【導(dǎo)讀】5V，頻率為0～1000Hz的方波、鋸齒波、三角波和正弦波等四種波形信號(hào)。本系統(tǒng)輸出的各種信號(hào)，均由軟件產(chǎn)生各種數(shù)據(jù)，再經(jīng)過(guò)D/A0832轉(zhuǎn)換后輸出。本設(shè)計(jì)輸出的信號(hào)源，適用于多種低頻信號(hào)源的使用場(chǎng)所。便等優(yōu)點(diǎn)，有著廣闊的市場(chǎng)前景。研究的意義與目的·······················································&

　　

【正文】 數(shù)碼管顯示 部分 子程序 ，流程圖如圖 42 所示 . 方波產(chǎn)生程序 方波產(chǎn)生的原理：在低電平時(shí)給單片機(jī)相應(yīng)的端口賦值，通過(guò) D\A轉(zhuǎn)換部分輸出相應(yīng)的模擬電壓， 通過(guò)延時(shí)子程序 持續(xù)一 段 時(shí)間，也就是方波的半個(gè)周期；然后在高電平時(shí)給單片機(jī)相應(yīng)的端口賦值，通過(guò) D\A轉(zhuǎn)換部分輸出相應(yīng)的模擬電壓，也是半個(gè)周期。反復(fù)這樣執(zhí)行，就得到方波波形。流程如圖 43所示。 顯示程序 顯示部分用的是 8位 7段 共 陰數(shù)碼管，使用的是動(dòng)態(tài)顯示方式： 74LS48 輸出為段選信號(hào)，決定 數(shù)碼管將要顯示的 數(shù)字 代碼 ； 74LS138 是位選信號(hào)，決定哪一位 顯示，具體的電路已經(jīng)在硬件部分詳細(xì)敘述，流程圖如圖 44 所示。 調(diào) 用 方 波 子 程 序調(diào) 用 顯 示 子 程 序結(jié) 束 設(shè) 置 循 環(huán) 次 數(shù)P0口 置 0調(diào) 用 延 時(shí) 子 程 序P0口 置 1調(diào) 用 延 時(shí) 子 程 序循 環(huán) 14次 ？結(jié) 束YN 設(shè) 置 循 環(huán) 變 量 c n tc n t= 0c n t 5 ?P 2 = D IS _ S E G 7 A [c n t]結(jié) 束c n t= c n t+ 1調(diào) 用 延 時(shí) 子 程 序YN 圖 32 方波程序總流程圖 圖 33 方波產(chǎn)生流程圖 圖 34 顯示程序路程圖 鋸齒波子程序 鋸齒波常用于晶體管特性圖示等儀器中，其上升沿成階梯狀逐級(jí)增加，增加到最高點(diǎn)后快速降到最低點(diǎn)，然后再逐級(jí)增加。要產(chǎn)生這樣的波形，既可采用 查 表的方案，也可直接在程序中進(jìn)行運(yùn)算，本系統(tǒng)是采用運(yùn)算方法來(lái)獲得所需數(shù)據(jù)的，流程圖如 45所示。 基于單片機(jī)的信號(hào)源設(shè)計(jì) 15 設(shè) 置 循 環(huán) 變 量 c n t、 ii = 0i 2 5 5 ?P 0 = ii = i + 1c n t = 0c n t 5 ?P 2 = D I S _ S E G 7 B [ c n t ]結(jié) 束c n t = c n t + 1調(diào) 用 延 時(shí) 子 程 序YYNN 圖 45 鋸齒波子程序流程圖 三角波子程序 三角波產(chǎn)生就是輸出電壓 線性增加到最高值以后，再線性下降，如此循環(huán)，上升和下降的部分都采用運(yùn)算方法獲得所需數(shù)據(jù)，流程圖如圖圖 46 和圖 47所示。 設(shè) 置 循 環(huán) 變 量 c n t、 ii= 0i 2 5 5 ?P 0 = ii= i+ 1c n t= 0c n t 5 ?P 2 = D I S _ S E G 7 C [ c n t]結(jié) 束c n t= c n t+ 1調(diào) 用 延 時(shí) 子 程 序NYNY 設(shè) 置 循 環(huán) 變 量 c n t、 ii= 2 5 5i 0 ?P 0 = ii= i 1c n t= 0c n t 5 ?P 2 = D I S _ S E G 7 C [ c n t]結(jié) 束c n t= c n t+ 1調(diào) 用 延 時(shí) 子 程 序NYYN 基于單片機(jī)的信號(hào)源設(shè)計(jì) 16 圖 46 子程序流程圖 圖 47三角波子程序流程圖 正弦波子程序 將正弦波一個(gè)周期劃分為 256 等份，算出每一等分點(diǎn)的電壓值，將這些 值放在一個(gè)表中，程序?qū)崿F(xiàn)時(shí)，查表即可。 由于采用 8位 DAC0832，每個(gè)正弦波分成 256 個(gè)不同的點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的幅度值為256*sin（ 360/256*x） ,其中 x 取值 0255，取自然數(shù)，將這樣的表格寫入源程序，主程序就是一個(gè)表格調(diào)用程序，不斷地查表，然后對(duì)相應(yīng)的數(shù)值進(jìn)行輸出，在 D/A 轉(zhuǎn)換器的輸出端即可獲得正弦波，流程圖如圖 46所示。 4. 系統(tǒng)的調(diào)試及系統(tǒng)分析 系統(tǒng)的調(diào)試 Keil C51是美國(guó) Keil Software 公司出品的 51系列 程序調(diào)試軟件。 Keil C51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功 能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全 Windows 界面。另外重要的一點(diǎn)，軟件編譯后生成的 HEX 匯編機(jī)器代碼，效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。 由于 Keil C51既可以編譯匯編程序，也可以編譯 C 程序，本設(shè)計(jì)中采用 C 語(yǔ)言設(shè)計(jì)程序。 與匯編相比， C 語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)。在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn) C語(yǔ)言作為 高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。 基于單片機(jī)的信號(hào)源設(shè)計(jì) 17 圖 51 Keil C51 程序編譯仿真界面 信號(hào)源的模擬仿真 仿真工具 Proteus 嵌入式系統(tǒng)仿真與開發(fā)平臺(tái)式由英國(guó) labcenter 公司開發(fā)的，是目前世界上最先進(jìn)、最完整的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)。它是一種可視化的支持多種型號(hào)單片機(jī)（如 5 AVR、 PIC),并且支持與當(dāng)前流行的單片機(jī)開發(fā)環(huán)境（ KEIL、 MPLAB、 IAR）連接調(diào)試的軟硬件仿真系統(tǒng)。 Proteus 除了具有和其他 EDA 工具一樣的原理圖、 PCB 自動(dòng)或人工布線及電路防震功能外，針對(duì)微機(jī)控制系統(tǒng)與外設(shè)的混合電路仿真、軟件仿真、系統(tǒng)協(xié)同仿真也做到了一體化和互動(dòng)效果，是 目前 電子設(shè)計(jì)愛好者廣泛使用 的的電子線路設(shè)計(jì)與仿真軟 件 Protel 和 Multisim 功能的聯(lián)合和進(jìn)一步 . 設(shè)計(jì)仿真原理圖 下圖為 本設(shè)計(jì)的 Proteus 仿真界面，從圖中我們可以清楚的看到仿真的結(jié)果。 電路原理圖的設(shè)計(jì)步驟如下： 1) 創(chuàng)建一個(gè)新的設(shè)計(jì)文件，命名為“基于單片機(jī)的信號(hào)源設(shè)計(jì)”，并保存； 2) 設(shè)置工作環(huán)境，對(duì)各種系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置； 3) 拾取庫(kù)中的元器件放入原理圖中，并對(duì)元件進(jìn)行編輯，如元件的在原理圖中標(biāo)號(hào)、電壓值、電阻值、電容值等； 4) 繪制原理圖，根據(jù)構(gòu)思好原理圖將圖中元器件連線； 5) 對(duì)原理圖進(jìn)行電氣規(guī)則檢測(cè)，并存盤。 圖 52 仿真原理圖 利用 Keil C51 編譯 生成的 “ *.HEX”文件，將其置入 Proteus 的單片機(jī)硬件中，實(shí)現(xiàn)仿真波形。雙擊仿真原理圖中 AT89C51 芯片，將“ *.HEX”加入芯片。點(diǎn)擊開始仿真按鈕，既可出現(xiàn)如下的 示波器仿真界面。在原理圖中調(diào)節(jié)四個(gè)撥碼開關(guān)就可以分別輸出下面的四種波形。 仿真的四種波形： 方波： 鋸齒波： 基于單片機(jī)的信號(hào)源設(shè)計(jì) 18 三角波： 正弦波 : 結(jié)束語(yǔ) 經(jīng)過(guò)兩個(gè)月的準(zhǔn)備，終于完成了基于單片機(jī)信號(hào)源設(shè)計(jì)的全部工作，雖然沒有完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求，但是一路走過(guò)來(lái) ,我覺得過(guò)程還是很重要的。 在本次設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我遇見了很多的問(wèn)題，很多具體的細(xì)節(jié)做起來(lái)很費(fèi)事 ,許多東西都需要試著去首次去探討 ,例如 :要去設(shè)計(jì)信號(hào)源的實(shí)物就必需要熟悉單片機(jī)和一些電子器件的詳細(xì)資料和功能用途以及在具體的電路中應(yīng)該注意的問(wèn)題。還有需要懂得電路制圖軟件 ProtelDXP 等的熟練操作。尤其是去做實(shí)物的話就必需會(huì)熟練制作 PCB 板等等 ,這一 切都要花時(shí)間去不斷的嘗試與練習(xí) .這主要是硬件電路這塊。 信號(hào)源的軟件程序的設(shè)計(jì)也讓我長(zhǎng)了不少見識(shí) . 這次設(shè)計(jì)主要是以單片機(jī) AT89C51和 DAC0832 作為主控制器實(shí)現(xiàn)由數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成輸出各種波形的模擬電壓信號(hào) ,于是程序這塊就必需與 AT89C51 緊密相連。很顯然軟件設(shè)計(jì)重點(diǎn)就在于軟件算法的設(shè)計(jì)，需要有很巧妙的程序算法，本次設(shè)計(jì)程序自己都試著去寫了，雖然有很多困難，但得到的收獲也讓人感到欣喜。 實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn) ,只有將理論與實(shí)踐做到很好的結(jié)合 ,我們得到的才會(huì)更多 . 從這次的課程設(shè)計(jì)中，我真真正正的意識(shí) 到，在以后的學(xué)習(xí)中，要理論聯(lián)系實(shí)際，把我們所學(xué)的理論知識(shí)用到實(shí)際當(dāng)中，學(xué)習(xí)單機(jī)片機(jī)更是如此，程序只有在經(jīng)常的寫與基于單片機(jī)的信號(hào)源設(shè)計(jì) 19 讀的過(guò)程中才能提高，這就是我在這次課程設(shè)計(jì)中的最大收獲。 只有不斷地學(xué)習(xí)，各方面的知識(shí)都充分地接觸，才能為今后更好地發(fā)展打下基石。 參考文獻(xiàn) [1] 李朝青 .單片機(jī)原理與接口技術(shù) [M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2020 [2] 高有堂 .電子電路設(shè)計(jì)制版與仿真 .[M]. 鄭州：鄭州大學(xué)出版社， 2020 [3] 楊振江 .A/D、 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0xE5,0xE5,0xE6,0xE6,0xE7,0xE7,0xE7,0xE7, 0xE7,0xE7,0xE7,0xE7,0xE6,0xE6,0xE5,0xE5, 0xE4,0xE4,0xE3,0xE3,0xE2,0xE1,0xE0,0xDF, 0xDE,0xDD,0xDC,0xDB,0xDA,0xD8,0xD7,0xD6, 0xD4,0xD3,0xD1,0xD0,0xCE,0xCC,0xCB,0xC9, 0xC7,0xC5,0xC3,0xC1,0xBF,0xBD,0xBB,0xB9, 0xB7,0xB5,0xB3,0xB1,0xAE,0xAC,0xAA,0xA7, 0xA5,0xA3,0xA0,0x9E,0x9B,0x99,0x97,0x94, 0x92,0x8F,0x8D,0x8A,0x88,0x85,0x83,0x80, 0x7D,0x7B,0x78,0x76,0x73,0x71,0x6E,0x6C, 0x69,0x67,0x65,0x62,0x60,0x5D,0x5B,0x59, 0x56,0x54,0x52,0x4F,0x4D,0x4B,0x49,0x47, 0x45,0x43,0x41,0x3F,0x3D,0x3B,0x39,0x37, 0x35,0x34,0x32,0x30,0x2F,0x2D,0x2C,0x2A, 0x29,0x28,0x26,0x25,0x24,0x23,0x22,0x21, 0x20,0x1F,0x1E,0x1D,0x1D,0x1C,0x1C,0x1B, 0x1B,0x1A,0x1A,0x1A,0x19,0x19,0x19,0x19, 0x19,0x19,0x19,0x19,0x1A,0x1A,0x1A,0x1B, 0x1B,0x1C,0x1C,0x1D,0x1D,0x1E,0x1F,0x20, 基于單片機(jī)的信號(hào)源設(shè)計(jì) 21 0x21,0x22,0x23,0x24,0x25,0x26,0x28,0x29, 0x2A,0x2C,0x2D,0x2F,0x30,0x32,0x34,0x35, 0x37,0x39,0x3B,0x3D,0x3F,0x41,0x43,0x45, 0x47,0x49,0x4B,0x4D,0x4F,0x52,0x54,0x56, 0x59,0x5B,0x5D,0x60,0x62,0x65,0x67,0x69, 0x6C,0x6E,0x71,0x73,0x76,0x78,0x7B,0x7D}。 void delay(unsigned int k) { unsigned int i,j。 for(i=0。i1。i++) { for(j=0。jk。j++) {}。 } } void fang()//方波 { int m。 for(m=0。m14。m++) { P0=0。 delay(121)。 P0=0xff。 delay(121)。 } } void DISA(void) {unsigned char t。 for(t=0。t5。t++) {P2=DIS_SEG7A[t]。 delay(121)。} } void lianhe1() { fang()。 基于單片機(jī)的信號(hào)源設(shè)計(jì) 22 DISA()。 } void jvchi()//鋸齒波 { unsigned char t。 int i。 for(i=0。i255。i++) { P0=i。 for(t=0。t5。t++) {P2=DIS_SEG7B[t]。 delay(10)。 } } } void tran()//三角波 { unsigned char t。 unsigned char i。 for(i=0。i255。i++) { P0=i。 for(t=0。t5。t++) {P2=DIS_SEG7C[t]。 delay(10)。 } // delay(1)。 } for(i=255。i0。i) { P0=i。 for(t=0。t5。t++) {P2=DIS_SEG7C[t]。 delay(10)。 } // delay(1)。 基于單片機(jī)的信號(hào)源設(shè)計(jì) 23 } } void sin()//正弦波 { unsigned char t。 unsigned int i。 for(i=0。i256。i++) { P0=table2[i]。 for(t=0。t5。t++) {P2=DIS_SEG7D[t]。 delay(10)。 } // delay(10)。 } } void main(void)//主函數(shù) { while(1) { if(P1==0xfe) lianhe1()。 if(P1==0xfd) jvchi()。