【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 1在計(jì)數(shù)溢出的那個(gè)周期的 S5P2被置位。它們的值一直到下一個(gè)周期被電路捕捉下來(lái)。然而，定時(shí)器 2 的標(biāo)志位 TF2 在計(jì)數(shù)溢出的那個(gè)周期的S2P2被置位，在同一個(gè)周期被電路捕捉下來(lái)。 表 16 中斷允許控制寄存器（ IE） （ MSB） (LSB) EA ET2 ES ET1 EX1 ET0 EX0 M1 M0 工作方式 方式說(shuō)明 0 0 0 13位定時(shí) /計(jì)數(shù)器 0 1 1 16位定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1 0 2 8位自動(dòng)重置定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1 1 3 T0為兩個(gè) 8位定時(shí) /計(jì)數(shù)器 10 EA：中斷允許總控位。 EA=0，屏蔽所有的中斷請(qǐng)求； EA=1，開(kāi)放中斷。 ET2：定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 的溢出中斷允許位 ES：串行口中斷允許位。 ET1：定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T1 的溢出中斷允許位。 EX1：外部中斷 INT1 的中斷允許位。 ET0：定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T0 的溢出中斷允許位。 EX0：外部中斷 INT0 的中斷 允許位。 信號(hào)發(fā)生器 概 述 目前，市場(chǎng)上的信號(hào)發(fā)生器多種多樣，一般按頻帶分為以下幾種： 超高頻：頻率范圍 1MHz 以上，可達(dá)幾十兆赫茲。 高頻：幾百千赫茲到幾兆赫茲。 低頻：頻率范圍為幾十赫茲到幾百千赫。 超低頻：頻率范圍為零點(diǎn)幾赫茲到幾百赫茲。 超高頻信號(hào)發(fā)生器，產(chǎn)生波形一般用 LC振蕩電路。 高頻、低頻和超低頻信號(hào)發(fā)生器，大多使用文氏橋振蕩電路，即 RC 振蕩電路，通過(guò)改變電容和電阻值，改變頻率。 用以上原理設(shè)計(jì)的信號(hào)發(fā)生器，其輸出波形一般只有兩種，即正弦波和脈沖波，其零點(diǎn)不可調(diào)。而且價(jià)格也比較貴， 一般在幾百元左右。在實(shí)際應(yīng)用中，超低頻波和高頻波一般是不用的，一般用中頻，即幾十赫茲到幾十千赫茲。用單片計(jì)算機(jī) 89S52,加上一片 DAC0808,就可以做成一個(gè)簡(jiǎn)單的信號(hào)發(fā)生器，其頻率受計(jì)算機(jī)運(yùn)行的程序的控制。我們可以把產(chǎn)生各種波形的程序，寫(xiě)在 ROM 中，裝入本機(jī)，按用戶的選擇，運(yùn)行不同的程序，產(chǎn)生不同的波形。再在 DAC0808 輸出端加上一些電壓變換電路，就完成了一個(gè)頻率、幅值、零點(diǎn)均可調(diào)的多功能信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)。這樣的機(jī)器體積小，價(jià)格便宜，耗電少，頻率適中，便于攜帶。 本論文主要研究的內(nèi)容 本設(shè)計(jì)采用 89S52及其外圍擴(kuò)展系統(tǒng)，軟件方面主要是應(yīng)用 C語(yǔ)言設(shè)計(jì)程序。系統(tǒng)以 89S52 單片機(jī)為核心，配置相應(yīng)的外設(shè)及接口電路，用 C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，組成一個(gè)多功能信號(hào)發(fā)生系統(tǒng)。該系統(tǒng)的軟件可運(yùn)行于 Windows XP 環(huán)境下，硬件電路設(shè)計(jì)具有典型性。同時(shí)，本系統(tǒng)中任何一部分電路模塊均可移植于實(shí)用開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，電路設(shè)計(jì)具有實(shí)用性。 本設(shè)計(jì)將完成以下幾個(gè)方面的工作： （ 1）選芯片，盡量滿足一般工業(yè)控制要求、以增強(qiáng)其實(shí)用性。 （ 2）原理圖設(shè)計(jì)在保證其正確的前提下，盡量 采用典型的電路設(shè)計(jì)。 （ 3）印制板設(shè)計(jì)既要精巧，又要便于擺放及測(cè)試。 （ 4）固化于單片機(jī)芯片中的軟件采用模塊設(shè)計(jì)，層次清楚，具有上電復(fù)位及初始化功能，具有很好的軟件開(kāi)發(fā)框架。 （ 5）掌握單片機(jī)仿真軟件 的使用。為此，論文包括以下內(nèi)容： Ⅰ 緒論。主要介紹單片機(jī)發(fā)展概況和信號(hào)發(fā)生器的 概述 ，為以后幾章的介紹奠定基礎(chǔ)。 11 Ⅱ 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)。本章主要考慮系統(tǒng)性能、功能和器件選擇。包括兩個(gè)主要內(nèi)容：系統(tǒng)分析和系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)。其中系統(tǒng)分析包括問(wèn)題定義、可行性研究和需求分析。問(wèn)題定義中對(duì)設(shè)計(jì)的課 題進(jìn)行定義，詳述設(shè)計(jì)環(huán)境?？尚行苑治鲋蟹謩e從經(jīng)濟(jì)可行性、元器件具備程度和對(duì)可能遇到的問(wèn)題的可解決性幾個(gè)方面論證設(shè)計(jì)是否可行。需求分析對(duì)系統(tǒng)功能要求、性能要求和運(yùn)行環(huán)境要求說(shuō)明。系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)包括算法設(shè)計(jì)、系統(tǒng)總體框圖設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)中使用的主要芯片。 Ⅲ 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。本章完成系統(tǒng)的硬件總體設(shè)計(jì)，詳細(xì)說(shuō)明了設(shè)計(jì)思路。 Ⅳ 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。本章是系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)。對(duì)系統(tǒng)按功能模塊進(jìn)行介紹。 Ⅴ 系統(tǒng)測(cè)試報(bào)告。分別對(duì)系統(tǒng)的功能測(cè)試、調(diào)試過(guò)程和系統(tǒng)的使用方法進(jìn)行介紹。 Ⅵ 總結(jié)與展望未來(lái)。 12 第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 問(wèn)題定義 基于單片機(jī)的信號(hào)發(fā)生系統(tǒng)是一個(gè)實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)，可為相關(guān)實(shí)驗(yàn)及實(shí)際應(yīng)用提供支持。本論文包括硬件系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)及 C語(yǔ)言在基本控制中的應(yīng)用。此系統(tǒng)具有的功能如下： 硬件部分 （ 1）單片機(jī)所需的平穩(wěn)電壓（電源設(shè)計(jì)177。 12V,5V）； （ 2） 8 位七段數(shù)碼動(dòng)態(tài)掃描顯示； （ 3） 2 4的 8位矩陣鍵盤(pán)； （ 4）時(shí)鐘電路與復(fù)位電路； （ 5）具有 8位精度的 D/A轉(zhuǎn)換功能； （ 6）波形產(chǎn)生與電壓變換功能； 軟件部分 （ 7）系統(tǒng)復(fù)位初始化； （ 8）鍵盤(pán)掃描與處理； （ 9）按鍵服務(wù)程序 （ 10）定時(shí)器 0中斷服務(wù)程序； （ 11）正弦波發(fā)生程序； （ 12）三角波發(fā)生程序； （ 13）方波發(fā)生程序； （ 14）鋸齒波發(fā)生程序。 系統(tǒng)可行性分析 設(shè)計(jì)環(huán)境 （ 1）硬件環(huán)境 CPU： Intel P4 顯示器： 17 寸， GF5200 顯卡、 512MB 內(nèi)存 硬盤(pán)： 80G 搭建單片機(jī)開(kāi)發(fā)環(huán)境 （ 2）軟件環(huán)境 本設(shè)計(jì)主要用 電子設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行電子線路的設(shè)計(jì)和仿真。Proteus 軟件的功能很強(qiáng)大，它不僅可以在線仿真模擬電子， 數(shù)字電子和單片機(jī)，還可以將設(shè)計(jì)直接轉(zhuǎn)換成 PCB 版圖。因此，受到眾多電子工程師的喜愛(ài)。電路原理圖的設(shè)計(jì)是仿真中的第一步，也是非常重要的一步。電路原理圖設(shè)計(jì)得好壞將直接影響到后面的工作。首先，原理圖的正確性是最基本的要求，因?yàn)樵谝粋€(gè)錯(cuò)誤的基礎(chǔ)上所進(jìn)行的工作是沒(méi)有意義的；其次，原理圖應(yīng)該布局合理，這樣不僅可以盡量避免出錯(cuò)，也便于讀圖、便于查找和糾正錯(cuò)誤；最后，在滿足正確性和布局合理的前提下應(yīng)力求原理圖的美觀。電路原理圖的設(shè)計(jì)過(guò)程可分為以下幾個(gè)步驟： ①設(shè)置電路圖紙參數(shù)及相關(guān)信息 13 根據(jù)電路圖的復(fù)雜程度設(shè)置圖紙的格式 、尺寸、方向等參數(shù)以及與設(shè)計(jì)有關(guān)的信息，為以后的設(shè)計(jì)工作建立一個(gè)合適的工作平面。 ②裝入所需要的元件 將所需的元件裝入設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，以便從中查找和選定所需的元器件。 ③設(shè)置元件 將選定的元件放置到已建立好的工作平面上，并對(duì)元件在工作平面上的位置進(jìn)行調(diào)整，對(duì)元件的序號(hào)、參數(shù)、顯示狀態(tài)等進(jìn)行定義和設(shè)置，以便為下一步的仿真工作打好基礎(chǔ)。 ④連線電路圖 利用 Proteus 所提供的各種工具、命令進(jìn)行畫(huà)圖工作，將事先放置好的元器件用具有電氣意義的導(dǎo)線、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)等連接起來(lái)，布線結(jié)束后，一張完整的電路原理圖基本完成。 ⑤調(diào)整 、檢查和修改 利用 Proteus 所提供的各種工具對(duì)前面所繪制的原理圖做進(jìn)一步的調(diào)整和修改。 ⑥補(bǔ)充完善 對(duì)原理圖做一些相應(yīng)的說(shuō)明、標(biāo)注和修飾，增加可讀性和可觀性。 ⑦仿真 這部分工作主要是對(duì)設(shè)計(jì)完成的原理圖結(jié)合 KEIL 在線仿真，調(diào)試并修改程序 。 可行性分析 （ 1）元器件的選擇及其可行性討論 根據(jù)技術(shù)指標(biāo)及系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的，經(jīng)研究芯片的選擇如下： ①主控芯片采用 ATMEL 公司的 89S52。 ②采用 的晶振器為 89S52 提供時(shí)鐘信號(hào) 。 ③穩(wěn)壓塊選用 7812 與 7805 相串聯(lián)，提供 12V 和 5V 電 壓 ,7912 產(chǎn)生 12V 電壓 。 ④對(duì)于 89S52 的 P0 口的數(shù)據(jù)采用 74LS373 進(jìn)行鎖存后經(jīng)過(guò) DAC0808 進(jìn)行 D/A轉(zhuǎn)換 。 ⑤數(shù)碼顯示器采用高亮 8位共陰極數(shù)碼管 。 ⑥ 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換器采用 DAC0808； ⑦運(yùn)放采用 LM324。 大部分的的芯片及器件都可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)購(gòu)買，所以器件的選擇完全可行。 （ 2）設(shè)計(jì)中可能存在的問(wèn)題及解決方案 —— 排除問(wèn)題的可行性討論 此設(shè)計(jì)要求最終制作出實(shí)體，因此，設(shè)計(jì)原理圖時(shí)應(yīng)著重考慮設(shè)計(jì)最終的電路板的可行性。在設(shè)計(jì)時(shí)要對(duì)每一個(gè)電路模塊仔細(xì)檢查，查閱其他書(shū)籍進(jìn)行校對(duì)，還要進(jìn) 行實(shí)物實(shí)驗(yàn)，以確保設(shè)計(jì)的可實(shí)現(xiàn)性。在最后的電路板的調(diào)試階段，需要診斷模塊程序和單片機(jī)仿真機(jī)合作進(jìn)行，從而克服調(diào)試程序本身的不可靠性，可方便地進(jìn)行調(diào)試及錯(cuò)誤診斷。以上對(duì)設(shè)計(jì)中可能遇到的較為重要的問(wèn)題進(jìn)行了分析并提出了解決方法，基本上可以解決。 （ 3）經(jīng)濟(jì)上的可行性討論 本設(shè)計(jì)是一個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，芯片的選擇在前面已經(jīng)討論，從前面的討論中可見(jiàn)芯片大部分可在網(wǎng)上找到。因此，設(shè)計(jì)費(fèi)用主要集中在購(gòu)買元器件上，而大部分的元器件又不是很貴，所以經(jīng)濟(jì)上本設(shè)計(jì)完全可行。 系統(tǒng)需求分析 14 系統(tǒng)功能要求 系統(tǒng)具 有 D/A 轉(zhuǎn)換功能，信號(hào)幅度放大功能，八位七段數(shù)碼顯示功能，上電自動(dòng)復(fù)位功能， 2 4鍵盤(pán)輸入接口。 系統(tǒng)性能要求 （ 1）系統(tǒng)的 D/A轉(zhuǎn)換功能具有 8位精度； （ 2）動(dòng)態(tài)掃描七段數(shù)碼顯示器； （ 3） 89S52 單片機(jī)時(shí)鐘信號(hào)為 ； （ 4）系統(tǒng)上電自動(dòng)復(fù)位； （ 5）系統(tǒng)具有 8位行列掃描鍵盤(pán)。 運(yùn)行環(huán)境要求 微機(jī)與實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)電路板的通訊軟件包運(yùn)行環(huán)境如下： CPU： Intel P4 顯示器： 17 寸， GF5200 顯卡、 512MB 內(nèi)存，串行通訊口； 硬盤(pán)： 80G 軟件平 臺(tái)： Windows XP 系列， ,keil. 算法設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)涉及的算法較少，將在第四章軟件設(shè)計(jì)中介紹。 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖設(shè)計(jì) 一個(gè)單片機(jī)主系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)包含有兩部分內(nèi)容：一是單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展部分設(shè)計(jì)，它包括存儲(chǔ)器擴(kuò)展和接口擴(kuò)展。存儲(chǔ)器擴(kuò)展指 EPROM、 EEPROM 和 RAM的擴(kuò)展。接口擴(kuò)展是指各接口芯片以及其他功能器件的擴(kuò)展。二是各功能模塊的設(shè)計(jì)，如信號(hào)檢測(cè)功能模塊、信號(hào)控制功能模塊、人機(jī)對(duì)話功能模塊、通訊功能模塊等，根據(jù)系統(tǒng)功能要求配置相應(yīng)的 D/A、鍵盤(pán)、顯示器等外圍設(shè)備。本機(jī)硬件設(shè)計(jì)包括兩部分，即電源部分設(shè)計(jì)和主系統(tǒng)設(shè)計(jì)。電源設(shè)計(jì)和主系統(tǒng)框圖如圖所示。 15 16 第三章 硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)包含兩部分內(nèi)容：一是系統(tǒng)擴(kuò)展，即單片機(jī)內(nèi)部的功能單元（如 ROM、 I/O、定時(shí) /計(jì)數(shù)器等）容量不能滿足應(yīng)用系統(tǒng)的要求時(shí)，必須在片外進(jìn)行擴(kuò)展，選擇適當(dāng)?shù)男酒O(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)碾娐?。二是系統(tǒng)配置，即按照 功能要求配置外圍設(shè)備如顯示器、 D/A轉(zhuǎn)換等，要設(shè)計(jì)合適的電路。系統(tǒng)的擴(kuò)展和模塊設(shè)計(jì)應(yīng)遵循下列原則： (1)盡可能選擇標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的典型電路，提高設(shè)計(jì)的成功率和結(jié)構(gòu)的靈活性。 (2)系統(tǒng)的擴(kuò)展與外圍設(shè)備配置的水平應(yīng)充分滿足應(yīng)用系統(tǒng)的功能要求。 (3)硬件結(jié)構(gòu)應(yīng)結(jié)合應(yīng)用軟件方案一并考慮。硬件結(jié)果與軟件方案會(huì)產(chǎn)生相互影響，考慮的原則是：軟件能實(shí)現(xiàn)的功能盡可能由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)，以簡(jiǎn)化硬件結(jié)構(gòu)。但必須注意，由軟件實(shí)現(xiàn)的硬件功能，其響應(yīng)時(shí)間要比直接用硬件響應(yīng)來(lái)的長(zhǎng)，而且占用 CPU 時(shí)間。所以，選擇軟件方案時(shí)，要考慮到這些因 素。 (4)可靠性及抗干擾性設(shè)計(jì)是硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)不可缺少的部分，它包括芯片、器件選擇，去耦濾波等。 (5)單片機(jī)外接電路較多時(shí)，必須考慮其驅(qū)動(dòng)能力。驅(qū)動(dòng)能力不足時(shí)，系統(tǒng)工作不可靠，解決的辦法是增加驅(qū)動(dòng)能力，增設(shè)線驅(qū)動(dòng)器或減少芯片功耗，降低總線負(fù)載。 (6)系統(tǒng)的擴(kuò)展及各功能模塊的設(shè)計(jì)在滿足系統(tǒng)功能要求的基礎(chǔ)上，應(yīng)適當(dāng)留有余地，以備將來(lái)修改、擴(kuò)展之需。 (8)在考慮硬件總體結(jié)構(gòu)的同時(shí)要注意通用性的問(wèn)題。 根據(jù)以上原則，進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)采用較為普及的 89S52 單片機(jī)作為系統(tǒng)的核心。它不但容易實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)指 標(biāo)，而且還有較好的性價(jià)比。 （ 1）程序存貯器 89S52 內(nèi)部自帶 8K 的 ROM， 512B 的 RAM，所以不需要對(duì)其擴(kuò)展存儲(chǔ)器。 （ 2）鍵盤(pán)接口 矩陣式鍵盤(pán)適用于按鍵數(shù)量較多的場(chǎng)合，系統(tǒng)采用了行列式鍵盤(pán)設(shè)計(jì)即矩陣鍵盤(pán)，用 I/O 線組成行、列結(jié)構(gòu)，按鍵設(shè)置在行列的交點(diǎn)上， 2 4 的行列結(jié)構(gòu)可構(gòu)成 8 個(gè)鍵的鍵盤(pán)。因此，在按鍵數(shù)量較多時(shí)，可以節(jié)省 I/O線。按鍵的識(shí)別方法有兩種，一種為掃描法，另一種為線反轉(zhuǎn)法。此設(shè)計(jì)采用了行列式及與之相適應(yīng)的行列掃描法。 （ 3）數(shù)碼管驅(qū)動(dòng) 本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了 89S52 的 I/O 口對(duì) 2 4鍵盤(pán)和 8位數(shù)碼 管顯示的控制。為增加對(duì)數(shù)碼管顯示器的驅(qū)動(dòng)能力及穩(wěn)定性，在它與 89S52 之間設(shè)置了提高驅(qū)動(dòng)能力的 74LS373。 （ 4） D/A 轉(zhuǎn)換 本設(shè)計(jì) D/A 轉(zhuǎn)換部分采用 DAC0808 芯片，由于它不帶鎖存器，故在使用時(shí)必須加 74LS373 進(jìn)行數(shù)據(jù)鎖存。 17 （ 5）運(yùn)算放大部分 對(duì)信號(hào)的放大部分采用 四運(yùn)放集成 芯片 LM32