【正文】 我想到可能是低通濾波器的截止頻率 太低了，因而我將 RC 低通濾波器的電阻由 1K 換成了 100 歐姆，效果好了很多。 2．剛開始寫的測試程序輸出的波形失真很大。我仔細(xì)查看了電路圖，又上網(wǎng)查了下其他的 MAX232 的電路圖，發(fā)現(xiàn)我的電路圖和別人的不一樣。按下 S2，看頻率是否改變。 3．當(dāng)可以正常下程序時，給 51 單片機下一個讓所有 I/0 口一會兒輸入 0，延時，再輸出 1，以此類推。 ~+；方波的幅值范圍是 ~+；正弦波的幅值范圍是 ~+； 調(diào)試過程 1． 不通電，用萬用表根據(jù)電路圖仔細(xì)檢查各線路連接是否正常。 MOD=3 MOD=2 MOD=1 中斷開始 寫入定時時間 判斷波形 三角波 方波 正弦波 中斷返回 基于單片機 AT89C51 的信號發(fā)生器的設(shè)計與實現(xiàn) 22 第 5 章 軟硬件聯(lián)合調(diào)試結(jié)果 本次設(shè)計首先使用 protues 仿真軟件和 Keil C 編程軟件進行計算機的聯(lián)合仿真，待所有預(yù)定功能全部實現(xiàn)后，再進行實物的制作。 波形發(fā)生模塊放置在定時中斷服務(wù)程序中，系統(tǒng)每隔一定時間，產(chǎn)生一個定時中斷，暫停主流程運行，轉(zhuǎn)到定時中斷服務(wù)程序起始處，執(zhí)行波形發(fā)生模塊，該 模塊輸出一個樣值后，結(jié)束此次中斷服務(wù)，返回主流程斷點處繼續(xù)運行 ，如圖 42 所示。輸出的數(shù)字量均采用一個周期取 8 個點，利用線性關(guān)系以及正弦函數(shù)算出各個點，存放在內(nèi)存中，用指針指向內(nèi)存首址，取第一個數(shù)給 DAdata，然后輸出到 0832，接著內(nèi)存地址加 1，延時一段時間，再取下一個數(shù)輸出，這樣一直下去，直到讀完 8 個數(shù)，并依次輸出每一個點，就可得到方波、正弦波以及三角波。在此設(shè)計中設(shè)定 了 waveTH 和 waveTL 這兩組數(shù)組作為波形頻率的中間值。 (7)加強軟件抗干擾設(shè)計，它是提高系統(tǒng)應(yīng)用可靠性的有利措施。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(xué)關(guān)系，它是關(guān)系到系統(tǒng)好壞的重要因素。設(shè)計出軟件的總體結(jié)構(gòu)，使其結(jié)構(gòu)清晰、流程合理。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。一般用滿刻度輸出條件下溫度每升高 1℃ ，輸出電壓變化的百分?jǐn)?shù)作為溫度系數(shù)。 DAC0808 的最大滿刻度偏差為 +1LSB 。 （ 2) 用輸出模擬電壓的最小值與最大值的比值表示。而 雙緩沖方式適用于在需要同時輸出幾路模擬信號的場合 ， 每一路模擬量輸出需一片 DAC0832 芯片，構(gòu)成多個 DAC0832 同步輸出電路 ， 程序簡單化 ，但是 電路線路連接比較復(fù)雜。 當(dāng) WR2 和 XFER 同時有效時， 8 位 DAC 寄存器端為高電平 “1”，此時 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， 基于單片機 AT89C51 的信號發(fā)生器的設(shè)計與實現(xiàn) 16 第一級 8 位輸入寄存器 Q 端的狀態(tài)則鎖存到第二級 8 位 DAC 寄存器中，以便第三級 8 位DAC 轉(zhuǎn)換器進行 D/A 轉(zhuǎn)換。 VREF 端與 D/A內(nèi)部 T 形電阻網(wǎng)絡(luò)相連。 (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，輸出電流最大，當(dāng) DAC寄存器中數(shù)據(jù)全為 0 時，輸出電流為 0。要是需要相應(yīng)的模擬信號，可通過一個高輸入阻抗的線性運算放大器實現(xiàn)這個供功能。 DAC0832 與單片機接成數(shù)據(jù)直接寫入方式，當(dāng)單片機把一個數(shù)據(jù)寫入 DAC 寄存器時， DAC0832 的輸出模擬電壓信號隨之對應(yīng)變化。 基于單片機 AT89C51 的信號發(fā)生器的設(shè)計與實現(xiàn) 14 圖 38 按鍵電路 LCD 顯示模塊的設(shè)計 通過液晶 1602 顯示輸出的波形、頻率， 1602 的八位數(shù)據(jù)端接單片機的 P1 口，其三個使能端 RS、 RW、 E 分別接單片機的 — 。對矩陣鍵盤的工作過程可分兩步：第一步是 CPU 首先檢測鍵盤上是否有鍵按下；第二步是再識別是哪一個鍵按下。獨立 式鍵盤就是各按鍵相互獨立，每個按鍵各接一根 I/O 口線，每根 I/O 口線上的按鍵都不會影響 其它的 I/O 口線，示例如圖 37 所示。 硬件消抖是通過在按鍵輸出電路上加一定的硬件線路來消除抖動，一般采用 R—S 觸發(fā)器或單穩(wěn)態(tài)電 基于單片機 AT89C51 的信號發(fā)生器的設(shè)計與實現(xiàn) 13 路。由于機械觸點的彈性作用，一個按鍵開關(guān)閉合及斷開的瞬間必然伴隨有一連串的抖動。 按鍵防抖動技術(shù) 鍵盤作為向系統(tǒng)提供操作人員的干預(yù)命令的接口，以其特定的按鍵代表著各種確定操作命令。不過單片機控制系統(tǒng)的資源有 限，交互能力不強，通?？偸遣捎脝捂I按下有效，多鍵同時按下無效的原則。反應(yīng)在電壓上就是呈現(xiàn)出高電平或低電平，若高電平表示斷開，那么低電平鍵閉合。這種方法雖然沒有編碼鍵盤速度快，但它不需要專用的硬件支持，因此得到了廣泛的應(yīng)用 [9]。鍵盤可分為編碼鍵盤和非編碼鍵盤兩種類型。他們是計算機應(yīng)用系統(tǒng)中必不可少的輸入、輸出設(shè)備，是控制系統(tǒng)與操作人員之間的交互窗口。 在智能化儀器儀表中，控制核心均為微處理器，而單片機以高性能、高速度、體積小、價格低廉、穩(wěn)定可靠而得到廣泛應(yīng)用，是設(shè)計智能化儀器儀表的首選微控制器。 IP＝ 基于單片機 AT89C51 的信號發(fā)生器的設(shè)計與實現(xiàn) 11 00000B，表明各個中斷源處于低優(yōu)先級； IE＝ 000000B，表明各個中斷均被關(guān)斷； 系統(tǒng)復(fù)位是任何微機系統(tǒng)執(zhí)行的第一步，使整個控制芯片回到默認(rèn)的硬件狀態(tài)下。復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位（ 如圖 34（ a） ）和按鈕復(fù)位 （ 如圖 34（ b）） 兩種方式。 基于單片機 AT89C51 的信號發(fā)生器的設(shè)計與實現(xiàn) 10 圖 33 復(fù)位電路 復(fù)位 功能 復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時提供復(fù)位信號，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷復(fù)位信號。單片機啟運運行時，都需要先復(fù)位，其作用是使 CPU 和系統(tǒng)中其他部件處于一個確定的初始狀態(tài)，并從這個狀態(tài)開始工作。引腳 XTAL1 為反相器的輸入端，引腳 XTAL2 為輸出端。時鐘電路是 單片機工作的時間基準(zhǔn) ， 決定單片機工作 的 速度 。 AT89C51 的主要功能特性：（ 1） 工作電壓為 4~ V， 工作頻率為 0~22 MHz； （ 2） 片內(nèi)振蕩器 和 時鐘（ CLOCK）電路 ；（ 3） 128*8 位 供存儲數(shù)據(jù)的 片內(nèi) RAM；（ 4） 32 根可編程 I/O 線；（ 5） 2 個 16 位定時器 /計數(shù)器；（ 6） 具有 6 個中斷源；（ 7） 可編程全雙工串行口；（ 8） 具有多種封裝方式；（ 9） 程序存 儲器可擴展至 64KB（ ROM） ， 數(shù)據(jù)存儲器可擴展至 64KB（ RAM） 。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是ALE 才起作用。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 RST：復(fù)位輸入。 P3 口： P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL 門電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1 時，被定義為高阻輸入。 引腳圖如圖 31 所示 。單片機的 可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除 100 次。 4 . 單片機的外部擴展能力很強。 2 . 采用面向控制的指令系統(tǒng)。因此，對單片機的理解可以從單片微型計算機、單片微控制器延伸到單片應(yīng)用系統(tǒng)。 Philips 公司以其在嵌入式應(yīng)用方面的巨大優(yōu)勢，將 MCS51 從單片微型計算機迅速發(fā)展到微控制器。 即微控制器（ Micro Controller Unit）階段，主要的技術(shù)發(fā)展方向是：不 基于單片機 AT89C51 的信號發(fā)生器的設(shè)計與實現(xiàn) 6 斷擴展?jié)M足嵌入式應(yīng)用時，對象系統(tǒng)要求的各種外圍電路與接口電路，突顯其對象的智能化控制能力。 單片機的發(fā)展史 單片機誕生于 20 世紀(jì) 70 年代末，經(jīng)歷了 SCM、 MCU、 SoC 三大階段。常用的單片機有很多種： Intel8051 和 8751 系列、 Motorola 的 MC6801 系列、 Atmel 的 AT89系列、臺灣 Winbond(華邦 )W7 和 W78 系列、荷蘭 PHilips 的 51LPC 和 LPC900 系列、 ZILOG的 Z8 系列等。 隨著半導(dǎo)體集成工藝的不斷發(fā)展，單片機也正朝著 CMOS 化、低功耗、體積小、大容量、高性能低價格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個 方向發(fā)展。通用單片機是一種基本芯片，內(nèi)部功能及資源豐富，性能全面，適應(yīng)性強 ， 可覆蓋多種用途。 顯示電路 ： 采用液晶顯示器 顯示波形的 名稱和 頻率 系統(tǒng)要求是便攜式低 功耗的，所以在硬件電路建立前首先粗略計算一下整個系統(tǒng)所需的功耗， 考慮單片機部分 功耗的大小，選擇合適的器件以及參數(shù)。 經(jīng)比較，方案六既可滿足畢業(yè)設(shè)計的基本要求又能充分發(fā)揮其優(yōu)勢，電路簡單，易控制，性價比高，所以采用該方案。 方案五：采用函數(shù)信號發(fā)生器 ICL8038 集成模擬芯片，它是一種可以同時產(chǎn)生方波、三角波、正弦波的專用集成電路。鑒于此，美國馬克西姆公司開發(fā)了新一代函數(shù)信號發(fā)生器 ICMAX038，它克服了上述方案二中芯片的缺點，可以達(dá)到更高的技術(shù)指標(biāo)，是上述芯片望塵莫 及的。 設(shè)計要求： 用液晶顯示屏顯示當(dāng)前的波形名稱和頻率；用鍵盤選擇波形類型和改變頻率 方案選擇與論證 函數(shù)信號發(fā)生器的實現(xiàn)方法通常有以下幾種： 方案一：用分立元件組成的函數(shù)發(fā)生器，通常是單函數(shù)發(fā)生器且頻率不高，其工作不很穩(wěn)定，不易調(diào)試。 設(shè)計內(nèi)容及要求 主要功能： 產(chǎn)生方波、三角波、正弦 波信號。這些新一代臺式儀器具有多種特性，可以執(zhí)行多種功能。由于 VXI 總線的逐漸成熟和對測量儀器的高要求，在很多領(lǐng)域需要使用 VXI 系統(tǒng)測量產(chǎn)生復(fù)雜的波形， VXI 的系統(tǒng)資源提供了明顯的優(yōu)越性，但由于開發(fā) VXI 模塊的周期長，而且需要專門的 VXI 機箱的配套使用，使得波形發(fā)生器 VXI模塊僅限于航空、軍事及國防等大型領(lǐng)域。從而促進了函數(shù)波形發(fā)生器向任意波形發(fā)生器的發(fā)展，各種計算機語言的飛速發(fā)展也對任意波形發(fā)生器軟件技術(shù)起到了推動作用。 信號發(fā)生器的發(fā)展特點 而近幾年來，國際上波形發(fā)生器技術(shù)發(fā)展主要體現(xiàn)在以下幾個方面： （ 1）過去由于頻率很低應(yīng)用的范圍比較狹小，輸出波形頻率的提高，使得波形發(fā)生器 能應(yīng)用于越來越廣的領(lǐng)域。 HP8770A 實際上也只能產(chǎn)生 8 中波形，而且價格昂貴。同時，主要表現(xiàn)為兩個突出問題，一是通過電位 基于單片機 AT89C51 的信號發(fā)生器的設(shè)計與實現(xiàn) 2 器的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)輸出頻率的調(diào)節(jié)，因此很難將頻率調(diào)到某一固定值；二是脈沖的占空比不可調(diào)節(jié)。在科學(xué)研究和生產(chǎn)實踐中，如工業(yè) 過程控制，生物醫(yī)學(xué)，地震模擬機械振動等領(lǐng)域常常要用到低頻信號源， 而由硬件電路構(gòu)成的低頻信號其性能難以令人滿意，而且由于低頻信號源所需的 RC 很大；大電阻，大電容在制作上有困難，參數(shù)的精度亦難以保證；體積大，漏電，損耗顯著更是其致命的弱點。加之各類功能的半導(dǎo)體集成芯片的快速生產(chǎn)，都使我們研制一種 低功耗 、寬頻帶，能產(chǎn)生多種波形并具有程控等 低頻的信號 發(fā)生器成為可能。而在我們 日 常生活中，以及一些科學(xué)研究中，鋸齒波和正弦波、矩形波信號是常用的基本測試信號。 尤其隨著 70 年代微處理器的出現(xiàn)，更促使信號發(fā)生器向著自動化、智能化方向發(fā)展。 關(guān)鍵詞： AT89C51； DAC0832；液晶顯示；鍵盤控制 基于單片機 AT89C51 的信號發(fā)生器的設(shè)計與實現(xiàn) II Abstract Signal generator is also known as signal source or oscillator, in the production practice and technology is widely used in the field of. Each kind of wave may use the trigonometric function equation. Can produce a variety of waveforms, such as the triangle wave, sawtooth wave, rectangular wave (including square wave ), sine wave