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

　　

【正文】 CPU 暫停當(dāng)前的工作，轉(zhuǎn) 向處理這個緊急事件。在信號發(fā)生器中，只要片內(nèi)定時器 /計數(shù)器溢出時產(chǎn)生的中斷請求，即在單片機輸出一個波形的采樣點信號后，接著啟動定時器，在定時器未產(chǎn)生中斷之前，單片機等待，直到定時器計數(shù)結(jié)束后，產(chǎn)生中斷請求，單片機響應(yīng)中斷，接著輸出下一個采樣點信號，如此循環(huán)產(chǎn)生所需的信號波形。 主控電路如圖 8 所示。其中 P0 口用于輸出數(shù)字信號，輸入 DAC0832 后經(jīng)過數(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，當(dāng)單片 機接收到鍵盤的輸入后可以產(chǎn)生相應(yīng)的操作，達到切換波形，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)位電路和時鐘電路，晶振選用 12MHZ 的。 集成電路 課程設(shè)計 基于單片機的低頻信號發(fā)生器設(shè)計 XXX 13 圖 8 主控電路 /模轉(zhuǎn)換及放大電路 由于單片機產(chǎn)生的是數(shù)字信號，要想的到所需的波形，數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，所以選用價格低廉、接口簡單、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，在運用時應(yīng)該利用外界運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)過了濾波和二級放大才得到最終的波形。 集成電路 課程設(shè)計 基于單片機的低頻信號發(fā)生器設(shè)計 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相連時出現(xiàn)不確定狀態(tài) 。當(dāng)按鍵沒有按下時，單片機與鍵盤接口對應(yīng)的 I/O 輸入為高電平；當(dāng)有按鍵按下時，產(chǎn)生一個下拉，使得單片機接口輸入為低電平，因而可以產(chǎn)生相應(yīng)的操作。 當(dāng)按下 S1 鍵時，每按一次則輸出波形頻率加 1HZ，當(dāng)頻率達到 100HZ 時，再按一次則還原為 50HZ，當(dāng)按下 S2 鍵時，每按一次則輸出波形頻率減 1HZ，當(dāng)頻率達到 50HZ時，再按一次，則頻率變?yōu)?100HZ。按鍵 S3 和 S4 分別進行波形的正反向切換，時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 分別進行幅度正方向調(diào)節(jié)，本設(shè)計總共設(shè)置了四種幅度的檔 位選擇。 集成電路 課程設(shè)計 基于單片機的低頻信號發(fā)生器設(shè)計 XXX 15 圖 10 鍵盤接口電路 時鐘電路 單片機有兩個引腳 (XTAL1， XTAL2)用于外接石英晶體和微調(diào)電容，從而構(gòu)成時鐘電路，其電路圖如圖 11 所示。 電容 C1 和 C2 對振蕩頻率有穩(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，三角波、正弦波、鋸齒波中每一點的延時時間只有幾微妙，故延時時間還要加上指令時間才能獲得較大的頻率波形。 集成電路 課程設(shè)計 基于單片機的低頻信號發(fā)生器設(shè)計 XXX 16 圖 11 時鐘電路 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 基于單片機的低頻信號發(fā)生器設(shè)計 XXX 17 顯示電路時 用來顯示波形信號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)濟的角度出發(fā)，選用 LCD1602 比較合理 。 集成電路 課程設(shè)計 基于單片機的低頻信號發(fā)生器設(shè)計 XXX 18 6 信號發(fā)生器軟件設(shè) 計 程序流程圖如圖 12 所示。 本程序的子程序選擇是通過鍵盤的輸入來實現(xiàn)的，在取得按鍵值之后啟動相應(yīng)的中斷服務(wù)程序，再直接根據(jù)查詢值來切換波形以及實現(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 基于單片機的低頻信號發(fā)生器設(shè)計 XXX 19 7 信號發(fā)生器的實物圖及其輸出波形展示 通過前面的軟硬件設(shè)計以后，整個電路的設(shè)計基本完成，系統(tǒng)在以 這款軟件為平臺，對正弦波、方波 、鋸齒波和三角波進行了仿真與測試，通過仿真證明了電路軟硬件設(shè)計的正確性。最后就是進行焊接實物圖并且測試實物圖的正確性。 系統(tǒng)硬件的整體實物圖如圖 14 所示。 圖 14 系統(tǒng)硬件的整體實物圖 7. 1 正弦波的測試 正弦波的測試如圖 15 所示。 此波的幅度可調(diào)整，有四個幅度檔位。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。并且可以通過液晶顯示詳細(xì)信息。波形的缺陷在于在峰值處由于點的疊加造成有少許重疊，不過，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 基于單片機的低頻信號發(fā)生器設(shè)計 XXX 20 圖 15 正弦波的實物測試 7. 2 方波的測試 圖 16 方波的實物圖測試 集成電路 課程設(shè)計 基于單片機的低頻信號發(fā)生器設(shè)計 XXX 21 方波的測試如圖 16 所示。 此波的幅度可調(diào)整，有四個幅度檔位。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 的測試 三角波的測試如圖 17 所示。 此波的幅度可調(diào)整，有四個幅度檔位。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 三角波的測試 7. 4 鋸齒波的測試 鋸齒波的測試如圖 18 所示。 此波的幅度可調(diào)整，有四個幅度檔位。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 基于單片機的低頻信號發(fā)生器設(shè)計 XXX 22 圖 18 鋸齒波的 測試 集成電路 課程設(shè)計 基于單片機的低頻信號發(fā)生器設(shè)計 XXX 23 8 結(jié)束語 這種基于單片機的信號發(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)越來越多的應(yīng)用到各種電子設(shè)備中，給人們?nèi)粘５纳顜砹藰O大的方便。 由于我個人的所學(xué)知識有限，此次設(shè)計中的低頻信號發(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)?，沒法提高到更高的頻率，同時，其幅度并不是連續(xù)可調(diào)，只有四個檔位。我將會在今后的學(xué)習(xí)中更加踏實地 學(xué)好 各個知識點。 集成電路 課程設(shè)計 基于單片機的低頻信號發(fā)生器設(shè)計 XXX 24 參 考 文 獻 [1] 程全 . 基于 AT89C52實現(xiàn)的多種波形發(fā)生器設(shè)計 [J]. 周口師范學(xué)院學(xué)報 , (5)： 57~58. [2] 華成英 ，童詩白 . 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 . 單片機原理及應(yīng)用 [M]. 北京：人民郵電出版社 .2020. [5] 張道德 . 單片機接口技術(shù) (C51 版 )[M]. 北京：中國水利水電出版社 .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 基于單片機的低頻信號發(fā)生器設(shè)計 XXX 25 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 基于單片機的低頻信號發(fā)生器設(shè)計 XXX 26 } 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 基于單片機的低頻信號發(fā)生器設(shè)計 XXX 27 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 基于單片機的低頻信號發(fā)生器設(shè)計 XXX 28 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 基于單片機的低頻信號發(fā)生器設(shè)計 XXX 29 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。 } } } }