【正文】 CTRL：控制芯片的閾值電壓。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 OUT：輸出。 555 的引腳介紹如下： 圖 35 555 引腳圖 GND：接地，作為低電平。它也常作為定時(shí)器廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、電子測量及自動(dòng)控制等方面。 定時(shí)器 555 555 定時(shí)器 是一種模擬和數(shù)字功能相結(jié)合的中規(guī)模 集成器件。 )其他兩種方式在這里不 再進(jìn)行介紹。 8255A 的工作方式共有三種，本次設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的功能比較簡單，設(shè)定其工作在方式 0(基本的輸入輸出方式，即無須聯(lián)絡(luò)就可以直接進(jìn)行的 I/O 方式。 A0A1：內(nèi)部寄存器選擇引腳，區(qū)別內(nèi)部 4 個(gè)寄存器的地址，見表 37。 GND：接地。 RD ：為內(nèi)部寄存器的讀選通信號(hào)。 CS ：片選信號(hào)輸入線，低電平有效。 PB0~PB7： B 口數(shù)據(jù)線。 8255A 的各引腳及其功能介紹如下： D0~D7：數(shù)據(jù)輸入線，用于和單片機(jī)交換數(shù)據(jù)。 8255A的通用性強(qiáng)，使用靈活，通過它 CPU 可直接與外設(shè)相連接。 可編程并行接口電路 8255A 圖 34 8255A引腳圖 Intel 公司開發(fā)的可編程并行接口電 路 8255A 具有 24 個(gè)可編程設(shè)置的 I/O口，包括 3 組 8 位的 I/O 為 PA 口、 PB 口、 PC 口，又可分為 2 組 12 位的 I/O口： A 組包括 A 口及 C 口高 4 位， B 組包括 B 口及 C 組的低 4 位。 至于本次設(shè)計(jì)所使用的 DAC908 芯片，其有效管腳定義、功能以及工作原理與 DAC0832 類似，只是其作為高速轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換時(shí)間比 DAC0832 要低，在這里不再對(duì) DAC908 進(jìn)行介紹。 DGND： 數(shù)字地 ， 兩種地線在基準(zhǔn)電源處共地比較好 。 Rfb： 反饋信號(hào)輸入線 ， 芯片內(nèi)部有反饋電阻 。 Iout2： 電流輸出線。 Iout1： 電流輸出線。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 XFER ：數(shù)據(jù)傳送控制信號(hào)輸入線，低電平有效。 CS ：片選信號(hào)輸入線，低電平有效。 芯片引腳及其功能介紹如下： 圖 33 DAC0832 引腳圖 DI0~DI7：數(shù)據(jù)輸入線， TLL 電平。1LSB，建立時(shí)間為 1 s? ，功耗 20mW。 （ 3） 滿足 TTL 電平規(guī)范的邏輯輸入。 其主要特點(diǎn)歸結(jié)如下： （ 1） 數(shù)字 輸入端具有雙重緩沖功能，可以雙緩沖、單緩沖或直通輸入。兩級(jí)寄存器可以進(jìn)一步提高 D/A 轉(zhuǎn)換器的速度，這是因?yàn)樵?8 位 DAC 寄存器輸出的同時(shí)， 8 位輸入寄存器可以接收新的數(shù)據(jù)。 D/A 轉(zhuǎn) 換器 由 8 位輸入鎖存器、 8 位 DAC 寄存器、8 位 D/A 轉(zhuǎn)換電路及轉(zhuǎn)換控制電路構(gòu)成。與微處理器完全兼容。 表 36 中斷允許控制 IE各位功能 位 名稱 功能 D7 EA CPU 中斷允許位 D4 ES 串行口中斷允許位 D3 ET1 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T1 中斷允許位 D2 EX1 外部中斷 1 中斷允許位 D1 ET0 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T0 中斷允許位 D0 EX0 外部中斷 0 中斷允許位 167。 表 35 中斷矢量地址 中斷源 中斷矢量地址 外 部中斷 0（ INT0 ） 0003H 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0（ T0） 000BH 外部中斷 1（ INT1 ） 0013H 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1（ T1） 001BH 串行口（ RI、 TI） 0023H 中斷允許控制字 IE 的字節(jié)地址為 A8H，其格式如下： 位地址 AFH AEH ADH ACH ABH AAH A9H A8H 符號(hào) EA ES ET1 EX1 ET0 EX0 IE 寄存器中各位為 0 時(shí)，禁止中斷；為 1 時(shí) ，允許中斷。 4. 中斷系統(tǒng) 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 89C51 單片機(jī)有 5 個(gè)中斷源，見 表 35 所示。如果中斷允許， CPU 響應(yīng)中斷并轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)子程序，由內(nèi)部硬件清 TFx。當(dāng) GATE=1 時(shí)， A 點(diǎn)的電位由 INTx 決定， B 點(diǎn)的電位由 TRx和 INTx 決定，即 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器的啟動(dòng) /停止由 TRx 和 INTx 兩個(gè)條件 決定。 圖 32 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T0、 T1 的結(jié)構(gòu)圖 計(jì)數(shù)時(shí)， TLx 的低 8 位一處后向 THx 進(jìn)位， THx 溢出后將 TFx 置位，并向 CPU 申請(qǐng)中斷。 表 34 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T0、 T1 的工作方式 M1 M0 工作方式 計(jì)數(shù)器配置 0 0 方式 0 13 為計(jì)數(shù)器 0 1 方式 1 16 位計(jì)數(shù)器 1 0 方式 2 自動(dòng)再裝入的 8 位計(jì)數(shù)器 1 1 方式 3 T0 分為兩個(gè) 8 位計(jì)數(shù)器，T1 作為波特率發(fā)生器 本次設(shè)計(jì)中只用到了定時(shí)器的方式 1，在此只對(duì)方式 1 進(jìn)行介紹，其他幾種工作方式的具體介紹請(qǐng)參見 [15]相應(yīng)章節(jié) 。 表 33 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T0、 T1 的數(shù)據(jù)寄存器的字節(jié)地址 寄存器 名稱 字節(jié)地址 TH1 T1 的高 8 位數(shù)據(jù)寄存器 8DH TL1 T1 的低 8 位數(shù)據(jù)寄存器 8BH TH0 T0 的高 8 位數(shù)據(jù)寄存器 8CH TL0 T0 的低 8 位數(shù)據(jù)寄存器 8AH （ 4） 工作方式 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 根據(jù)對(duì) TMOD 的 M1 和 M0 的設(shè)定， T0、 T1 可選擇 4 種不同的工作方式。 表 31 方式寄存 器 —TMOD 各位功能 位 名稱 功能 D7 GATE 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T1 門控位 D6 C/T 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T1 功能選擇位： C/T =1 為計(jì)數(shù)器， C/T =0 為定時(shí)器 D5 M1 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T1 方式選擇位 D4 M0 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T1 方式選擇位 D3 GATE 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T0 門控位 D2 C/T 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T0 功能選擇位： C/T =1 為計(jì)數(shù)器， C/T =0 為定時(shí)器 D1 M1 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T1 方式選擇位 D0 M0 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T1 方式選擇位 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 （ 2） 控制寄存器 TCON 控制寄存器 TCON 是一個(gè)逐位定義的 8 位寄存器，即可字節(jié)尋址也可位尋址，字節(jié)地址為 88H，位尋址的地址為 88H8FH，其格式如下： 位地址 8FH 8EH 8DH 8CH 8BH 8AH 89H 88H 位功 能 TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 各位的意義如 表 32 所示 。 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T0 和 T1 由計(jì)數(shù)器 TH0、 TL0 和 TH TL1；特殊功能寄存器 TMOD 和 TCON；時(shí)鐘分頻器；輸入引腳 T0、 T INT0 和 INT1 組成。定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器的核心是一個(gè)加 1 計(jì)數(shù)器。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 由于在此次設(shè) 計(jì)中運(yùn)用了單片機(jī)的定時(shí)中斷功能，所以現(xiàn)在對(duì)單片機(jī)的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器系統(tǒng)和中斷系統(tǒng)進(jìn)行簡要說明 [15]。從片外程序存儲(chǔ)器取指令期間，在每個(gè)機(jī)器周期中，當(dāng) PSEN 有效時(shí)，程序存儲(chǔ)器的內(nèi)容被送上P0 口（數(shù)據(jù)總線）。 ALE 可以驅(qū)動(dòng)8 個(gè) LSTTL 負(fù)載。在編程期間，作輸入。用作片外存儲(chǔ)器訪問時(shí)，低字地址鎖存。在編程時(shí)，其上施加 12V 的編程電壓。 在振蕩器工作時(shí)，在 RST 上作用兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平，將器件復(fù)位。 RD ，低電平有效，輸出，片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通。 T1，定時(shí) /計(jì)數(shù)器 1 的外部輸入端，輸入。 INT1 ， 外部中斷 1，輸入。 TXD， 串行輸出口 ，輸出。在提供這些替代功能時(shí)，其輸出鎖存器應(yīng)由程序置 1。 P3 口可以驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LSTTL 負(fù)載。 P2 口 可以 驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LSTTL 負(fù)載。 當(dāng)使用片外存儲(chǔ)器（ RAM 或 RAM）時(shí)，輸出高位地址。 P1 口能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) LSTTL 負(fù)載。 P1 口 ： 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口，具有內(nèi)部上拉電阻。在程序校驗(yàn)期間，輸出指令字節(jié)（這時(shí)需要加外部上拉電阻） 。 當(dāng) P0 口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。 （ 2） I/O 口 89C51 單片機(jī)有 4 組 8 位的 I/O 口，共 32 根口線。 XTAL1： 輸入到振蕩器的反向放大器。 1. 主要特性 ? 與 MCS51 兼容 ? 4K 字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 ? 壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) ? 數(shù)據(jù)保留時(shí)間： 10 年 ? 全靜態(tài)工作： 0Hz24MHz ? 三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定 ? 1288 位內(nèi)部 RAM ? 32 可編程 I/O 線 ? 兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ? 5 個(gè)中斷源 ? 可編程串行通道 ? 低功耗的閑置和掉電模式 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 ? 片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路 2. 管腳說明 圖 31 89C51 單片機(jī)引腳說明圖 （ 1） 電源和晶振 VCC： 運(yùn)行和程序校驗(yàn)時(shí)加 +5V 電壓。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中， 89C51 是一種高效微控制器， 89C2051 是它的一種精簡版本。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除 100 次。 167。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 第 3章 主要芯片及設(shè)計(jì)軟件介紹 167。 系統(tǒng)可行性分析 系統(tǒng)地電源部分我們選用 780 781 7915 三個(gè)三端集成穩(wěn)壓器得到+5V、 +15V、 –15V 的電壓，然后再將這三個(gè)集成穩(wěn)壓器輸出的電壓值供給整個(gè)系統(tǒng)；通過 DAC0832 或 DAC908 進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換；集成運(yùn) 放 OP05 進(jìn)行電壓放大；運(yùn)用 8255A 芯片進(jìn)行 I/O 擴(kuò)展；撥碼開關(guān)組成按鍵系統(tǒng)；程控波形發(fā)生器設(shè)計(jì)的顯示模塊還用到一片 74LS13兩篇 7404 反相器和 8 組 LED；硬件波形發(fā)生器設(shè)計(jì)額外用到一片 SRAM6116，兩片 74LS373 鎖存器，一片555 作外部時(shí)鐘源，三片 74161 作分頻譯碼電路，一個(gè) MAX232 和一個(gè) 9 針插口組成串行 通信 模塊。同時(shí)系統(tǒng)中擴(kuò)展了 RS232 串行 通信 模塊用于與上位機(jī) 通信 ，可以從上位機(jī)獲取波形數(shù)據(jù)。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 電 源 供 電 模 塊晶 振 電 路復(fù) 位 電 路鍵 盤 電 路89C51單片機(jī)8255A串 行 通信 模 塊SRAM地 址 譯碼 電 路分 頻電 路外 部時(shí) 鐘數(shù) 模 轉(zhuǎn)換 模 塊D BA BD BA B 圖 22 硬件波形發(fā)生器系統(tǒng)框圖 在使用過程中，用戶先通過鍵盤設(shè)定 要輸出波形的類型和分頻選擇。 167。 程控波形發(fā)生器 系統(tǒng) 框圖 本系統(tǒng)由單片機(jī)最小系統(tǒng)（由 51 單片機(jī)、晶振電路和復(fù)位電路組成），鍵盤電路， LED 顯示模塊，兩片 DAC0832 構(gòu)成的調(diào)幅模塊和電源供電模塊以及用于擴(kuò)展 I/O 口的 8255A 芯片組成。以下分別對(duì)這兩種設(shè)計(jì)的系統(tǒng)框圖予以介紹。 河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 167。但是考慮到 IDT7132 芯片的價(jià)格昂貴，且 Proteus 仿真軟件也沒有提供此類軟件，所以我選擇用普通的 6116RAM 解決問題。 硬件波形發(fā)生器設(shè)計(jì) 的設(shè)計(jì)中首先需要單片機(jī)將數(shù)據(jù)寫入 RAM 中，然后需要 RAM 將數(shù)據(jù)發(fā)送給 DAC 進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這就意味著 RAM即要從單片機(jī)接受數(shù)據(jù)又要輸出數(shù)據(jù)給 DAC。 方案二：采用雙端口 RAM（如 IDT7132 芯片）。 靜態(tài) RAM 的選擇 根據(jù)前文的介紹可知在 硬件波形發(fā)生器設(shè)計(jì) 中需要用到 SRAM 去存儲(chǔ)離散的波形數(shù)據(jù)。但是在隨后使用的仿真軟件 Proteus 的元件庫所提供的 D/A 轉(zhuǎn)換器只有DAC0832 這類中速轉(zhuǎn)換器，所以在后面的仿真介紹中我們選用 DAC0832 芯片作為系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換器去仿真低頻波形，而在制作 PCB 板時(shí)我們選用轉(zhuǎn)換速度更高的 DAC908 芯片作為轉(zhuǎn)換器以滿足高頻要求。 方案二：采用常用的 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換器 DAC0832 進(jìn)行設(shè)計(jì)。按轉(zhuǎn)換速度去劃分現(xiàn)有的 DAC 可以分為低速（建立時(shí)間大于 100 s? ）、中速（建立時(shí)間 1~100 s? ）、高速（建立時(shí)間 s? ~50ns）和超高速（建立時(shí)間小于 50ns）四種。 D/A 轉(zhuǎn)換器的選擇 D/A 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間是指模數(shù)轉(zhuǎn)換器完成一個(gè)轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間，是D/A 轉(zhuǎn)換器的一個(gè)重要參數(shù)。 硬件波形發(fā)生器設(shè)計(jì) 不準(zhǔn)備加入顯示模塊，主要是因?yàn)榇朔N方案適用于生成特定波形的系統(tǒng)中，使用人員并不需要經(jīng)常對(duì)波形的頻率和幅值進(jìn)行更改，所以顯示模塊在此種方案中顯得冗余。方案三的液晶可以顯示漢字和圖形，這些功能在本次設(shè)計(jì)中用不到。 方案一占用較多的 I/O 口資源，需要添加額外的 I/O 擴(kuò)展電路和譯碼電路，但是此方案硬件價(jià)格低廉，編程起點(diǎn)低。 方案二：采用 LCD16