【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 方案二：利用MAX038芯片組成的電路來(lái)輸出波形。MAX038不僅精度高而且能輸出很大的頻率，它能夠產(chǎn)生較為準(zhǔn)確的正弦波、方波和三角波三種周期性波形。但是這個(gè)方案需要很高的成本且程序也很復(fù)雜。 方案三：采用傳統(tǒng)的鎖相頻率合成的方法。即通過(guò)芯片IC145152，壓控振蕩器搭接的鎖相環(huán)電路輸出穩(wěn)定性極好的正弦波，再使用過(guò)零比較器將之轉(zhuǎn)變成方波，用積分電路轉(zhuǎn)換成三角波。這種方案的頻率很穩(wěn)定，但是鎖相環(huán)技術(shù)相當(dāng)復(fù)雜，程序控制比較困難。方案四：采用分立器件組成電路，主要部件有UA741運(yùn)算放大器，電壓比較器，積分運(yùn)算電路，差分放大電路，選擇開(kāi)關(guān)，電位器和一些電容電阻組成。該方案由三級(jí)單元電路組成的，第一級(jí)單元產(chǎn)生方波，第二級(jí)單元產(chǎn)生三角波，第三級(jí)產(chǎn)生正弦波。但是這種信號(hào)發(fā)生器輸出的頻率范圍小，而且在電路設(shè)計(jì)過(guò)程中各參數(shù)設(shè)定太麻煩，并且對(duì)于頻率大小的測(cè)量往往需要通過(guò)切換硬件電路進(jìn)行的，這種操作很不方便。 方案五：利用AT89C52單片機(jī)采用程序設(shè)計(jì)方法產(chǎn)生正弦波、方波、三角波和鋸齒波四種波形。主要利用D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)變成模擬信號(hào)，濾波放大，最終在示波器上顯示出來(lái)，并通過(guò)鍵盤(pán)來(lái)進(jìn)行四種波形的選擇和頻率變化，最終輸出所需的波形的種類(lèi)及頻率。使用單片機(jī)的定時(shí)器設(shè)置定時(shí)時(shí)間，每半個(gè)周期對(duì)I/O 口取反一次，從而實(shí)現(xiàn)頻率輸出。在高頻階段，這種方案雖然存在比較大的誤差，但是編程相對(duì)簡(jiǎn)單，且容易控制。它具有體積小、價(jià)格低廉、較高性能、操作方便在低頻范圍內(nèi)穩(wěn)定性好、節(jié)能等特點(diǎn)。 方案的確定：使用專(zhuān)用的函數(shù)發(fā)生電路，如ICL8038 或MAX038，通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換調(diào)整函數(shù)發(fā)生器控制了電壓從而實(shí)現(xiàn)頻率的控制，雖然這種方案可以使頻率不斷變化，也節(jié)省了波形轉(zhuǎn)換電路，但控制電壓與頻率變化的關(guān)系不是準(zhǔn)確的線性關(guān)系，如果不加上頻率負(fù)反饋頻率就無(wú)法準(zhǔn)確穩(wěn)定，若加上頻率負(fù)反饋則將使電路變得特別復(fù)雜，穩(wěn)定度也會(huì)因此下降。并且如果需要實(shí)現(xiàn)的帶寬比較大時(shí)，就需要不斷變換振蕩電容，電路復(fù)雜程度會(huì)進(jìn)一步增大。為了避免調(diào)試?yán)щy，就不采用這種方案。綜合比較，方案五既可滿足畢業(yè)設(shè)計(jì)的基本要求又能充分滿足各種參數(shù)的需要，且電路簡(jiǎn)單，操作靈活，容易控制。單片機(jī)具有可編程性，硬件的功能描述就可以完全在軟件上實(shí)現(xiàn)，而且設(shè)計(jì)時(shí)間短，成本低，可靠性高。所以采用方案五。第三章 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 單片機(jī)是實(shí)質(zhì)就是一個(gè)集成電路芯片，采用的是超大規(guī)模集成電路的技術(shù)，它將中央處理器CPU、內(nèi)存、各種各樣的I/O口和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的能力集于一身，在工業(yè)控制領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛。單片機(jī)又被稱(chēng)為單片機(jī)微控制器，相當(dāng)于一個(gè)微型計(jì)算機(jī)，體積很小，質(zhì)量輕，為本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)和完成提供了便捷。 AT89C51的介紹本次畢業(yè)課題選擇的單片機(jī)芯片是AT89C51，AT89C51是高性能的CMOS 8位的單片機(jī)，里面含有4kb的可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀存儲(chǔ)器（PEROM）和128b的隨機(jī)存儲(chǔ)存儲(chǔ)器（RAM）。此單片機(jī)的生產(chǎn)采用非易失性以及高密度性的存儲(chǔ)技術(shù)，兼容MCS51的標(biāo)準(zhǔn)指令系統(tǒng)，機(jī)內(nèi)通用8位二進(jìn)制的中央處理器（CPU）和Flash存儲(chǔ)單元。AT89C51里面有一個(gè)反向振蕩放大器和內(nèi)部時(shí)鐘工作電路輸入端XTAL1和反向振蕩器的輸出端XTAL2，XTAL1和XTAL2共同組成了一個(gè)反向放大器，這個(gè)反向放大器內(nèi)部可以配置成一個(gè)片內(nèi)振蕩器。該反向放大器和作為反饋元件的石英晶體或者是陶瓷諧振器共同組成自激振蕩器，其中放大器的反饋回路中連接石英晶體（或者是陶瓷諧振器）以及電容C1，C2構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。雖然對(duì)于連接的電容C1，C2沒(méi)有明確的嚴(yán)格要求，但是電容的大小會(huì)對(duì)振蕩頻率的大小、振蕩器工作和溫度的穩(wěn)定性以及起振的難易程度有或多或少的影響。本次課題中我們選用的是30pF的電容。如果是采用陶瓷諧振蕩，最好選用40或者是50pF容值的電容，或者是采用外部時(shí)鐘電路也可以。如果采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動(dòng)器件，XTAL2應(yīng)該懸空。圖311 AT89C51 各引腳功能VCC（P40）：供電電壓，接+5V電源GND（P20）：接地XTAL1（P19）：?jiǎn)纹瑱C(jī)內(nèi)振蕩電路的輸入端XTAL2（P20）：?jiǎn)纹瑱C(jī)內(nèi)振蕩電路的輸出端RST/VPP（P9）：復(fù)位引腳，當(dāng)振蕩器工作時(shí)，引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)，單片機(jī)復(fù)位。ALE/PROG(P30)：地址鎖存信號(hào)輸出端PSEN(P29)：外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)EA/VPP(P31)：外部程序存儲(chǔ)器使能端，低電平時(shí)，從外部程序存儲(chǔ)器讀指令；高電平時(shí)，從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器讀指令。P0 (~）口：8位的I/O雙向口，作輸入口時(shí)，應(yīng)該先軟件置“1”。P1 (~) 口：8位的準(zhǔn)雙向I/O口線，作輸入口時(shí)，應(yīng)該先軟件置“1”。P2 (~) 口：8位的準(zhǔn)雙向I/O口線，作輸入口時(shí)，應(yīng)該先軟件置“1”。P3 (~) 口：8位的準(zhǔn)雙向I/O口線，作輸入口時(shí)，應(yīng)該先軟件置“1” 單片機(jī)最小系統(tǒng)的介紹圖312 單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖312為單片機(jī)最小系統(tǒng)，由圖可以看出單片機(jī)最小系統(tǒng)主要由電源、復(fù)位和振蕩電路組成?？梢杂猛獠糠€(wěn)定的電源給單片機(jī)最小系統(tǒng)的電源供電模塊，大約需要5V。單片機(jī)的復(fù)位電路是在單片機(jī)的復(fù)位引腳RST上外接一個(gè)電阻和一個(gè)電容，可以把電路的一個(gè)狀態(tài)初始化到一個(gè)空狀態(tài)。單片機(jī)晶振電路的主要作用是為系統(tǒng)提供基本的時(shí)鐘信號(hào)。 DC0832轉(zhuǎn)化器簡(jiǎn)介本次課題選用的D/A轉(zhuǎn)化器是DAC0832，DAC0832是采樣頻率為8位的D/A轉(zhuǎn)換器件，與微處理器兼容，芯片內(nèi)部有兩級(jí)輸入寄存器，這使得DAC0832具備雙緩沖，單緩沖和直通三種輸入方式，以便適用于各種電路的需要。D/A轉(zhuǎn)換的結(jié)果采用電流的形式輸出。此外DA芯片因?yàn)閮r(jià)格低廉，接口結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易轉(zhuǎn)換等優(yōu)點(diǎn)，在單片機(jī)的系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。 圖321：DAC0832內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖圖322：DAC0832引腳圖DAC0832引腳功能說(shuō)明：D0~D7：8位的數(shù)據(jù)輸入端1，D7為最高位。TTL為高電平時(shí)，有效時(shí)間應(yīng)該大于90ns，否則在鎖存器上數(shù)據(jù)會(huì)出錯(cuò)；IOUT1：模擬電流的輸出端口1，當(dāng)DAC寄存器中的數(shù)據(jù)全部為1時(shí)，輸出最大電流，當(dāng)DAC寄存器中的數(shù)據(jù)全部為0時(shí)，不輸出電流；IOUT2：模擬電流的輸出端口2，并且IOUT1+IOUT2=常數(shù)；VREF：反饋信號(hào)電壓的輸入端，此電壓可為正可為負(fù)，一般為+10V~10V。VREF端與D/A內(nèi)部T形電阻網(wǎng)絡(luò)相連；RFB：反饋信號(hào)的輸入端，可以直接連接到外部的運(yùn)算放大器的輸出端，改變連接在REF端外部的電阻可以調(diào)節(jié)滿量程的精度；VCC：芯片的供電電壓，電源的輸入端口，變化范圍是+5V~+15V；AGND：模擬信號(hào)的接地端；DGND：數(shù)字信號(hào)的接地端；ILE：數(shù)據(jù)鎖存寄存器允許控制信號(hào)輸入端，當(dāng)高電平時(shí)有效；CS：片選信號(hào)的輸入端，可以接通數(shù)據(jù)鎖存器，當(dāng)為低電平時(shí)有效；WR1：數(shù)據(jù)鎖存器寫(xiě)信號(hào)選通輸入線，當(dāng)脈寬大于500ns時(shí)，負(fù)脈沖有效。將ILE、CS、WR1邏輯組合，會(huì)產(chǎn)生LE1，當(dāng)LE1為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)鎖存器的狀態(tài)會(huì)隨著數(shù)據(jù)線的變化而變化，LE1變化到負(fù)的狀態(tài)時(shí)，數(shù)據(jù)鎖存；WR2：DAC寄存器寫(xiě)信號(hào)選通輸入線，當(dāng)脈寬大于500ns時(shí)，負(fù)脈沖有效。將WRXFER邏輯組合，會(huì)產(chǎn)生LE2，當(dāng)LE2為高電平時(shí)，DAC寄存器的輸出狀態(tài)會(huì)隨著寄存器的輸入而變化，LE2變化到負(fù)狀態(tài)時(shí)，數(shù)據(jù)鎖存器的內(nèi)容會(huì)變化到DAC寄存器，并開(kāi)始D/A轉(zhuǎn)換；XFER：數(shù)據(jù)傳輸控制信號(hào)的輸入端，當(dāng)脈寬大于500ns時(shí)，負(fù)脈沖有效；Rfb集成電路反饋電阻的信號(hào)輸入端，改變連接在Rfb外部的電阻值，可以調(diào)節(jié)滿量程的精度；DAC0832主要的性能參數(shù)：1. 8位的分辨率；2. 電流轉(zhuǎn)換時(shí)間為1us；3. 滿量程的誤差為正負(fù)1LSB；4. 供電電源為+5V~+15V；5. 功耗小，為200mW 8255簡(jiǎn)介331 8255引腳圖8255是可以編寫(xiě)程序的并行的I/O接口的芯片。其共有3組8位的并行I/O口，40個(gè)引腳，各口的選擇靈活多樣，通用性強(qiáng)?？梢宰鳛閱纹瑱C(jī)與多種外接設(shè)備的中間接口電路，作為連接芯片，8255必須能夠提供與主機(jī)連接的三個(gè)總線接口，就是通常所說(shuō)的地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線接口。與此同時(shí)，必須具備與外界設(shè)備能夠相連的A、B、C接口。8255的編程功能來(lái)自于它本身具有的邏輯控制功能，所以8255內(nèi)部可以分為三個(gè)結(jié)構(gòu)部分：與CPU連接的結(jié)構(gòu)部分、與外界設(shè)備連接的結(jié)構(gòu)部分、控制結(jié)構(gòu)部分。1. 引腳