【正文】 這次課程設(shè)計(jì)終于順利完成了，在設(shè)計(jì)中遇到了很多編程問題，最后在 宋陽(yáng) 老師的辛勤指導(dǎo)下，終于游逆而解。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正為社會(huì)服務(wù)，從而提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。因此作為二十一世紀(jì)的大學(xué)來說掌握單片機(jī)的開發(fā)技術(shù)是十分重要的。如果選擇的是方波，則用查表的方法求出相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并通過D/A 轉(zhuǎn)換 器將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，形成所需波形信號(hào)。 圖 主程序流程圖 13 14 圖 為各波形子程序的流程圖。 主程序的流程圖如圖 所示，在程序開始運(yùn)行之后，首先是對(duì) 8155 進(jìn)行初始化，之后判斷信號(hào)頻率值，如符合所需的頻率，則重置時(shí)間常數(shù)，并通過顯示器顯示出來，不符則返回。其器件模型如圖 所示。 10 圖 時(shí) 鐘電路 11 顯示電路 顯示電路是用來顯示波形信號(hào)的頻率，使得整個(gè)系統(tǒng)更加合理，從經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，所以顯示器件采用 LED 數(shù)碼管顯示器。 電容 C C2 對(duì)振蕩頻率有穩(wěn)定作用，其容量的選擇為 30pf，振蕩器選擇頻率為 12MHz 的石英晶體。 “ S3”號(hào)鍵代表鋸齒波輸出，“ S4”號(hào)鍵為 10Hz 的頻率信號(hào)，“ S5”號(hào)鍵為 100Hz 的頻率信 號(hào)，“ S6”號(hào)鍵為 500Hz 的頻率信號(hào)，“ S7”號(hào)鍵為 1KHz 的頻率信號(hào) [3]。 1 2 3 01 2 3U U UR R R??? 9 圖 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路 按鍵接口電路 圖 為鍵盤接口電路的原理圖，圖中 鍵盤和 8155 的 PA 口相連， AT89C51 的P0 口和 8155 的 D0 口相連， AT89C51 不斷的掃描鍵盤，看是否有鍵按下，如有，則根據(jù)相應(yīng)按鍵作出反應(yīng)。 由圖 可知， DAC0832 的片選地址為 7FFFH，當(dāng) P25 有效時(shí)，若 P0 口向其送的數(shù)據(jù)為 00H， 則 U1 的輸出電壓為 0V。但實(shí)際上， DAC0832 輸出的電量也不是 真正能連續(xù)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。 單 片 機(jī) 鍵盤 電路 顯示 電路 復(fù)位 電路 數(shù) /模轉(zhuǎn) 換電路 放大 電路 波形 輸出 8 圖 主控電路圖 數(shù) /模轉(zhuǎn)換電路 由于單片機(jī)產(chǎn)生的是數(shù)字信號(hào)，要想得到所需要的波形，就要把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，所以該文選用價(jià)格低廉、接口簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)換控制容易并具有 8 位分辨率的數(shù)模轉(zhuǎn)換器 DAC0832。如果有鍵按下，則在讀控制端 會(huì)產(chǎn)生一個(gè)讀信號(hào)，使單片機(jī)讀入信號(hào)。在波形發(fā)生器中，只用到片內(nèi)定時(shí)器／計(jì)數(shù)器溢出時(shí)產(chǎn)生的中斷請(qǐng)求，即是在 AT89C51 輸出一個(gè)波形采樣點(diǎn)信號(hào)后，接著啟動(dòng)定時(shí)器，在定時(shí)器未產(chǎn)生中斷之前， AT89C51 等待，直到定時(shí)器計(jì)時(shí)結(jié)束，產(chǎn)生中斷請(qǐng)求， AT89C51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)生所需要的信號(hào)波形 [6]。 中斷系統(tǒng)是使處理器具有對(duì)外界異步事件的處理能力而設(shè)置的。在波形發(fā)生器中，將其作定時(shí)器使用，用它來精確地確定波形的兩個(gè)采樣點(diǎn)輸出之間的延遲時(shí)間。 7 硬件原理框圖 硬件原理方框圖如圖 所示。 （ 4）頻率范圍： 10~1000Hz。 （ 2）“ S4”號(hào)鍵為 10Hz 的頻率信號(hào)，“ S5”號(hào)鍵為 100Hz 的頻率信號(hào)，“ S6”號(hào)鍵為 500Hz 的頻率信號(hào)，“ S7”號(hào)鍵為 1KHz 的頻率信號(hào)， 6 個(gè) LED 顯示器輸出信號(hào)的頻率值，選用共陽(yáng)極 LED。89C51 單片機(jī) 接口 電路 D/A 轉(zhuǎn)換器 濾波放大 輸出 6 . 設(shè)計(jì)功能 （ 1）本方案利用 8155 擴(kuò)展 8 個(gè)獨(dú)立式按鍵， 6 個(gè) LED 顯示器。 圖 信號(hào)發(fā)生器原理框圖 89C51 是整個(gè)波形發(fā)生器的核心部分，通過程序的編寫和執(zhí)行，產(chǎn)生各種各樣的信號(hào)，并從鍵盤接收數(shù)據(jù)，進(jìn)行各種功能的轉(zhuǎn)換和信號(hào)幅度的調(diào)節(jié)。 設(shè)計(jì)原理 數(shù)字信號(hào)可以通過數(shù) /模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，因此可通過產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)再轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的方法來獲得所需要的波形。 鑒于方案一的信號(hào)頻率不夠穩(wěn)定和方案二的電路復(fù)雜，頻率覆蓋系數(shù)難以達(dá)標(biāo)等缺點(diǎn)，所以決定采用方案三的設(shè)計(jì)方法。該方法可以通過編程的方法來控制信號(hào)波形的頻率和幅度，而且在硬件電路不變的情況下，通過改變程序來實(shí)現(xiàn)頻率的變換。 方案二：采用鎖相式頻率合成 器，利用鎖相環(huán)，將壓控振蕩器（ VCO）的輸出頻率鎖定在所需頻率上，該方案性能良好，但難以達(dá)到輸出頻率覆蓋系數(shù)的要求，且電路復(fù)雜。在程序運(yùn)行中，當(dāng)接收到來自外界的命 4 令，需要輸出某種波形時(shí)再調(diào)用相應(yīng)的中斷服務(wù)子程序和波形發(fā)生程序，經(jīng)電路的數(shù) /模轉(zhuǎn)換器和運(yùn)算放大器處理后，從信號(hào)發(fā)生器的輸出端口輸出。 研究?jī)?nèi)容 本文是做基于單片機(jī)的信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)，將采用編程的方法來實(shí)現(xiàn)三角波、鋸齒波、矩形波、正弦波的發(fā)生。前者指對(duì)輸出信號(hào)的頻率、幅度的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度以及波形失真等要求不高的一類信號(hào)發(fā)生器。按照輸出波形分類可以分為：正弦信號(hào)發(fā)生器和非正弦信號(hào)發(fā)生器，非正弦信號(hào)發(fā)生 器又包括：脈沖信號(hào)發(fā)生器，函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、掃頻信號(hào)發(fā)生器、數(shù)字序列波形發(fā)生器、圖形信號(hào)發(fā)生器、噪聲信號(hào)發(fā)生器等。 信號(hào)發(fā)生器的分類 信號(hào)發(fā)生器應(yīng)用廣泛，種類繁多，性能各異，分類也不盡一致。單片機(jī)具有體積小、成本低，性能穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。 AT89S51（以下簡(jiǎn)稱 89S51）將具有多種功能的 8 位 CPU 與 FPEROM 結(jié)合在一個(gè)芯片上，為很多嵌入式控制應(yīng)用提供了非常靈活而有便宜的方案，其性能價(jià)格比遠(yuǎn)高于 EPROM 的 87S51 價(jià)格偏高，而片內(nèi)帶 FPEROM 的 89S51 價(jià)格低且與 80C51 兼容，這就顯示出了 89S51 的優(yōu)越性。 關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)； DAC；信號(hào)發(fā)生器 2 目 錄 摘 要 ............................................................... 目 錄 ............................................................... 第一章 緒論 .......................................................... 單片機(jī)概述 ...................................................... 信號(hào)發(fā)生器的分類 ................................................ 研究?jī)?nèi)容 ........................................................ 第二章 方案的設(shè)計(jì)與選擇 .............................................. 方案的比較 ...................................................... 設(shè)計(jì)原理 ........................................................ 設(shè)計(jì)思想 ........................................................ 設(shè)計(jì)功能 ........................................................ 第三章 硬件設(shè)計(jì) ...................................................... 硬件原理框圖 .................................................... 主控電路 ........................................................ 數(shù)、模轉(zhuǎn)換電路 .................................................. 按鍵接口電路 .................................................... 時(shí)鐘電路 ........................................................ 顯示電路 ........................................................ 第四章 軟件設(shè)計(jì) ..............................