【文章內(nèi)容簡介】 V i n1GND2+ 5V3U17805GNDC1++5V++9V C2圖4 固定式三端穩(wěn)壓器 圖 固定式三端穩(wěn)壓器 信號源模塊 基于 DDS 技術，用 AD9833 專用芯片 產(chǎn)生一個頻譜純凈、頻率和相位都可編程控制且穩(wěn)定性很好的 信號 ，在系統(tǒng)中直接采用單片機控制 AD9833 產(chǎn)生正弦波方波 、 方波 、三角 波 ， 如圖 所示 。 外接有源晶體振蕩器的輸出 AD9833 作為主頻時鐘， 單片機 的SPI 口采用主動工作方式，即用 SDATA 口發(fā)送數(shù)據(jù)，為了與 AD9833 的時序相配合， 單片機 的接口時鐘（ SCLK 信號）方式選擇有延時的下降沿， FSYNC 作為電路選通信號，F(xiàn)SYNC 為低電平時被選通。 顯示 鍵盤 電源 AT89S52單片機 AD9833 正弦波 方波 三角波 幅度控制 頻率控制 提高負載能力模塊 輸出 10 圖 信號源模塊原理圖 單片機最小系統(tǒng) 以 AT89S52 為控制器，組成最小單片機系統(tǒng)，單片機控制各部分協(xié)調(diào)工作。 由控制器、復位電路、時鐘電路、鍵盤輸入電路、顯示電路構成。 其中，鍵盤采用 44的矩陣式鍵盤，由 于需要顯示的信息量比較大，選用液晶顯示。 （ 1） 復位電路 復位電路是使單片機的 CPU 或系統(tǒng)中的其他部件處于某一確定的初始狀態(tài)，并從這上狀態(tài)開始工作。除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當由于程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需要按復位鍵。通常單片機復位操作有上電復位、信號復位、運行監(jiān)視復位，運行監(jiān)視有程序運行監(jiān)視和電源監(jiān)視。 ① 上電復位。上電復位是單片機上電時復位操作，保證單片機上電后立即進入規(guī)定的復位狀態(tài)。 ② 信號復位。信號復位是在單片機正常供電情況下，在復位引腳端加以復位信號而 產(chǎn)生的復位。根據(jù)不同情況有按鍵操作復位、喚醒復位、控制復位等。 ③ 系統(tǒng)運行監(jiān)視復位。系統(tǒng)監(jiān)視復位是系統(tǒng)出現(xiàn)非正常情況下復位，通常有電源監(jiān)測復位和程序運行監(jiān)視復位。電源監(jiān)測復位是在電源下降到一定電平狀態(tài)或電源未到達額定電平要求時的系統(tǒng)復位；程序運行監(jiān)視復位則是程序運行失常時的系統(tǒng)復 11 位。 在此設計中，采用了按鍵復位電路。 電路如圖 ： 復位電路工作原理 ： 上電復位要求接通電源后，單片機自動實現(xiàn)復位操作。上電瞬間 RESET 引腳獲得高電平，隨著電容的充電， 圖 復位電路圖 RERST 引腳的高 電平將逐漸下降。 RERST 引腳的高電平只要能保持足夠的時間（ 2個機器周期），單片機就可以進行復位操作。 上電與按鍵均有效的復位電路不僅在上電時可以自動復位，而且在單片機運行期間，利用按鍵也可以完成復位操作。 所以本設計選用第二種上電復位與按鍵均有效的各單位電路。 （ 2） 時鐘電路 時鐘電路用于產(chǎn)生單片機工作所需要的時鐘信號，而時序所研究的是指令執(zhí)行中各信號之間的相互關系。單片機本身就如一個復雜的同步時序電路，為了保證同步工作方式的實現(xiàn)，電路應在唯一的時鐘信號控制下嚴格地作。 單片機內(nèi)部有一個高增益反相放 大器，其輸入端為芯片引腳 XTAL1，其輸出端為引腳 XTAL2。而在芯片的外部， XTAL1 和 XTAL2 之間跨接晶體振蕩器和微調(diào)電容，從而構成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。只要在單片機的 XTAL1 和 XTAL2 引腳外接晶體振蕩器就構成了自激振蕩器并在單片機內(nèi)部產(chǎn)生時鐘脈沖信號。電容器 C1 和 C2的作用是穩(wěn)定頻率和快速起振，電容值在 5－ 30pF,典型值為 30pF。外部時鐘方式是把外部已有的時鐘信號引入到單片機內(nèi)。此方式常用于多片單片機同時工作，以便于各單片機的同步。一般要求外部信號高電平的持續(xù)時間 大于 20ns，且為頻率低于 12MHz 的方波。 時鐘振蕩電路圖如圖 ： 圖 時鐘振蕩電路 （ 3） 鍵盤電路 與通用單片機鍵盤相比，單片機應用系統(tǒng)中的鍵盤種類很多，鍵盤中按鍵數(shù)量設置依系統(tǒng)操作要求而定。單片機應用系統(tǒng)中鍵盤有獨立式和行列式兩種。 ① 獨立式鍵盤。獨立式鍵盤中，每個按鍵占用一根 I/O 口線，每個按鍵電路相對獨立。 I/O 口通過按鍵與地相連， I/O 口有上拉電阻，無鍵按下時，引腳端為高電平，有鍵按下時，引腳電平被拉低。 I/O 口內(nèi)部有上拉電阻時，外部可不接上拉電阻。 圖 鍵盤電路 12 ② 行列式鍵盤。行列式鍵盤采用行列電路結(jié)構。 在該設計中采用的是四按鍵獨立式鍵盤 ， 鍵盤電路如圖 所示： （ 4） 液晶 顯示 電路 液晶顯示器能顯示顯示各種字體的漢字，圖像，還可以自定義顯示內(nèi)容。驅(qū)動液晶顯示時，一般要將液晶的點陣分割成若干個 8*8 和 64*8 的小點陣，因為單片機的位數(shù)是 8，于是，一個 128*64 的分成 64*8,可顯示 8 行，每行 16個字符。另外，液晶電路中帶有字庫，同時還可自定義字庫，即將數(shù)字，字母，符號等顯示編碼儲存，可直接調(diào)用。其 電路 如下： 圖 液晶 顯示 電路 幅度控制模塊 在方案中 信號 幅度控制是采用 TLC7524，利用 DDS產(chǎn)生的信號電壓來調(diào)節(jié) TLC7524的參考電壓，實現(xiàn)幅度步進，滿足正弦波信號的電壓峰 峰值 Vopp 在 0～ 5V范圍內(nèi)可調(diào)，調(diào)節(jié)步進間隔為 的要求。 圖 控幅電路 1 2 3 4 5 6 7 8 910 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20J61 2 8 * 6 4 L C DVCCNC CS2NCRS RW E DB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7CS1RETLED+LEDP00P01P02P03P04P05P06P07P21P22P23P20P24P25R1710KR189.5KVCC 13 圖 放大電路原理圖 放大電路模塊 AD9833產(chǎn)生的信號源電壓只有 500mv，而 實際運用中 要求信號的電壓峰 峰值 Vopp在 0～ 5V 范圍內(nèi)可調(diào)，所以需要對 AD9833 的信號進行放大， 為了提高信號的帶寬 ， 本設計 選用高速運放 AD811， 能有效的提高 帶寬，其增益放大倍數(shù)為： Av=R3/R1=1K/100=10 倍 NC1 I N2+ I N3 V s4NC5OUT6+ V s7NC8U1A D 8 11R11 00R250R51 0KR31KV C C V C CI O U T OOUT 14 5 程序設計 系統(tǒng) 軟件 設計 軟件功能 ： 本系統(tǒng)采用 51 單片機 作為控制器 。軟件采用事件驅(qū)動的編程思想。主任務就是一個消息驅(qū)動的線程，等待鍵盤任務和其他中斷發(fā)出事件請求來完成各種功能。具體功能有：圖形化的操作界面；各個功能的切換；各種參數(shù)的設定；頻率步進等。 軟件特點 ： 利用消息驅(qū)動機制實現(xiàn)了圖形動態(tài)菜單。使操作界面更加直觀，更加人性化，操作更簡單。 主程序流程圖 主 程序流程圖如下： 開 始系 統(tǒng) 初 始 化 , 開 機 畫面待 機 顯 示 當 前 狀 態(tài) 等 待 鍵 盤 輸 入頻 率 幅 度 步 進 加 步 進 減 確 定正 弦 波 方 波 三 角 波 次 次 次 鍵 掃 , 判 按 的 次 數(shù) 圖 系統(tǒng)程序主流程圖 15 參考文獻 [1] 全國大學生電子設計競賽組委會 .2020 年全國大學生電子設計競賽試題 [2] 何立民 .MCS51 系列單片機應用系統(tǒng)設計 [M],北京：北京航空航天大學出版社，2020 [3] 李廣弟 .單片機基礎 [M],北京：北京航空航天大學出版社， 2020 [4] 胡道元 .計算機局域網(wǎng) [M],北京：清華大學出版社， 2020 [5] 劉明俊、楊壯志 .計算機控制原理與技術 [M],長沙：國防科技大學出版社， 2020 [6] 謝自美 .電子線路設計、實驗、測試 [M]，武漢：華中理工 大學出版社， 2020 [7] 余永權 .ATMEL89 系統(tǒng)Ｆ lash 單片機原理與應用 [M],北京： 電子工業(yè)出版社， 1993 16 致 謝 三年大學生活 即將 就 告一 段落 。在此 感謝養(yǎng)育我的父母 ，教育 我的老師 ，關心和幫助我的同學。感謝你們陪伴我走過這段美好的人生歷程，使我得到成長。 本次畢業(yè)設計 從方案的選擇、元器件選型到原理圖的確定，姚老師都仔細的詢問，耐心的講解， 感謝姚勝興老師從百忙之中抽出時間來指導，使我順利完成本次設計。還要感謝李祖林老師為我這次設計提出了很多 很好 的建議。 感謝 電信系為 我 們 提供的實驗條件 。 同時也感謝學校 給予硬件上的支持，忠心地祝愿學校更加繁榮發(fā)展。 最后衷心的感謝老師和曾經(jīng)幫助我的人，使我完成了本次的畢業(yè) 設計。 朱銳力 2020512 17 附 錄 附錄一： 電路原理圖 EA/VP31X119X218RESET9RD17WR16INT012INT113T014T115P101P112P123P134P145P156P167P178P0039P0138P0237P0336P0435P0534P0633P0732P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728PSEN29ALE/P30TXD11RXD10U1AT89S52VCCP00P01P02P03P04P05P06P07P20P21P22P23P24P25P26P27RETX1 X2123456789J6VCCP00P01P02P03P04P05P06P07P10P11P12P13P14P15P16P17P30P31P37P32P33P34P35P36ALEPSEN1234567891011121314151617181920J1128*64 LCDVCCVONCVOUT RSR/WEDB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7PBSRETLED+LEDP00P01P02P03P04P05P06P07P21P22P23P20R1710KR1810KVCCS17R5 200R6 1K+C5 22uFVCCRETY112MHZC133pFC233pFX1 X21122334455667788991010ISPP15RETP17P16VCCA01A12A23VSS4SDA5SCL6NC7VDD8U7 24C04VCCP30P31VCCVSSVCCNC