【正文】 計(jì)算值可以用 C 語言編程得到。 其實(shí)在計(jì)算正弦波形數(shù)據(jù)的時(shí)候，并不需要算出整個(gè) 0—2π區(qū)間的每一個(gè)值，而只需計(jì)算出 0—21 π中的值就行，其他區(qū)間的值都可以通過對(duì) 0—21 π 中的值取不同的變換。/256 ） …… ，如此計(jì)算下去，將這些模擬量正弦值都轉(zhuǎn)換為單極性方式下的數(shù)字量，得到一張按照點(diǎn)號(hào) 順序排列的正弦波波形數(shù)據(jù)表格。；第 2 點(diǎn)的角度為 360176。將一個(gè)周期內(nèi)的正弦波形等分為 256 份，那么第 1 點(diǎn)的角度為 0176。 （ 2） 正弦波三角波發(fā)生程序設(shè)計(jì) DAC0832 是 8 位的 D/A 轉(zhuǎn)換器件，當(dāng)輸入 00 數(shù)字量的時(shí)候，輸出為 0V 電壓；當(dāng)輸入 80 數(shù)字量的時(shí)候，輸出為 電壓；當(dāng)輸入 FF 數(shù)字量的時(shí)候，輸出為 5V 電壓。一旦有鍵按下，先延時(shí) 10ms，去除鍵的抖動(dòng)，然后關(guān)中斷，不允許定時(shí)器 T0 發(fā)生中斷。鍵盤掃描程序自復(fù)位后就開始工作，時(shí)刻監(jiān)視鍵盤，有無鍵按下。 本系統(tǒng)采用程序控制掃描工作方式。 ③ 中斷工作方式 為進(jìn)一步提高 CPU 效率，可以采用中斷掃描工作方式。 ② 定時(shí)掃描方式 這種方式就是每隔一定的時(shí)間對(duì)鍵盤掃描一次。 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為了節(jié)省硬件，通常采用非編碼鍵 盤，在這種鍵盤結(jié)構(gòu)中，單片機(jī)對(duì)它的控制有三種方式：程序控制掃描方式；定時(shí)掃描工作方式；中斷工作方式。既保證不失時(shí)機(jī)的響應(yīng)鍵盤操作，又不過多占用 CPU 時(shí)間。 鍵盤掃描程序： 單片機(jī)系統(tǒng)中，鍵盤掃描是 CPU 工作的一個(gè)主要內(nèi)容之一。 設(shè) 定 初 始 值延 時(shí) 兩 秒轉(zhuǎn) 鍵 盤 掃 描 圖 42 初始化流程圖 （ 1） 鍵盤掃描及處理程序設(shè)計(jì) 這部分程序包括如下幾部分： ① 鍵盤掃描程序 judge； 摘要 25 ② 先對(duì) P1 置數(shù)，行掃描； ③ 判斷是否有鍵按下； ④ 延時(shí) 10ms，軟件去干擾； ⑤ 確認(rèn)按鍵按下 X = P1， 保存行掃描時(shí)有鍵按下時(shí)狀態(tài)； ⑥ 列掃描； ⑦ 保存列掃描時(shí)有鍵按下時(shí)狀態(tài)； ⑧ 取出鍵值； ⑨ 執(zhí)行相應(yīng)鍵值程序。 (7) 加強(qiáng)軟件抗干擾設(shè)計(jì)，它是提高系統(tǒng)應(yīng)用可靠性的有利措施。 (5) 要合理分配系統(tǒng)資源，包括 ROM、 RAM、 定時(shí)數(shù)器、中斷資源等。即根據(jù)功能要求，描述各個(gè)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。既便于調(diào)試、鏈接，又便于移植、修改。設(shè)計(jì)出軟件的總體結(jié)構(gòu)，使其結(jié)構(gòu)清晰、流程合理。 摘要 23 第四章 軟件設(shè)計(jì)及測(cè)試 軟件總體設(shè)計(jì) 應(yīng)用系統(tǒng) 中的應(yīng)用軟件是根據(jù)系統(tǒng)功能要求而設(shè)計(jì)的，能可靠地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能。再取 1RRW? ，則式（ 31）可表示為： )1128( 39。 由上述分析可看出， 39。 ?nD 時(shí)， 01?U ； 25539。211 RRDRWVDVRRWRRWVU nREFnREFREF ?????????? （ 33） 取 21 2RR? ，當(dāng) 039。由上式 31 和 32 可得： )1256(256 1239。nREF DVU ??? （ 32） REFV 為 DAC0832 提供的參考電壓， 39。其原理是將 A2的輸入端 Σ通過電阻 R1與參考電壓 VREF相連， VREF經(jīng) R1向 A2提供一個(gè)偏流 I1，其電流 方向與 I2相反，因此運(yùn)算放大器 A2的輸入電流為 I I2之代數(shù)和。 圖 38 LM423 外部與內(nèi)部結(jié)構(gòu) （ 2） 雙極性輸出的實(shí)現(xiàn) 若 D/A轉(zhuǎn)換器輸出為雙極性，則設(shè)計(jì)如圖 311所示。 LM324的引腳排列見 310中圖 2。每一組運(yùn)算放大器可用圖 1所示的符號(hào)來表示，它有 5個(gè)引出腳，其中 “+”、 “”為兩個(gè)信號(hào)輸入端， “V+”、 “V”為正、負(fù)電源端， “Vo”為輸出端。 摘要 21 圖 37 I/V轉(zhuǎn)換波形發(fā)生電路 （ 1） LM324簡(jiǎn)介 LM324是四運(yùn)放集成電路，它采用 14腳雙列直插塑料封裝。如果參考電壓為 +5V，則點(diǎn) a輸出電壓為 0～ 5V，點(diǎn) b 輸出電壓為 177。 如圖 39 所示為一種用兩級(jí)運(yùn)算放大器組成的模擬電壓輸出電路。 DAC0832作為微處理器的一個(gè)端口，用地址 92H的選通作為 CS 和 WR1 的控制信號(hào)，微處理器的寫信號(hào)直接來控制 XFER 和 WR2 。 D/A 轉(zhuǎn)換簡(jiǎn)單說就是應(yīng)用電阻解碼網(wǎng)絡(luò)，將 N 位 數(shù)字量逐位轉(zhuǎn)化為模擬量并求和，從而實(shí)現(xiàn)將 N 位數(shù)字量轉(zhuǎn)化為模擬量（簡(jiǎn)單的說就是加權(quán)，比如十進(jìn)制的1101=1*10^3+1*10^2+0*10^1+1*10^0，只是在這里應(yīng)用的是二進(jìn)制算法） （ 4） DAC0832 同 CPU 的連接 微處理器與 DAC0832之間可以不加鎖存器，而是利用 DAC0832內(nèi)部鎖存器，將 CPU通過數(shù)據(jù)總線直接向 DAC0832輸出的停留時(shí)間很短的數(shù)據(jù)保存，直至轉(zhuǎn)換結(jié)束。本設(shè)計(jì)主要用單緩沖方式。 制作低頻信號(hào)發(fā)生器有許多方案：主要有單緩沖方式，雙緩沖方式和直通方式。 IOUT1 模擬電流輸出端 1 當(dāng)輸入數(shù)字全 “1”是，輸出電流最大約為 FBREF256R255V ,，全是 “0”是輸出電流為零。 當(dāng) XFER 、 WR2 同時(shí)有效時(shí)， LE2=1， DAC 寄存器輸出隨輸入而變化。 XFER 是 轉(zhuǎn)移控制信號(hào)，低電平有效。 當(dāng) ILE 、 CS 、 WR1 同時(shí)有效時(shí) LE=1 輸入寄存器的輸出隨輸入而變化。 CS 是 片選信號(hào)，低電平有效。其中有輸出電壓各自極性固定的單極性輸出和隨系統(tǒng)變化輸出電壓有正負(fù)極性的雙極性輸出兩種輸出方式。有時(shí)，微機(jī)控制系統(tǒng)要求同時(shí)輸出多個(gè)模擬量參數(shù)，此時(shí)對(duì)應(yīng)于每一種參數(shù)需要一片 DAC0832，每片 DAC0832 的轉(zhuǎn)換時(shí)間相同，就可采用 DAC 寄存器對(duì) CPU分時(shí)輸入到輸入寄存器的各參數(shù)在同一時(shí)刻開始鎖存，進(jìn)而同時(shí)產(chǎn)生各模擬信號(hào)。 DAC0832 由 8 位輸入寄存器、 8 位 DAC 寄存器和 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換電路組成。 圖 35 DAC0832電路原理圖 待轉(zhuǎn)換的 8 位數(shù)字量由芯片的 8 位數(shù)據(jù)輸入線 D0～ D7 輸入，經(jīng) DAC0832 轉(zhuǎn)換后，通過 2 個(gè)電流輸出端 IOUT1 和 IOUT2 輸出 ， IOUT1 是邏輯電平為 1的各位輸出電流之和， IOUT2 是邏輯電平為 0的各位輸出電流之和。運(yùn)放的反饋電阻可通過 RFB端引用片內(nèi)固有電阻，還可以外接。 D/A轉(zhuǎn)換結(jié)果采用電流形式輸出。利用 D/A 轉(zhuǎn)換器可以產(chǎn)生各種波形，如方波、三角波、正弦波、鋸齒波等以及它們組合產(chǎn)生的復(fù)合波形和不規(guī)則波形。 圖 34 獨(dú)立式鍵盤 D/A轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì) DAC0832 是 CMOS 工藝制造的 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換器，屬于 8 位電流輸出型 D/A 轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換時(shí)間為 1us，片內(nèi)帶輸入數(shù)字鎖存器。例如 44 的行、列結(jié)構(gòu)可組成 16 個(gè)鍵的鍵盤，比一個(gè)鍵位用一根 I/O 口線的獨(dú)立式鍵盤少了一半的 I/O 口線。矩陣式鍵盤又叫行列式鍵盤。 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(dòng)，一般采用 R—S 觸發(fā)器或單穩(wěn)態(tài)電路。通過硬件電路消除按鍵過程中抖動(dòng)的影響是一種廣為采用的措施。由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，一個(gè)按鍵開關(guān)閉合及斷開的瞬間必然伴隨有一連串的抖動(dòng)。 多數(shù)鍵盤的按鍵均采用機(jī)械彈性開關(guān)。 摘要 17 ③ 按鍵防抖動(dòng)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。為消除重鍵的影響，編制程序時(shí)可以將鍵的釋放作為按鍵的結(jié)束。不過單片機(jī)控制系統(tǒng)的資源有限，交互能力不強(qiáng)，通常總是采用單鍵按下有效，多鍵同時(shí)按下無效的原則。 ② 重鍵與連擊的處理 實(shí)際按鍵操作中，若無意中同時(shí)或先后按下兩個(gè)以上的鍵，系統(tǒng)確定哪個(gè)鍵操作是有效的，完全取決設(shè)計(jì)者的意圖。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。 （ 2） 鍵盤設(shè)計(jì)需要解決的幾個(gè)問題 ① 按鍵的確認(rèn) 鍵盤實(shí)際上是一組按鍵開關(guān)的集合，其中每一個(gè)按鍵就是一個(gè)開關(guān)量輸入裝置。鍵盤的結(jié)構(gòu)形式一般有兩種：獨(dú)立式鍵盤與矩陣式鍵盤。這些輸入 /輸出設(shè)備主要有鍵盤、顯示器和打印機(jī)等。內(nèi)部振蕩方式所得時(shí)鐘信號(hào)比較穩(wěn)定，實(shí)用電路中使用較多。圖中電容 C C2 起穩(wěn)定振蕩頻率、快速起振的作用。晶振通常選用 6MHZ、 12MHZ 或 24MHZ。在引腳 XTAL1 和 XTAL2 外接晶體振蕩器（簡(jiǎn)稱晶振），就構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式。 圖 32 復(fù)位電路 （ 2） 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 8051 系列單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩方式和外部振蕩方式。系統(tǒng)上電時(shí)，在 RC 電路充電過程中，由于電容兩端電壓不能跳變，故使 RESET 端電平 呈高電位，系統(tǒng)復(fù)位。復(fù)位電路連接如圖 34 所示。 摘要 15 圖 31 穩(wěn)壓電源模塊 電路圖 復(fù)位與時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) （ 1 ） 復(fù)位電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)的復(fù)位是靠外電路實(shí)現(xiàn)的，在時(shí)鐘電路工作后，只要在單片機(jī)的 RST 引腳上出現(xiàn) 24 個(gè)時(shí)鐘振蕩脈沖（ 2 個(gè)機(jī)器周期）以上的高電平，單片機(jī)便實(shí)現(xiàn)初始化狀態(tài)復(fù)位。 系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì) 電源設(shè)計(jì) 穩(wěn)壓電源是單片機(jī)控制系統(tǒng)的重要組成部分，它不僅為測(cè)控系統(tǒng)提供多路電源電壓，還直接影響到系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)和抗干擾性能。 (3) D/A 轉(zhuǎn)換 本設(shè)計(jì) D/A 轉(zhuǎn)換部分采用 DAC0832 芯片，由于它自帶鎖存器，故在使用時(shí) 不必加74LS373 進(jìn)行數(shù)據(jù)鎖存。 (1) 程序存貯器 89S52 內(nèi)部自帶 8K 的 ROM， 512B 的 RAM，所以不需要對(duì)其擴(kuò)展存儲(chǔ)器。 復(fù) 位 電 路A T 8 9 S 5 2D / A 轉(zhuǎn) 換 芯 片按 鍵波 形 輸 出電 流 電 壓 轉(zhuǎn) 換 電 路 圖 21 主系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 摘要 14 第三章 硬件設(shè)計(jì) 總體硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)包含兩部分內(nèi)容：一是 系統(tǒng)擴(kuò)展，即單片機(jī)內(nèi)部的功能單元（如 ROM、 I/O、定時(shí) /計(jì)數(shù)器等）容量不能滿足應(yīng)用系統(tǒng)的要求時(shí)，必須在片外進(jìn)行擴(kuò)展，選擇適當(dāng)?shù)男酒?，設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)碾娐贰１驹O(shè)計(jì)主要包括硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。接口擴(kuò)展是指各接口芯片以及其他功能器件的擴(kuò)展。 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖設(shè)計(jì) :一個(gè)單片機(jī)主系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)包含兩部分內(nèi)容：一是單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展 部分設(shè)計(jì)，它包括存儲(chǔ)器擴(kuò)展和接口擴(kuò)展。 系統(tǒng)需求分析 （ 1）