【導讀】電路、自動控制系統(tǒng)和教學實驗等領域。且特殊波形發(fā)生器的價格昂貴。方便、體積小、耗電少等特點。數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換電路、運放電路、鍵盤模塊等。單片機和一片DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換器以及一些外圍電路組成低頻信號發(fā)生器。生從1HZ-1MHZ的低失真正弦波，三角波，方波，矩形波，鋸齒波等信號。率和種類可用程序控制改變。幅度調(diào)整，最后輸出波形接在示波器上顯示。本設計根據(jù)要求主要研究了軟件編程實現(xiàn)波形和頻率的可調(diào)。由于采用了LM324運算放大器和穩(wěn)壓電路，使其電路更加具有較高的。穩(wěn)定性能，性能比高。此電路清晰，出現(xiàn)故障容易查找錯誤，操作簡單、方便。

　　

【正文】 20 次寫操作就開始轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換一個數(shù)據(jù)的主要過程，首先去數(shù)字量，而后依次打開第一級鎖存和第二級鎖存。 D/A 轉(zhuǎn)換簡單說就是應用電阻解碼網(wǎng)絡，將 N 位 數(shù)字量逐位轉(zhuǎn)化為模擬量并求和，從而實現(xiàn)將 N 位數(shù)字量轉(zhuǎn)化為模擬量（簡單的說就是加權(quán)，比如十進制的1101=1*10^3+1*10^2+0*10^1+1*10^0，只是在這里應用的是二進制算法） （ 4） DAC0832 同 CPU 的連接 微處理器與 DAC0832之間可以不加鎖存器，而是利用 DAC0832內(nèi)部鎖存器，將 CPU通過數(shù)據(jù)總線直接向 DAC0832輸出的停留時間很短的數(shù)據(jù)保存，直至轉(zhuǎn)換結(jié)束。 DAC0832同 CPU的接口如圖 38所示。 DAC0832作為微處理器的一個端口，用地址 92H的選通作為 CS 和 WR1 的控制信號，微處理器的寫信號直接來控制 XFER 和 WR2 。 圖 36 D/A轉(zhuǎn)換電路圖 I/V轉(zhuǎn)換波形輸出電路 DAC0832 為電流輸出型轉(zhuǎn)換器 ,一般要 求輸出是電壓，所以還必須經(jīng)過一個外接的運算放大器轉(zhuǎn)換成電壓。 如圖 39 所示為一種用兩級運算放大器組成的模擬電壓輸出電路。從第一個運放輸出為單極性模擬電壓，從第二個運放輸出為雙極性模擬電壓。如果參考電壓為 +5V，則點 a輸出電壓為 0～ 5V，點 b 輸出電壓為 177。5 V。 摘要 21 圖 37 I/V轉(zhuǎn)換波形發(fā)生電路 （ 1） LM324簡介 LM324是四運放集成電路，它采用 14腳雙列直插塑料封裝。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運算放大器，除電源共用外 ,四組運放相互獨立。每一組運算放大器可用圖 1所示的符號來表示，它有 5個引出腳，其中 “+”、 “”為兩個信號輸入端， “V+”、 “V”為正、負電源端， “Vo”為輸出端。兩個信號輸入端中， Vi（ ）為反相輸入端，表示運放輸出端 Vo的信號與該輸入端的相位相反； Vi+（ +）為同相輸入端，表示運放輸出端 Vo的信號與該輸入端的相位相同。 LM324的引腳排列見 310中圖 2。由于 LM324四 運放電路具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價格低廉等優(yōu)點，因此被廣泛應用在各種電路中。 圖 38 LM423 外部與內(nèi)部結(jié)構(gòu) （ 2） 雙極性輸出的實現(xiàn) 若 D/A轉(zhuǎn)換器輸出為雙極性，則設計如圖 311所示。 摘要 22 I o u t 1I o u t 2V f bD A C 0 8 3 2U1567B1098CR 2 = RR 1 = 2 RR 3 = 2 RRV o u t 2V r e f = ( 數(shù)字碼 1 2 8 ) / 1 2 8+ 5 VV o u t 1I1I2 圖 39 D/A轉(zhuǎn)換器雙極性輸出電路 圖 311中，運算放大器 A2的作用是把運算放大器 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通過電阻 R1與參考電壓 VREF相連， VREF經(jīng) R1向 A2提供一個偏流 I1，其電流 方向與 I2相反，因此運算放大器 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： URRWRRWVU R E F ????? 211 （ 31） 25639。nREF DVU ??? （ 32） REFV 為 DAC0832 提供的參考電壓， 39。nD 輸入的波形數(shù)據(jù)。由上式 31 和 32 可得： )1256(256 1239。39。211 RRDRWVDVRRWRRWVU nREFnREFREF ?????????? （ 33） 取 21 2RR? ，當 039。 ?nD 時，21 2RRWVU REF ??? ； 12839。 ?nD 時， 01?U ； 25539。 ?nD 時， 21 2RRWVU REF ?? 。 由上述分析可看出， 39。nD 取不同數(shù)據(jù)時（ 0～ 255），可得對稱的雙極性波形輸出。再取 1RRW? ，則式（ 31）可表示為： )1128( 39。1 ??? nREF DVU 由上式可知，輸出信號的幅度受 REFV 的改變而改變。 摘要 23 第四章 軟件設計及測試 軟件總體設計 應用系統(tǒng) 中的應用軟件是根據(jù)系統(tǒng)功能要求而設計的，能可靠地實現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能。一個優(yōu)秀的應用系統(tǒng)的應具有下列特點： (1) 根據(jù)軟件功能要求，將系統(tǒng)軟件分成若干個獨立的部分。設計出軟件的總體結(jié)構(gòu)，使其結(jié)構(gòu)清晰、流程合理。 (2) 要樹立結(jié)構(gòu)化程序設計風格，各功能程序模塊化、子程序化。既便于調(diào)試、鏈接，又便于移植、修改。 (3) 建立正確的數(shù)學模型。即根據(jù)功能要求，描述各個輸入和輸出變量之間的數(shù)學關系，它是關系到系統(tǒng)好壞的重要因素。 (4) 為提高軟件設計的總體效率，以簡明、直觀法對任務 進行描述，在編寫應用軟件之前，應繪制出程序流程圖。 (5) 要合理分配系統(tǒng)資源，包括 ROM、 RAM、 定時數(shù)器、中斷資源等。 (6) 注意在程序的有關位置處寫上功能注釋，提高程序的可讀性。 (7) 加強軟件抗干擾設計，它是提高系統(tǒng)應用可靠性的有利措施。 本系統(tǒng)的軟件包括以下幾個程序模塊： (1) 初始化程序； (2) 顯示程序； (3) 鍵盤掃描程序與處理程序； (4) 定時器 0 服務程序； (5) 正弦波發(fā)生程序及其服務程序； (6) 三角波發(fā)生程序； (7) 方波發(fā) 生程序 ； (8) 矩形波 發(fā)生程序 ； (9) 鋸齒波 發(fā)生程序 ； 軟件功能設計 系統(tǒng)總流程圖如下圖 41： 摘要 24 初 始 化調(diào) 用 按 鍵 掃 描 子 程 序是 否 有 按 鍵 按 下N判 斷 功 能Y調(diào) 輸 出 波 形 子 程 序開 始 圖 41 系統(tǒng)總流程框圖 其中系統(tǒng)的初始化流程如圖 42 所示。 設 定 初 始 值延 時 兩 秒轉(zhuǎn) 鍵 盤 掃 描 圖 42 初始化流程圖 （ 1） 鍵盤掃描及處理程序設計 這部分程序包括如下幾部分： ① 鍵盤掃描程序 judge； 摘要 25 ② 先對 P1 置數(shù)，行掃描； ③ 判斷是否有鍵按下； ④ 延時 10ms，軟件去干擾； ⑤ 確認按鍵按下 X = P1， 保存行掃描時有鍵按下時狀態(tài)； ⑥ 列掃描； ⑦ 保存列掃描時有鍵按下時狀態(tài)； ⑧ 取出鍵值； ⑨ 執(zhí)行相應鍵值程序。 下面分別介紹其功能及設計思想。 鍵盤掃描程序： 單片機系統(tǒng)中，鍵盤掃描是 CPU 工作的一個主要內(nèi)容之一。 CPU 忙于各項工作任務時，如何兼顧鍵盤掃描。既保證不失時機的響應鍵盤操作，又不過多占用 CPU 時間。因此，要根據(jù)應用系統(tǒng)中的 CPU 的忙、閑情況，選擇好鍵盤的工作方式。 在單片機應用系統(tǒng)設計中，為了節(jié)省硬件，通常采用非編碼鍵 盤，在這種鍵盤結(jié)構(gòu)中，單片機對它的控制有三種方式：程序控制掃描方式；定時掃描工作方式；中斷工作方式。 ① 程序控制掃描方式 這種方式就是只有當單片機空閑時，才調(diào)用鍵盤掃描子程序，響應鍵盤的輸入請求。 ② 定時掃描方式 這種方式就是每隔一定的時間對鍵盤掃描一次。通常是利用單片機內(nèi)部定時器產(chǎn)生10ms 的定時中斷， CPU 響應定時器溢出中斷請求，對鍵盤進行掃描，以響應鍵盤輸入請求。 ③ 中斷工作方式 為進一步提高 CPU 效率，可以采用中斷掃描工作方式。即在鍵盤有健按下時，才執(zhí)行鍵盤 掃描，執(zhí)行該鍵功能程序。 本系統(tǒng)采用程序控制掃描工作方式。在該設計中的鍵盤線連接于 89S52 的 P3 口上。鍵盤掃描程序自復位后就開始工作，時刻監(jiān)視鍵盤，有無鍵按下。在監(jiān)視鍵盤過程中，允許定時器 T0 中斷，即同時動態(tài)顯示數(shù)據(jù)和輸出波形。一旦有鍵按下，先延時 10ms，去除鍵的抖動，然后關中斷，不允許定時器 T0 發(fā)生中斷。其框圖如圖 43 所示： 摘要 26 對 P 1 置 數(shù) 行 掃 描判 斷 有 無 鍵 按 下N延 時 1 0 m s確 認 按 鍵 保 存 行 狀 態(tài)確 認 按 鍵 保 存 行 狀 態(tài)保 存 列 狀 態(tài)計 算 鍵 值執(zhí) 行 鍵 值 程 序 圖 43 鍵盤掃描 鍵盤采用獨立式鍵盤，由軟件產(chǎn)生相應編碼，再根據(jù)相應編碼調(diào)用相應的子程序。 （ 2） 正弦波三角波發(fā)生程序設計 DAC0832 是 8 位的 D/A 轉(zhuǎn)換器件，當輸入 00 數(shù)字量的時候，輸出為 0V 電壓；當輸入 80 數(shù)字量的時候，輸出為 電壓；當輸入 FF 數(shù)字量的時候，輸出為 5V 電壓。單片機的 I/O 輸出均為 +5 V 的 TTL 電平，因此產(chǎn)生的正弦波幅值為 + V。將一個周期內(nèi)的正弦波形等分為 256 份，那么第 1 點的角度為 0176。，對應的正弦值為 176。；第 2 點的角度為 360176。/256，對應的正弦值為 （ 360176。/256 ） …… ，如此計算下去，將這些模擬量正弦值都轉(zhuǎn)換為單極性方式下的數(shù)字量，得到一張按照點號 順序排列的正弦波波形數(shù)據(jù)表格。而每次送到鎖存器的八位數(shù)字量是根據(jù)查正弦波形數(shù)據(jù)表格而得到。 其實在計算正弦波形數(shù)據(jù)的時候，并不需要算出整個 0—2π區(qū)間的每一個值，而只需計算出 0—21 π中的值就行，其他區(qū)間的值都可以通過對 0—21 π 中的值取不同的變換。比如 21 π—π的值可以和 0—21 π值一一對應，而 π—2π的 值可以對 0—π 區(qū)間的值取反得到。計算值可以用 C 語言編程得到。 幅度公式為 Y=［ 1+sin( N6490 )］ （ N=0,1,2……64 ） 摘要 27 相應的 Y 值數(shù)字化后的遞增量 δ=2555 ≈ 那么每一個點相對于起一個點的遞增率為 A= δ 12 YY ? （ Y2 當前的點， Y1 為前一個點）