【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 腳圖如圖 所示： 圖 8155 引腳圖 RST：復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。復(fù)位后， 3 個(gè) I/O 口均為輸入方式。 AD0～ AD7：三態(tài)的地址 /數(shù)據(jù)總線。與單片機(jī)的低 8 位地址 /數(shù)據(jù)總線（ P0 口）相連 。單片機(jī)與 8155 之間的地址、數(shù)據(jù)、命令與狀態(tài)信息都是通過(guò)這個(gè)總線口傳送的。 RD ：讀選通信號(hào)，控制對(duì) 8155 的讀操作，低電平有效。 WR ：寫(xiě)選通信號(hào)，控制對(duì) 8155 的寫(xiě)操作，低電平有效。 CE ：片選信號(hào)線，低電平有效。 IO/M ： 8155 的 RAM 存儲(chǔ)器或 I/O 口選擇線。當(dāng) IO/M ＝ 0 時(shí)，則選擇 8155 的片內(nèi) RAM， AD0～ AD7 上地址為 8155 中 RAM 單元的地址（ 00H～ FFH），基于單片機(jī)的信號(hào)發(fā)生器 主要器件介紹 8 DI0DI78位寄存器DAC8位D/A轉(zhuǎn)換器8位輸入寄存器......amp。amp。amp。ILECSWR1WR2XFERLE1 LE2Iout1Iout2VrefRfbAGNDDGNDVCC當(dāng) IO/M ＝ 1 時(shí)，選擇 8155 的 I/O 口， AD0～ AD7 上的地址為 8155 I/O 口的地址。 ALE：地址鎖存信號(hào)。 8155 內(nèi)部設(shè)有地址鎖存器，在 ALE 的下降沿將鎖存單片機(jī) P0 口輸出的低 8 位地址信息及 CE ， IO/M 的狀態(tài)都鎖 存到 8155 內(nèi)部鎖存器。因此， P0 口輸出的低 8 位地址信號(hào)不需外接鎖存器。 PA0～ PA7： 8 位通用 I/O 口，其輸入、輸出的流向可由程序控制。 PB0～ PB7： 8 位通用 I/O 口，功能同 A 口。 PC0～ PC5：有兩個(gè)作用，既可作為通用的 I/O 口，也可作為 PA 口和 PB 口的控制信號(hào)線，這些可通過(guò)程序控制。 TIMER IN：定時(shí) /計(jì)數(shù)器脈沖輸入端。 TIMER OUT：定時(shí) /計(jì)數(shù)器輸出端。 VCC： ＋ 5V 電源。 DAC0832 簡(jiǎn)介 工作原理 在設(shè)計(jì)中， DAC0832 主要用來(lái)將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模 擬信號(hào)。 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，并加以控制。 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)、與非門(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)。其原理框圖如圖 所示。 圖 DAC0832 原理框圖 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。 基于單片機(jī)的信號(hào)發(fā)生器 主要器件介紹 9 引腳圖及其功能 各引腳分布如圖 所示。引腳功能如下： (1) DI7～ DI0 ： 8 位的數(shù)據(jù)輸入端， DI7 為最高位。 (2) IOUT1 ：模擬電流輸出端 1，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。 (3) IOUT2 ：模擬電流輸出端 2， IOUT2 與 IOUT1 的和為一個(gè)常數(shù)，即 IOUT1＋I(xiàn)OUT2＝ 常數(shù)。 (4) RFB ： 反 饋 電 阻引 出 端 ，DAC0832 內(nèi)部已經(jīng)有反饋電阻，所以 RFB 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 圖 DAC0832 引腳圖 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) AGND ：模擬量地，即模擬電路接地端。 (8) DGND ：數(shù)字量地。 數(shù)碼管顯示原理 共陽(yáng)極數(shù)碼管的 8 個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極（二極管正端）連接在一起，通常，公共陽(yáng)極接高電平（一般接電源），其它管腳接段驅(qū)動(dòng)電路輸出端。當(dāng)某段驅(qū)動(dòng)電路的輸出端為低電平時(shí)，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時(shí)，要求段驅(qū)動(dòng)電路能吸收額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來(lái)確定相應(yīng)的限流電阻。 共陰極數(shù)碼管的 8 個(gè)發(fā)光二極管的陰極（二極 管負(fù)端）連接在一起，通常，公共陰極接低電平（一般接地），其它管腳接段驅(qū)動(dòng)電路輸出端，當(dāng)某段驅(qū)動(dòng)電路的輸出端為高電平時(shí)，則該端所連接的字段導(dǎo)通并點(diǎn)亮，根據(jù)發(fā)光字段的不同組合可顯示出各種數(shù)字或字符。此時(shí)，要求段驅(qū)動(dòng)電路能提供額定的段導(dǎo)通電流，還需根據(jù)外接電源及額定段導(dǎo)通電流來(lái)確定相應(yīng)的限流電阻。其結(jié)構(gòu)如圖 所示。基于單片機(jī)的信號(hào)發(fā)生器 主要器件介紹 10 1 0 9 8 7 6g f G N D a b1 2 3 4 5dp.e d G N D c d pabcdefgD D+ 5V （ a） 外型結(jié)構(gòu) （ b） 共陰極 （ c） 共陽(yáng)極 圖 數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖 數(shù)碼管字形編碼 要使數(shù)碼管顯示出相應(yīng)的數(shù)字或字符必須使得數(shù)據(jù)口輸出相應(yīng)的字形編碼。對(duì)照?qǐng)D （ a） ，字型碼各位定義如下： 數(shù)據(jù)線 DB0 與 a 字段對(duì)應(yīng)， DB1 字段與 b 字段對(duì)應(yīng)??，依此類推。如使用共陽(yáng)極數(shù)碼管，數(shù)據(jù)為 0 表示對(duì)應(yīng)字段亮，數(shù)據(jù)為 1 表示對(duì)應(yīng)字段暗；如使用共陰極數(shù)碼管，數(shù)據(jù)為 0 表示對(duì)應(yīng)字段暗，數(shù)據(jù)為 1 表示對(duì)應(yīng)字段亮。數(shù)碼管字形編碼如表 所示 [8]。 表 數(shù)碼管字型編碼表 顯示字符 字形 共 陽(yáng) 極 共 陰 極 dp g f e d c b a 字型碼 dp g f e d c b a 字形碼 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 C0H 0 0 1 1 1 1 1 1 3FH 1 1 1 1 1 1 1 0 0 1 F9H 0 0 0 0 0 1 1 0 06H 2 2 1 0 1 0 0 1 0 0 A4H 0 1 0 1 1 0 1 1 5BH 3 3 1 0 1 1 0 0 0 0 B0H 0 1 0 0 1 1 1 1 4FH 4 4 1 0 0 1 1 0 0 1 99H 0 1 1 0 0 1 1 0 66H 5 5 1 0 0 1 0 0 1 0 92H 0 1 1 0 1 1 0 1 6DH 6 6 1 0 0 0 0 0 1 0 82H 0 1 1 1 1 1 0 1 7DH 7 7 1 1 1 1 1 0 0 0 F8H 0 0 0 0 0 1 1 1 07H 8 8 1 0 0 0 0 0 0 0 80H 0 1 1 1 1 1 1 1 7FH 9 9 1 0 0 1 0 0 0 0 90H 0 1 1 0 1 1 1 1 6FH 基于單片機(jī)的信號(hào)發(fā)生器 硬件設(shè)計(jì) 11 第四章 硬件設(shè)計(jì) 硬件原理框圖 硬件原理方框圖如圖 所示。 圖 硬件原理框圖 主控電路 AT89C51 單處機(jī)內(nèi)部設(shè)置兩個(gè) 16 位可編程的 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T0 和 T1，它們具有計(jì)數(shù)器方式和定時(shí)器方式兩種工作方式及 4 種工作模式。在波形發(fā)生器中，將其作定時(shí)器使用，用它來(lái)精確地確定波形的兩個(gè)采樣點(diǎn)輸出之間的延遲時(shí)間。模式 1采用的是 16 位計(jì)數(shù)器，當(dāng) T0 或 T1 被允許計(jì)數(shù)后，從初值開(kāi)始加計(jì)數(shù)，最高位產(chǎn)生溢出時(shí)向 CPU 請(qǐng)求中斷。 中斷系統(tǒng)是使處理器具有對(duì)外界異步事件的處理能力而設(shè)置的。當(dāng)中央處理器CPU 正在處理某件事的時(shí)候外界發(fā)生 了緊急事件，要求 CPU 暫停當(dāng)前的工作，轉(zhuǎn)而去處理這個(gè)緊急事件。在波形發(fā)生器中，只用到片內(nèi)定時(shí)器／計(jì)數(shù)器溢出時(shí)產(chǎn)生的中斷請(qǐng)求，即是在 AT89C51 輸出一個(gè)波形采樣點(diǎn)信號(hào)后，接著啟動(dòng)定時(shí)器，在定時(shí)器未產(chǎn)生中斷之前， AT89C51 等待，直到定時(shí)器計(jì)時(shí)結(jié)束，產(chǎn)生中斷請(qǐng)求， AT89C51響應(yīng)中斷，接著輸出下一個(gè)采樣點(diǎn)信號(hào)，如此循環(huán)產(chǎn)生所需要的信號(hào)波形 [6]。 如圖 所示， AT89C51 從 P0 口接收來(lái)自鍵盤(pán)的信號(hào)，并通過(guò) P2 口輸出一些控制信號(hào)，將其輸入到 8155 的信號(hào)控制端，用于控制其信號(hào)的輸入、輸出。如果有鍵按下 ，則在讀控制端會(huì)產(chǎn)生一個(gè)讀信號(hào)，使單片機(jī)讀入信號(hào)。如果有信號(hào)輸出，則在寫(xiě)控制端產(chǎn)生一個(gè)寫(xiě)信號(hào)，并將所要輸出的信號(hào)通過(guò) 8155 的 PB 口輸出，并在數(shù)碼管上顯示出來(lái)。 單 片 機(jī) 鍵盤(pán) 電路 顯示 電路 復(fù)位 電路 數(shù) /模轉(zhuǎn) 換電路 放大 電路 波形 輸出 基于單片機(jī)的信號(hào)發(fā)生器 硬件設(shè)計(jì) 12 圖 主控電路圖 數(shù) /模轉(zhuǎn)換電路 由于單片機(jī)產(chǎn)生的是數(shù)字信號(hào)，要想得到所需要的波形，就要把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，所以該文選用價(jià)格低廉、接口簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)換控制容易并具有 8 位分辨率的數(shù)模轉(zhuǎn)換器 DAC0832。 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。但實(shí)際上， DAC0832 輸出 的電量也不是真正能連續(xù)可調(diào)，而是以其絕對(duì)分辨率為單位增減，是準(zhǔn)模擬量的輸出。 DAC0832是電流型輸出，在應(yīng)用時(shí)外接運(yùn)放使之成為電壓型輸出。 由圖 可知， DAC0832 的片選地址為 7FFFH，當(dāng) P25 有效時(shí)，若 P0 口向其送的數(shù)據(jù)為 00H， 則 U1 的輸出電壓為 0V。若 P0 口向其送的數(shù)據(jù)為 0FFH 時(shí)， 則 U1的輸出電壓為 5V. 故當(dāng) U1 輸出電壓為 0V 時(shí)，由公式 得： Vout = 5V時(shí)，可得： Vout = +5V， 所以輸出波形的電壓變化范圍 為 5V～ + 5V. 故可推得，當(dāng) P0 所送數(shù)據(jù)為 80H 時(shí)， Vout 為 0V[4]。 圖 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路1 2 3 01 2 3U U UR R R???基于單片機(jī)的信號(hào)發(fā)生器 硬件設(shè)計(jì) 13 按 鍵接口電路 圖 為鍵盤(pán)接口電路的原理圖，圖中 鍵盤(pán)和 8155 的 PA 口相連， AT89C51 的P0 口和 8155 的 D0 口相連， AT89C51 不斷的掃描鍵盤(pán)，看是否有鍵按下，如有，則根據(jù)相應(yīng)按鍵作出反應(yīng)。其中“ S0”號(hào)鍵代表方波輸出，“ S1”號(hào)鍵代表正弦波輸出，“ S2”號(hào)鍵代表三角波輸出。 “ S3”號(hào)鍵代表鋸齒波輸出，“ S4”號(hào)鍵為 10Hz 的頻率信號(hào)，“ S5”號(hào)鍵為 100Hz 的頻率信號(hào)，“ S6”號(hào)鍵為 500Hz 的頻率信號(hào)，“ S7”號(hào)鍵為 1KHz 的頻率信號(hào) [3]。 圖 按鍵接口 時(shí)鐘電路 8051 單片機(jī)有兩個(gè)引腳（ XTAL1， XTAL2）用于外接石英晶體和微調(diào)電容，從而構(gòu)成時(shí)鐘電路，其電路圖如圖 所示。 電容 C C2 對(duì)振蕩頻率有穩(wěn)定作用，其容量的選擇為 30pf，振蕩器選擇頻率為 12MHz 的石英晶體。 由于頻率較大時(shí)，三角波、正弦波、鋸齒波中每一點(diǎn)的延時(shí)時(shí)間為幾微秒，故延時(shí)時(shí)間還要加