【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(hào)源模塊 基于 DDS 技術(shù)，用 AD9833 專用芯片 產(chǎn)生一個(gè)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(hào) ，在系統(tǒng)中直接采用單片機(jī)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(shí)鐘， 單片機(jī) 的SPI 口采用主動(dòng)工作方式，即用 SDATA 口發(fā)送數(shù)據(jù)，為了與 AD9833 的時(shí)序相配合， 單片機(jī) 的接口時(shí)鐘（ SCLK 信號(hào)）方式選擇有延時(shí)的下降沿， FSYNC 作為電路選通信號(hào)，F(xiàn)SYNC 為低電平時(shí)被選通。 顯示 鍵盤 電源 AT89S52單片機(jī) AD9833 正弦波 方波 三角波 幅度控制 頻率控制 提高負(fù)載能力模塊 輸出 10 圖 信號(hào)源模塊原理圖 單片機(jī)最小系統(tǒng) 以 AT89S52 為控制器，組成最小單片機(jī)系統(tǒng)，單片機(jī)控制各部分協(xié)調(diào)工作。 由控制器、復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、鍵盤輸入電路、顯示電路構(gòu)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(fù)位電路 復(fù)位電路是使單片機(jī)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(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需要按復(fù)位鍵。通常單片機(jī)復(fù)位操作有上電復(fù)位、信號(hào)復(fù)位、運(yùn)行監(jiān)視復(fù)位，運(yùn)行監(jiān)視有程序運(yùn)行監(jiān)視和電源監(jiān)視。 ① 上電復(fù)位。上電復(fù)位是單片機(jī)上電時(shí)復(fù)位操作，保證單片機(jī)上電后立即進(jìn)入規(guī)定的復(fù)位狀態(tài)。 ② 信號(hào)復(fù)位。信號(hào)復(fù)位是在單片機(jī)正常供電情況下，在復(fù)位引腳端加以復(fù)位信號(hào)而 產(chǎn)生的復(fù)位。根據(jù)不同情況有按鍵操作復(fù)位、喚醒復(fù)位、控制復(fù)位等。 ③ 系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)視復(fù)位。系統(tǒng)監(jiān)視復(fù)位是系統(tǒng)出現(xiàn)非正常情況下復(fù)位，通常有電源監(jiān)測(cè)復(fù)位和程序運(yùn)行監(jiān)視復(fù)位。電源監(jiān)測(cè)復(fù)位是在電源下降到一定電平狀態(tài)或電源未到達(dá)額定電平要求時(shí)的系統(tǒng)復(fù)位；程序運(yùn)行監(jiān)視復(fù)位則是程序運(yùn)行失常時(shí)的系統(tǒng)復(fù) 11 位。 在此設(shè)計(jì)中，采用了按鍵復(fù)位電路。 電路如圖 ： 復(fù)位電路工作原理 ： 上電復(fù)位要求接通電源后，單片機(jī)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。上電瞬間 RESET 引腳獲得高電平，隨著電容的充電， 圖 復(fù)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(shí)間（ 2個(gè)機(jī)器周期），單片機(jī)就可以進(jìn)行復(fù)位操作。 上電與按鍵均有效的復(fù)位電路不僅在上電時(shí)可以自動(dòng)復(fù)位，而且在單片機(jī)運(yùn)行期間，利用按鍵也可以完成復(fù)位操作。 所以本設(shè)計(jì)選用第二種上電復(fù)位與按鍵均有效的各單位電路。 （ 2） 時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)，而時(shí)序所研究的是指令執(zhí)行中各信號(hào)之間的相互關(guān)系。單片機(jī)本身就如一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為了保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號(hào)控制下嚴(yán)格地作。 單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)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(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。只要在單片機(jī)的 XTAL1 和 XTAL2 引腳外接晶體振蕩器就構(gòu)成了自激振蕩器并在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)。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(shí)鐘方式是把外部已有的時(shí)鐘信號(hào)引入到單片機(jī)內(nèi)。此方式常用于多片單片機(jī)同時(shí)工作，以便于各單片機(jī)的同步。一般要求外部信號(hào)高電平的持續(xù)時(shí)間 大于 20ns，且為頻率低于 12MHz 的方波。 時(shí)鐘振蕩電路圖如圖 ： 圖 時(shí)鐘振蕩電路 （ 3） 鍵盤電路 與通用單片機(jī)鍵盤相比，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的鍵盤種類很多，鍵盤中按鍵數(shù)量設(shè)置依系統(tǒng)操作要求而定。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中鍵盤有獨(dú)立式和行列式兩種。 ① 獨(dú)立式鍵盤。獨(dú)立式鍵盤中，每個(gè)按鍵占用一根 I/O 口線，每個(gè)按鍵電路相對(duì)獨(dú)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(shí)，引腳端為高電平，有鍵按下時(shí)，引腳電平被拉低。 I/O 口內(nèi)部有上拉電阻時(shí)，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(gòu)。 在該設(shè)計(jì)中采用的是四按鍵獨(dú)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(dòng)液晶顯示時(shí)，一般要將液晶的點(diǎn)陣分割成若干個(gè) 8*8 和 64*8 的小點(diǎn)陣，因?yàn)閱纹瑱C(jī)的位數(shù)是 8，于是，一個(gè) 128*64 的分成 64*8,可顯示 8 行，每行 16個(gè)字符。另外，液晶電路中帶有字庫(kù)，同時(shí)還可自定義字庫(kù)，即將數(shù)字，字母，符號(hào)等顯示編碼儲(chǔ)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(hào) 幅度控制是采用 TLC7524，利用 DDS產(chǎn)生的信號(hào)電壓來調(diào)節(jié) TLC7524的參考電壓，實(shí)現(xiàn)幅度步進(jìn)，滿足正弦波信號(hào)的電壓峰 峰值 Vopp 在 0～ 5V范圍內(nèi)可調(diào)，調(diào)節(jié)步進(jìn)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(hào)源電壓只有 500mv，而 實(shí)際運(yùn)用中 要求信號(hào)的電壓峰 峰值 Vopp在 0～ 5V 范圍內(nèi)可調(diào)，所以需要對(duì) AD9833 的信號(hào)進(jìn)行放大， 為了提高信號(hào)的帶寬 ， 本設(shè)計(jì) 選用高速運(yùn)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(shè)計(jì) 系統(tǒng) 軟件 設(shè)計(jì) 軟件功能 ： 本系統(tǒng)采用 51 單片機(jī) 作為控制器 。軟件采用事件驅(qū)動(dòng)的編程思想。主任務(wù)就是一個(gè)消息驅(qū)動(dòng)的線程，等待鍵盤任務(wù)和其他中斷發(fā)出事件請(qǐng)求來完成各種功能。具體功能有：圖形化的操作界面；各個(gè)功能的切換；各種參數(shù)的設(shè)定；頻率步進(jìn)等。 軟件特點(diǎn) ： 利用消息驅(qū)動(dòng)機(jī)制實(shí)現(xiàn)了圖形動(dòng)態(tài)菜單。使操作界面更加直觀，更加人性化，操作更簡(jiǎn)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(jī) 畫面待 機(jī) 顯 示 當(dāng) 前 狀 態(tài) 等 待 鍵 盤 輸 入頻 率 幅 度 步 進(jìn) 加 步 進(jìn) 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(xiàn) [1] 全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽組委會(huì) .2020 年全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽試題 [2] 何立民 .MCS51 系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) [M],北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2020 [3] 李廣弟 .單片機(jī)基礎(chǔ) [M],北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2020 [4] 胡道元 .計(jì)算機(jī)局域網(wǎng) 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X2123456789J6VCCP00P01P02P03P04P05P06P07P10P11P12P13P14P15P16P17P30P31P37P32P33P34P35P36ALEPSEN1234567891011121314151617181920J1128*64 LCDVCCVONCVOUT RSR/WEDB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7PBSRETLED+LEDP00P01P02P03P04P05P06P07P21P22P23P20R1710KR1810KVCCS17R5 200R6 1K+C5 22uFVCCRETY112MHZC133pFC233pFX1 X21122334455667788991010ISPP15RETP17P16VCCA01A12A23VSS4SDA5SCL6NC7VDD8U7 24C04VCCP30P31VCCVSSVCCNC