【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 EF 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(lèi)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(huà)段的亮或暗，另一位控制一個(gè)小數(shù)點(diǎn)的亮和暗。LED 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當(dāng)需要顯示某字符時(shí)，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(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(chēng)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顯示字符字形共陽(yáng)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(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(xiě)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(lèi)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(pán)輸入單片機(jī)LED顯示時(shí)鐘復(fù)位AT89C51D/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(pán)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(pán)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(xiě)控制端產(chǎn)生一個(gè)寫(xiě)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，XTAL2：外接晶振，產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)；10? RST：復(fù)位電路；? P0 口：鍵盤(pán)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 DAC0832。? P2 口：LED 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(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、12MHZ、24MHZ。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 XTAL1 和XTAL2，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、PSEN、P0、PPP4 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(pán)接口電路常用的鍵盤(pán)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(pán)接口，鍵盤(pán)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(pán)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(lèi)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 74LHC573 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 COE36385 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(xún)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(xún)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(lèi)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=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(gè)自變量 S2,讓其不斷地自加 1，直到加到 255 時(shí)，再求其對(duì) S2 進(jìn)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(fù)上述過(guò)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