【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 規(guī)定值，并將程序計(jì)數(shù)器設(shè)置為“ 0000H”。復(fù)位信號(hào)結(jié)束后， CPU 從程序存儲(chǔ)器“ 0000H”處開(kāi)始執(zhí)行程序。89S51 為高電平復(fù)位，一般有 3 種復(fù)位方法。 ⅰ 上電復(fù)位。接通電源時(shí) ⅱ 手動(dòng)復(fù)位。設(shè)置一個(gè)復(fù)位按鈕，當(dāng)操作者按下按鈕時(shí)產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號(hào)。 ⅲ 自動(dòng)復(fù)位。設(shè)計(jì)一個(gè)復(fù)位電路，當(dāng)系統(tǒng)滿足某一條件時(shí)自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號(hào)。 圖 34 為最簡(jiǎn)單的上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位方法。 圖 34 89S51 的復(fù)位電路 整個(gè) PEROM 陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào) 組合，并保持 ALE 管腳處于低電平 10ms 來(lái)完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫(xiě)“ 1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 89S51 10 此外， AT89S51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下， CPU 停止工作。但 RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存 RAM 的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。 各部分電路原理 DAC0832 芯片原理 ①管腳功能介紹（如圖 35 所示） 圖 35 DAC0832 管腳圖 (1) D7～ D0： 8 位的數(shù)據(jù)輸入端， D7 為最高位。 (2)IOUT1：模擬電流輸出端 1。 (3) IOUT2：模擬電流輸出端 2，當(dāng) DAC 寄存器中數(shù)據(jù) 全為 1 時(shí)，輸出電流最大，當(dāng) DAC 寄存器中數(shù)據(jù) 全為 0時(shí)，輸出電流為 0， IOUT2與 IOUT1的和為一個(gè)常數(shù)，即 IOUT1＋ IOUT2＝常數(shù)。 (4) Rfe：反饋電阻引出端， DAC0832 內(nèi)部已經(jīng)有反饋電阻，所以 Rfe 端可以直接接到外部運(yùn)算放大器的輸出端，這樣相當(dāng)于將一個(gè)反饋電阻接在運(yùn)算放大器的輸出端和輸入端之間。 (5) Vref：參考電壓輸入端，此端可接一個(gè)正電壓，也可接一個(gè)負(fù)電壓，它決定 0至 255 的數(shù)字量轉(zhuǎn)化出來(lái)的模擬量電壓值的幅度， VREF范圍為 (+10～ 10)V。 VREF端與 D/A 內(nèi)部 T 形電阻網(wǎng)絡(luò)相連。 (6) Vcc：芯片供電電壓，范圍為 (+5~ 15)V。 (7) GND（ 3 腳）：模擬量地，即模擬電路接地端。 (8) GND（ 10 腳）：數(shù)字量地。 當(dāng) WR2 和 XFER 同時(shí)有效時(shí)， 8位 DAC 寄存器端為高電平“ 1”，此時(shí) DAC 寄存器的輸出端 Q 跟隨輸入端D 也就是輸入寄存器 Q 端的電平變化；反之，當(dāng)端為低電平“ 0”時(shí)，第一 級(jí) 8 位輸入寄存器 Q 端的狀態(tài)則鎖存到第二級(jí) 8 位 DAC 寄存器中，以便第三級(jí) 8 位 DAC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行 D/A轉(zhuǎn)換。 一般情況下為了簡(jiǎn)化接口電路，可以把和直接接地，使第二級(jí) 8位 DAC 寄存器的輸入端到輸出端直通，只有第一級(jí) 8 位輸入寄存器置成可選通、可鎖存的單緩沖輸入方式。 特殊情況下可采用雙緩沖輸入方式，即把兩個(gè)寄存器都分別接成受控方式 制作低頻信號(hào)發(fā)生器有許多方案：主要有單緩沖方式，雙緩沖方式和直通方式。 單緩沖方式具有適用于只有一路模擬信號(hào)輸出或幾路模擬信號(hào)非同步輸出的情形的優(yōu)點(diǎn)，但是電路線 11 路連接比較簡(jiǎn)單。而雙緩沖方式 適用于在需要同時(shí)輸出幾路模擬信號(hào)的場(chǎng)合，每一路模擬量輸出需一片DAC0832 芯片，構(gòu)成多個(gè) DAC0832 同步輸出電路，程序簡(jiǎn)單化，但是電路線路連接比較復(fù)雜。根據(jù)以上分析，我們的課題選擇了單緩沖方式使用方便，程序簡(jiǎn)單，易操作。 ②工作原理 DAC0832 主要由 8 位輸入寄存器、 8 位 DAC 寄存器、 8位 D/A 轉(zhuǎn)換器以及輸入控制電路四部分組成。 8 位輸入寄存器用于存放主機(jī)送來(lái)的數(shù)字量，使輸入數(shù)字量得到緩沖和鎖存，由加以控制； 8 位 DAC 寄存器用于存放待轉(zhuǎn)換的數(shù)字量，由加以控制； 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換器輸出與數(shù)字量成正比的模擬電 流；由與門(mén)、非與門(mén)組成的輸入控制電路來(lái)控制 2 個(gè)寄存器的選通或鎖存狀態(tài)。 DAC0832 與反相比例放大器相連，實(shí)現(xiàn)電流到電壓的轉(zhuǎn)換，因此輸出模擬信號(hào)的極性與參考電壓的極性相反，數(shù)字量與模擬量的轉(zhuǎn)換關(guān)系為 Vout1=Vref（數(shù)字碼 /256） 若 D/A 轉(zhuǎn)換器輸出為雙極性，如圖 36 所示。 I o u t1I o u t2V f bD A C 0 8 3 2U1567B1098CR 2 = RR 1 = 2 RR 3 = 2 RRV o u t2V r e f = (數(shù)字碼 1 2 8 ) / 1 2 8+ 5 VV o u t 1I1I2 圖 36 D/A 轉(zhuǎn)換器雙極性輸出電路 圖 36 中，運(yùn)算放大器 A2的作用是把運(yùn)算放大器 A1的單向輸出電壓轉(zhuǎn)換成雙向輸出電壓。其原理是將A2的輸入端Σ通過(guò)電阻 R1與參考電壓 VREF相連， VREF經(jīng) R1向 A2提 供一個(gè)偏流 I1，其電流方向與 I2相反，因此運(yùn)算放大器 A2的輸入電流為 I I2之代數(shù)和。則 D/A 轉(zhuǎn)換器的總輸出電壓為： VOUT2= [(R3/R2) VOUT1+(R3/R1)] VREF 設(shè) R1=R3=2R R2=R，則 VOUT2= (2VOUT1+VREF) DAC0832 主要是用于波形的數(shù)據(jù)的傳送，是本題目電路中的主要芯片。 12 圖 37 LM324 原理圖 管腳圖 LM324 時(shí)四運(yùn)放集成電路 ，它采用 14 腳雙列直 插塑料封袋，外形上圖所示。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器，除電源共用外，四組運(yùn)放相互獨(dú)立。每一組運(yùn)算放大器可用圖中所示的符號(hào)來(lái)表示，它有 5 個(gè)引出腳，其中“ +”、“ ”為兩個(gè)信號(hào)輸入端，“ V+”、“ V”為正、負(fù)電源端，“ OUT”為輸出端。兩個(gè)信號(hào)輸入端中，“ ”為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端 OUT 的信號(hào)與該輸入端的為相反；“ +”為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端 OUT 的信號(hào)與輸入端的相位相同。 LM324 的引腳排列見(jiàn)圖 7。 由于 LM324 四運(yùn)放電路具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可但電源使用，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn) ，因此被廣泛應(yīng)用在各種電路中。 13 軟件設(shè)計(jì)上，根據(jù)功能分了幾個(gè)模塊編程。模塊主要有：主程序模塊、方波模塊、三角波模塊、鋸齒波模塊、正弦波模塊、延時(shí)子程序模塊等。 顯示波形模塊是利用 DAC0832 的 8 位 特點(diǎn)，把波形的數(shù)據(jù)以 8 位數(shù)據(jù)的形勢(shì)送進(jìn) CPU 中，只要一按鍵就能顯示波形。 主程序流程圖 圖 41 主程序流程圖 本軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中主要實(shí)現(xiàn)利用按鍵來(lái)控制不同波形的輸出，當(dāng)按鍵 KEY1 按下 1 次時(shí)，函數(shù)發(fā)生器就輸出方波；當(dāng)按鍵 KEY1 按下 2 次時(shí)，函數(shù)發(fā)生器就輸出三角波；當(dāng)按鍵 KEY1 按下 3 次時(shí)，函數(shù)發(fā)生器就輸出鋸齒波；當(dāng)按鍵 KEY1 按下 4 次時(shí)，函數(shù)發(fā)生器就輸出正弦波。通過(guò)按鍵可以以任意循環(huán)方式輸出不同 波形，數(shù)碼管上顯示的數(shù)字分別對(duì)應(yīng)相應(yīng)的波形。按鍵 KEY2 按下時(shí)復(fù)位。 方波程序流程圖 開(kāi)始 KEY1 按下 1 次 輸出方波 KEY1 按下 3 次 KEY1 按下 2 次 KEY1 按下 4 次 N N N N N Y Y Y Y 輸出三角波 輸出鋸齒波 輸出正弦波 14 圖 42 方波程序流程圖 方波產(chǎn)生首先將 DAC0832 口地址至為 4000H，當(dāng) A 中的內(nèi)容為 0 時(shí)，輸出對(duì)應(yīng)模擬量，然后延時(shí)，當(dāng) A 中的內(nèi)容為 0FFH 時(shí)，同樣輸出對(duì)應(yīng)模擬量，再延時(shí)，從而得到方波。 三角波程序流程圖 圖 43 三角波程序流程圖 三角波產(chǎn)生首先將 DAC0832 口地址至為 4000H，通過(guò) A中數(shù)值的加一遞升，當(dāng) A 中的內(nèi)容為 0 時(shí)，與 0FFH開(kāi)始置 DAC 0832 口地址 4000 H（ A ） ? 0832 輸出A + 1 ? AA = 0 ?A 1 ? A輸入一個(gè)數(shù)字量 FFH ? A（ A ） ? 0832 輸出輸入一個(gè)數(shù)字量 00 H ? AA = 0 ?YNNY開(kāi)始置 ＤＡＣ 0832 口地址 ４ 000 H輸出對(duì)應(yīng)模擬量00 H ? A延時(shí)ＦＦ H ? A輸出對(duì)應(yīng)模擬量延時(shí) 15 相比，相等時(shí) A 中的內(nèi)容減一遞減，從而循環(huán)產(chǎn)生三角波。 鋸齒波程序流程圖 開(kāi)始0H→A（A）→0832輸出（A）=F0H？A+1→A置DAC0832口地址40HNY 圖 44 鋸齒波程序流程圖 鋸齒波產(chǎn)生首先將 DAC0832 口地址至為 4000H，然后將 00H 送入寄存器 A 中， DAC0832輸出 A中的內(nèi)容，當(dāng) A 中的內(nèi)容等于 F0H 返回 開(kāi)始，當(dāng) A 中的內(nèi)容不為 0FH時(shí)， A 中的內(nèi)容累加，從而輸出波形。 正弦波程序流程圖 開(kāi) 始置 Ｄ Ａ Ｃ 0 8 3 2 口 地 址 ４ 0 0 0 H查 表 格 取 數(shù) 送 0 8 3 2Ｒ １ + 1 → Ｒ １取 表 格 初 值 R 1 ← 0 0 H 圖 12 正弦波程序流程圖 16 產(chǎn)生各種波形電壓輸出范圍及頻率如下 ： 本作品可以產(chǎn)生方波、鋸齒波、三角波、正弦波等，同時(shí)用 LED 顯示燈指示對(duì)應(yīng)的波形 ,同時(shí)，用戶可以調(diào)節(jié)時(shí) 間常數(shù) RC 實(shí)現(xiàn)對(duì)頻率的調(diào)節(jié)。 波形準(zhǔn)確并且平滑。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、性能優(yōu)良，具有一定的實(shí)用性。 通過(guò)調(diào)試，波形無(wú)明顯失真，且基本符合本設(shè)計(jì)的基本要求。 基本要求如下：信號(hào)頻率范圍 1Hz～ 1KHz 正弦波峰峰值 1V 幅值可調(diào) 鋸齒波峰峰值 幅值可調(diào) 三角波峰峰值 幅值可調(diào) 方波峰峰值 幅值可調(diào) 頻率控制方式手動(dòng) 通過(guò)改變時(shí)間常數(shù) RC實(shí)現(xiàn)。 示波器測(cè)試的波形 測(cè)試結(jié)果如圖所示 : 方波 ： 三角波： 17 鋸齒波： 正弦波 : 圖 51 各波形圖 以上就是該設(shè)計(jì)所得出的波形圖，可以看出，波形準(zhǔn)確并且平滑。由于各方面的原因，能測(cè)試出的具體數(shù)據(jù)就不列出了。 畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成和論文的完成要感謝很多人。 首先要感謝學(xué)校給我提提供了做這個(gè)系統(tǒng)的機(jī)會(huì)，感謝學(xué)校的各位領(lǐng)導(dǎo)和老師一直以來(lái) 對(duì)我的教導(dǎo)和幫助。 感謝劉世熙老師，給我進(jìn)行了很多的輔導(dǎo)，不僅在技術(shù)上給了我很大幫助，也在系統(tǒng)需求和設(shè)計(jì)方面給予了我很大幫助。老師的諄諄教導(dǎo)，使我受益匪淺。 劉 老師多次詢問(wèn)研究進(jìn)程，并為我指點(diǎn)迷津，幫助我開(kāi)拓研究思路，精心點(diǎn)撥、熱忱鼓勵(lì)。 劉 老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的態(tài)度，踏踏實(shí)實(shí)的精神，不僅授我以文，而且教我做人，雖歷時(shí)三載，卻給以終生受益無(wú)窮之道。 我 對(duì) 劉 老師的感激之情是無(wú)法用言語(yǔ)表達(dá)的。 感謝學(xué)校其他老師和同學(xué)給予的幫助和支持。經(jīng)過(guò)近半年的鍛煉和學(xué)習(xí) ,我學(xué)到了許多書(shū)本上沒(méi)有的 18 知識(shí) ,從方案的論證、 課題的選擇、電路原理，到電路上元器件的焊接、電路的調(diào)試，程序的編寫(xiě)，調(diào)試下載，一步步，我收獲很大。在設(shè)計(jì)中，我力求硬件電路簡(jiǎn)單，充分發(fā)揮軟件靈活方面的特點(diǎn)，滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。這中間，我遇到了許多困難，在老師的幫助下，一個(gè)個(gè)也都戰(zhàn)勝了。