【導(dǎo)讀】要··············································································································································1. 詞·········································································································································1. 言·········································································································································2. 狀··············································&#183

　　

【正文】 ，單片機(jī)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)生所需的信號(hào)波形。 主控電路如圖 8 所示。其中 P0 口用于輸出數(shù)字信號(hào)，輸入 DAC0832 后經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換后輸出相應(yīng)的電壓，生成相應(yīng)的波形。 P2 口用于液晶的數(shù)據(jù)輸入口，使得液晶能夠顯示出此刻輸出波形的類型、頻率以及幅值。 到 口用于鍵盤檢測(cè)，當(dāng)單片機(jī)接收到鍵盤的輸入后可以產(chǎn)生相應(yīng)的操作，達(dá)到切換波形，調(diào)整頻率和幅值。 到 口用于液晶的控制端口 ，用于操作液晶顯示。其中主控電路還包括復(fù)位電路和時(shí)鐘電路，晶振選用 12MHZ 的。 集成電路 課程設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的低頻信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì) XXX 13 圖 8 主控電路 數(shù) /模轉(zhuǎn)換及放大電路 由于單片機(jī)產(chǎn)生的是數(shù)字信號(hào)，要想的到所需的波形，數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，所以選用價(jià)格低廉、接口簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)換控制容易并且具有 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夠聯(lián)系可調(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，在運(yùn)用時(shí)應(yīng)該利用外界運(yùn)放使之成為電壓型輸出 [7]。 數(shù) /模轉(zhuǎn)換及放大電路如圖 9 所示。由于此電路只有單通道，所以選用的是 DAC0832的單緩沖方式應(yīng)用接口電路。 其中輸出波經(jīng)過(guò)了濾波和二級(jí)放大才得到最終的波形。 集成電路 課程設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的低頻信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì) XXX 14 圖 9 數(shù) /模轉(zhuǎn)換及放大電路 5. 4 鍵盤接口電路 按鍵接口電路如圖 10 所示。 這種特殊的接法為了避免按鍵與單片機(jī)相連時(shí)出現(xiàn)不確定狀態(tài)。當(dāng)按鍵沒(méi)有按下時(shí)，單片機(jī)與鍵盤接口對(duì)應(yīng)的 I/O 輸入為高電平；當(dāng)有按鍵按下時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)下拉，使得單片機(jī)接口輸 入為低電平，因而可以產(chǎn)生相應(yīng)的操作。 當(dāng)按下 S1 鍵時(shí)，每按一次則輸出波形頻率加 1HZ，當(dāng)頻率達(dá)到 100HZ 時(shí)，再按一次則還原為 50HZ，當(dāng)按下 S2 鍵時(shí)，每按一次則輸出波形頻率減 1HZ，當(dāng)頻率達(dá)到 50HZ時(shí)，再按一次，則頻率變?yōu)?100HZ。按鍵 S3 和 S4 分別進(jìn)行波形的正反向切換，時(shí)輸出端口輸出不同的波形：正弦波、鋸齒波、方波、三角波。 S5 和 S6 分別進(jìn)行幅度正方向調(diào)節(jié)，本設(shè)計(jì)總共設(shè)置了四種幅度的檔位選擇。 集成電路 課程設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的低頻信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì) XXX 15 圖 10 鍵盤接口電路 時(shí)鐘電路 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 11 所示。 電容 C1 和 C2 對(duì)振蕩頻率有穩(wěn)定作用，其電容量選擇為 30pf ,振蕩器的選擇頻 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)間只有幾微妙，故延時(shí)時(shí)間還要加上指令時(shí)間才能獲得較大的頻率波形。 集成電路 課程設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的低頻信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì) XXX 16 圖 11 時(shí)鐘電路 顯示電路 顯示電路如圖 12 所示。 圖 12 液晶顯示模塊電路 集成電路 課程設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的低頻信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì) XXX 17 顯示電路時(shí)用來(lái)顯示波形信號(hào)的頻率和幅度以及輸出波形的類型，使得系統(tǒng)更加的合理。從經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，選用 LCD1602 比較 合理 。 集成電路 課程設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的低頻信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì) XXX 18 6 信號(hào)發(fā)生器軟件設(shè) 計(jì) 程序流程圖如圖 12 所示。 本程序的子程序選擇是通過(guò)鍵盤的輸入來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在取得按鍵值之后啟動(dòng)相應(yīng)的中斷服務(wù)程序，再直接根據(jù)查詢值來(lái)切換波形以及實(shí)現(xiàn)幅度和頻率的調(diào)整。 圖 13 系統(tǒng)軟件流程圖 集成電路 課程設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的低頻信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì) XXX 19 7 信號(hào)發(fā)生器的實(shí)物圖及其輸出波形展示 通過(guò)前面的軟硬件設(shè)計(jì)以后，整個(gè)電路的設(shè)計(jì)基本完成，系統(tǒng)在以 這款軟件為平臺(tái)，對(duì)正弦波、方波、鋸齒波和三角波進(jìn)行了仿真與測(cè)試，通過(guò)仿真證明了電路軟硬件設(shè)計(jì)的正確性。最后就是進(jìn)行焊接實(shí)物圖并且測(cè)試實(shí)物圖 的正確性。 系統(tǒng)硬件的整體實(shí)物圖如圖 14 所示。 圖 14 系統(tǒng)硬件的整體實(shí)物圖 7. 1 正弦波的測(cè)試 正弦波的測(cè)試如圖 15 所示。 此波的幅度可調(diào)整，有四個(gè)幅度檔位。頻率可調(diào)，頻率的調(diào)節(jié)范圍為 50HZ 至 100HZ，按鍵每按一次，則頻率可加減 1HZ。并且可以通過(guò)液晶顯示詳細(xì)信息。波形的缺陷在于在峰值處由于點(diǎn)的疊加造成有少許重疊，不過(guò)，不影響整體的完整性，失真也較小。如圖顯示的是幅度第三檔位，頻率為 50HZ 的波形。 集成電路 課程設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的低頻信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì) XXX 20 圖 15 正弦波的實(shí)物測(cè)試 7. 2 方波的測(cè)試 圖 16 方波的實(shí)物圖測(cè)試 集成電路 課程設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的低頻信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì) XXX 21 方波的測(cè)試如圖 16 所示。 此波的幅度可調(diào)整，有四個(gè)幅度檔位。頻率可調(diào)，頻率的調(diào)節(jié)范圍為 50HZ 至 100HZ，按鍵每按一次，則頻率可加減 1HZ。并且可以通過(guò)液晶顯示詳細(xì)信息。失真較小。如圖顯示的是幅度第四檔位，頻率為 50HZ 的波形。 7. 3 三角波 的測(cè)試 三角波的測(cè)試如圖 17 所示。 此波的幅度可調(diào)整，有四個(gè)幅度檔位。頻率可調(diào)，頻率的調(diào)節(jié)范圍為 50HZ 至 100HZ，按鍵每按一次，則頻率可加減 1HZ。并且可以通過(guò)液晶顯示詳細(xì)信息。波形失真也較小。如圖顯示的是 幅度第四檔位，頻率為 50HZ 的波形。 圖 17 三角波的測(cè)試 7. 4 鋸齒波的測(cè)試 鋸齒波的測(cè)試如圖 18 所示。 此波的幅度可調(diào)整，有四個(gè)幅度檔位。頻率可調(diào)，頻率的調(diào)節(jié)范圍為 50HZ 至 100HZ，按鍵每按一次，則頻率可加減 1HZ。并且可以通過(guò)液晶顯示詳細(xì)信息。波形的失真較小。唯一缺陷在于有一點(diǎn)圓角造成失真。如圖顯示的是幅度第三檔位，頻率為 50HZ 的波形。 集成電路 課程設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的低頻信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì) XXX 22 圖 18 鋸齒波的測(cè)試 集成電路 課程設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的低頻信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì) XXX 23 8 結(jié)束語(yǔ) 這種基于單片機(jī)的信號(hào)發(fā)生器已經(jīng)展現(xiàn)出很好的性能，而且有著較高的性價(jià)比。此外，它產(chǎn)生的波 形也模擬電路波形相比，波形有著更好的平滑性，其周期也更加穩(wěn)定。應(yīng)經(jīng)越來(lái)越多的應(yīng)用到各種電子設(shè)備中，給人們?nèi)粘５纳顜?lái)了極大的方便。 由于我個(gè)人的所學(xué)知識(shí)有限，此次設(shè)計(jì)中的低頻信號(hào)發(fā)生器也有其不足之處，有些指標(biāo)還有待提高，例如可調(diào)頻率的范圍不夠?qū)?，沒(méi)法提高到更高的頻率，同時(shí)，其幅度并不是連續(xù)可調(diào)，只有四個(gè)檔位。我將會(huì)在今后的學(xué)習(xí)中更加踏實(shí)地 學(xué)好 各個(gè)知識(shí)點(diǎn)。 集成電路 課程設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的低頻信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì) XXX 24 參 考 文 獻(xiàn) [1] 程全 . 基于 AT89C52實(shí)現(xiàn)的多種波形發(fā)生器設(shè)計(jì) [J]. 周口師范學(xué)院學(xué)報(bào) , (5)： 57~58. [2] 華 成英 ，童詩(shī)白 . 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ) (第四版 )[M]. 北京：高等教育出版社 .2020. [3] 閻石 . 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ) (第五版 )[M]. 北京 :高等教育出版社 .2020. [4] 楊恢先 ，黃輝先 . 單片機(jī)原理及應(yīng)用 [M]. 北京：人民郵電出版社 .2020. [5] 張道德 . 單片機(jī)接口技術(shù) (C51 版 )[M]. 北京：中國(guó)水利水電出版社 .2020. [6] 康華光 . 電子技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)字部分 (第四版 )[M]. 北京：高等教育出版社 .2020. [7] 康華光 . 電子技術(shù)基礎(chǔ)模擬部分 (第四版 )[M]. 北京：高等教 育出版社 .2020. 集成電路 課程設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的低頻信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì) XXX 25 致 謝 本文的研究工作是在唐明華教授的悉心指導(dǎo)、幫助和督促下完成的。唐老師無(wú)論是在授課和指導(dǎo)課程設(shè)計(jì)過(guò)程中都做到一絲不茍、嚴(yán)格要求，他的積極負(fù)責(zé)給我留下了深刻的印象，他身上的這種精神將稱為我以后人生的寶貴的精神財(cái)富，我衷心地感謝他。 同時(shí)我想感謝提供我良好的研究環(huán)境和實(shí)踐條件的各位研究生學(xué)長(zhǎng)們，是你們給予了我大量的指導(dǎo)和支持。 在本文完成之際，謹(jǐn)向?yàn)槲覂A注了大量心血的指導(dǎo)老師及幫助過(guò)我我老師學(xué)長(zhǎng)和同學(xué)們表示最誠(chéng)摯的感謝和深深地敬意！ 集成電路 課程設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的低頻信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì) XXX 26 附 錄 程序 部分代碼： include include void init_timer0() { EA=1。 ET0=1。 AUXR=AUXR|0x80。 TH0=TM0H。 TL0=TM0L。 TMOD=0x01。 } void init_ccap0() { CMOD=0X08。 CL=0。 CH=0。 CCAP0L=0XC0。 CCAP0H=0XC0。 CCAPM0=0X42。 } void timer_0(void) interrupt 1 { ET0=0。 TH0=TM0H。 TL0=TM0L。 if(slec==1) { CCAP0H=mul*sin[index]。 P0=mul*sin[index]。 集成電路 課程設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的低頻信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì) XXX 27 } else if(slec==2) { CCAP0H=mul*squ[index]。 P0=mul*squ[index]。 } else if(slec==3) { CCAP0H=mul*tri[index]。 P0=mul*tri[index]。 } else if(slec==4) { CCAP0H=mul*saw[index]。 P0=mul*saw[index]。 } index++。 if(index=255) index=0。 ET0=1。 } void main() { unsigned char key,k。 wr=0。 TM0H=0Xfc。 TM0L=0Xbf。 init_ccap0()。 init_LCD()。 clear_LCD()。 gotoxy(1,1)。 display_LCD_string(Wave Generator)。 gotoxy(2,1)。 集成電路 課程設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的低頻信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì) XXX 28 display_LCD_string(tab4)。 gotoxy(2,9)。 display_LCD_string(HZ)。 gotoxy(2,12)。 display_LCD_string(*)。 gotoxy(2,7)。 display_LCD_number(50)。 gotoxy(2,13)。 display_LCD_number(mul)。 init_timer0()。 CR=1。 TR0=1。 while(1) { if(ifkey()) { key=keypad_scan()。 switch(key) { case 0: k++。 if(k49) k=0。 TM0H=sin_h[k]。 TM0L=sin_l[k]。 gotoxy(2,7)。 display_LCD_number(k+50)。 break。 case 1: if(k==0) k=50。 k。 TM0H=sin_h[k]。 TM0L=sin_l[k]。 集成電路 課程設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的低頻信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì) XXX 29 gotoxy(2,7)。 display_LCD_number(k+50)。 break。 case 2: gotoxy(2,1)。 slec=slec+1。 if(slec4) slec=1。 if(slec==1) display_LCD_string(tab1)。 else if(slec==2) display_LCD_string(tab2)。 else if(slec==3) display_LCD_string(tab3)。 else if(slec==4) display_LCD_string(tab4)。 break。 case 3: slec=slec1。 if(slec==0) slec=4。 gotoxy(2,1)。 if(slec==1) display_LCD_string(tab1)。 else if(slec==2) display_LCD_string(tab2)。 else if(slec==3) display_LCD_string(tab3)。 else if(slec==4) display_LCD_string(tab4)。 break。 case 4: mul++。 if(mul4) 集成電路 課程設(shè)計(jì) 基于單片機(jī)的低頻信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì) XXX 30 mul=1。 gotoxy(2,13)。 display_LCD_number(mul)。 break。 case 5: mul。 if(mul=0) mul=4。 gotoxy(2,13)。 display_LCD_number(mul)。 break。 } } } }