并產(chǎn)生振動時鐘脈沖。晶振通常選用 6MHZ、12MHZ、24MHZ。本設(shè)計中時鐘電路圖如圖 ，我們選擇了 12MHZ和晶振分別接引腳 XTAL1 和XTAL2，電容 C1，C2 均選擇為 30pF，對振蕩器的頻率有穩(wěn)定作用，當頻率較大時，正弦波、方波、三角波及鋸齒波中每一點的延時時間為幾微妙，故延時時間還要加上指令時間才能獲得較大的頻率波形。 復位電路復位引腳 RST 通過一個斯密特觸發(fā)器與復位電路相連，斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，在每個機器周期的 S5P2，斯密特觸發(fā)器的輸出電平由復位電路采樣一次，然后才能得到內(nèi)部復位操作所需要的信號。復位電路通常采用上電自動復位和按鈕復位兩種方式。本設(shè)計選擇了按鍵復位如圖 ,在系統(tǒng)運行時，按一下開關(guān)，就在 RST 斷出現(xiàn)一段高電平，使圖 時鐘電路圖11器件復位。此時 ALE、PSEN、P0、PPP4 輸出高電平，RST 上輸入返回低電平以后，變退出復位狀態(tài)開始工作。圖 按鍵復位 鍵盤接口電路常用的鍵盤電路一般為矩陣式，但是對于此設(shè)計，為了方便程序的簡單化，我們采用了一般的鍵盤接口，鍵盤輸出信號。具體為：、波形選擇，其中當 =0，=0 輸出正弦波，當 =0，=1 輸出三角波，當 =1，=0輸出鋸齒波；當 =1，=1 輸出方波。；、 頻率個位，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)計選擇了 8 位共陰極數(shù)碼管如圖 ，它的 8 個發(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)動電路輸出端。當某段驅(qū)動電路的輸出端為低電平時，則該端所連接的字段導通并點亮，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，要求段驅(qū)動電路能吸收額定的段導通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導通電流來確定相應(yīng)的限流電阻。12顯示電路用于顯示信號的波形種類和信號的頻率，并且使系統(tǒng)能根據(jù)按鍵實時顯示先關(guān)信息。該系統(tǒng)中添加 74LHC573 鎖存器，用于驅(qū)動數(shù)碼顯示管，使其更易于控制，增加顯示的準確性。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輸出的是數(shù)字信號，因為要得到模擬信號的波形就必須對其進行數(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，因為外加運算放大器 OP07 使之裝換為電壓輸出。最后通過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 主函數(shù) 程序流程圖開始顯示 COE36385 秒系統(tǒng)初始化按鍵是否按下計算相關(guān)參數(shù)定時中斷查詢選擇波形送顯示端口LED 顯示波形輸出 整體簡介首先對程序初始化，先靜態(tài)顯示學號約 5 秒。再判斷若有按鍵按下，則計算相關(guān)參數(shù)，一方便利用中斷定時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。 信號頻率數(shù)據(jù)采集程序本設(shè)計將各種波形的數(shù)據(jù)通過 口和 口選擇，送往在單片機的程序儲存器里，通過改變信號的頻率的個位，十位，百位來改變這個頻率，然后計算其技術(shù)初值，開啟中斷，通過改變 D/A 轉(zhuǎn)換器輸出波形。電路較為簡單，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=tosin[s1]。P0=ss1。tp=0。} 三角波產(chǎn)生（1）產(chǎn)生三角波的原理設(shè)個自變量 S2,讓其不斷地自加 1，直到加到 255 時，再求其對 S2 進行不斷地自減一直減到 0，加減的控制利用 SS2 控制。再不斷地重復上述過程而產(chǎn)生三角波。（2）輸出波形15圖 三角波仿真波形（3）三角波程序if(P1_0==0amp。amp。P1_1==1) //三角{if(s2==255)ss2=1。if(ss2==0)s2++。if(ss2==1){s2。if(s2==0)ss2=0。}P0=s2。tp=1。} 鋸齒波