【正文】 ........................ 程序流程圖 ...................................................... 第五章 總結(jié)與展望 .................................................... 致 謝 ............................................................... 參考文獻(xiàn) ............................................................. 附錄 1 電路原理圖 ..................................................... 附錄 2 源程序 ......................................................... 附錄 3 器件清單 ...................................................... 3 第一章 緒論 單片機概述 AT89S51 是一種低功耗，高性能的片內(nèi)有 4KB 快閃可編程 /擦除只讀存儲器(FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory)的 8 位 COMS 微控制器，使用高密度，非易失存儲技術(shù)制造，并且與 80C51 引腳和指令系統(tǒng)完全兼容。 1 單片機函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計 摘 要 本文介紹一種用 AT89S51 單片機構(gòu)成的波形發(fā)生器，可產(chǎn)生方波、三角波、正弦波、鋸齒波等多種波形，波形的周期可用程序改變，并可根據(jù)需要選擇單極性輸出或雙極性輸出，具有線路簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、性能優(yōu)越等特點。文章給出了源代碼，通過仿真測試，其性能指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計要求。芯片上的FPEROM 允許在線編程和采用通用的非易失存儲編程器對存儲器重復(fù)編程。 隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，中央處理器 (CPU)、隨機存取存儲器 (RAM)、只讀存儲器 (ROM)、 (I/O)接口、定時器 /計數(shù)器和串行通信接口， 以及其他一些計算機外圍電路等均可集成在一塊芯片上構(gòu)成單片微型計算機，簡稱為單片機。其最明顯的優(yōu)勢就是可以嵌入到各種儀器、設(shè)備中，這是其他計算機和網(wǎng)絡(luò)都無法做到的。按照頻率范圍分類可以分為：超低頻信號發(fā)生器、低頻信號發(fā)生器、視頻信號發(fā)生器、高頻波形發(fā)生器、甚高頻波形發(fā)生器和超高頻信號發(fā)生器。按照信號發(fā)生器性能指標(biāo)可以分為一般信號發(fā)生器和標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器。后者是指其輸出信號的頻率、幅度、調(diào)制系數(shù)等在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，并且讀數(shù)準(zhǔn)確、穩(wěn)定、屏蔽良好的中、高檔信號發(fā)生器。根據(jù)設(shè)計的要求，對 各種波形的頻率和幅度進(jìn)行程序的編寫，并將所寫程序裝入單片機的程序存儲器中。 5 第二章 方案的設(shè)計與選擇 方案的比較 方案一：采用單片函數(shù)發(fā)生器（如 8038）， 8038 可同時產(chǎn)生正弦波、方波等，而且方法簡單易行，用 D/A 轉(zhuǎn)換器的輸出來改變調(diào)制電壓，也可以實現(xiàn)數(shù)控調(diào)整頻率，但產(chǎn)生信號的頻率穩(wěn)定度不高。 方案三：采用單片機編程的方法來實現(xiàn)。此外，由于通過編程方法產(chǎn)生的是數(shù)字信號，所以信號的精度可以做的很高。它不僅采用軟硬件結(jié)合，軟件控制硬件的方法來實現(xiàn)，使得信號頻率 的穩(wěn)定性和精度的準(zhǔn)確性得以保證，而且它使用的幾種元器件都是常用的元器件，容易得到，且價格便宜，使得硬件的開銷達(dá)到最省。 89C51 單片機本身就是一個完整的微型計算機，具有組成微型計算機的各部分部件：中央處理器 CPU、隨機存取存儲器 RAM、只讀存儲器 ROM、 I/O 接口電路、定時器 /計數(shù)器以及串行通訊接口等，只要將 89C51再配置鍵盤及其接口、顯示器及其接口、數(shù)模轉(zhuǎn)換及波形輸出、指示 燈及其接口等四部分，即可構(gòu)成所需的波形發(fā)生器，其信號發(fā)生器構(gòu)成原理框圖如圖 所示。當(dāng)數(shù)字信號經(jīng)過接口電路到達(dá)轉(zhuǎn)換電路，將其轉(zhuǎn)換成模擬信號也就是所需要的輸出波形。其中“ S0”號鍵代表方波輸出，“ S1”號鍵代表正弦波輸出，“ S2”號鍵代表三角波輸出，“ S3” 號鍵代表鋸齒波輸出。 （ 3）利用兩片 DAC0832 實現(xiàn)幅度可調(diào)的信號源，（其中一片用來調(diào)節(jié)幅度，另外一片用來實現(xiàn)信號源的輸出）。 （ 5） 輸出波形幅度為 0～ 5V。 圖 硬件原理框圖 主控電路 AT89C51 單處機內(nèi)部設(shè)置兩個 16 位可編程的 定時器 /計數(shù)器 T0 和 T1，它們具有計數(shù)器方式和定時器方式兩種工作方式及 4 種工作模式。模式 1采用的是 16 位計數(shù)器，當(dāng) T0 或 T1 被允許計數(shù)后，從初值開始加計數(shù)，最高位產(chǎn)生溢出時向 CPU 請求中斷。當(dāng)中央處理器CPU 正在處理某件事的時候外界發(fā)生了緊急事件，要 求 CPU 暫停當(dāng)前的工作，轉(zhuǎn)而去處理這個緊急事件。 如圖 所示， AT89C51 從 P0 口接收來自鍵盤的信號，并通過 P2 口輸出一些控制信號，將其輸入到 8155 的信號控制端，用于控制其信號的輸入、輸出。如果有信號輸出，則在寫控制端產(chǎn)生一個寫信號，并將所要輸出的信號通過 8155 的 PB 口輸出，并在數(shù)碼管上顯示出來。 DAC0832 主要由 8 位輸入寄存器、 8 位 DAC 寄存器、 8位 D/A 轉(zhuǎn)換器以及輸入控制電路四部分組成。 DAC0832是電流型輸出，在應(yīng)用時外接運放使之成為電壓型輸出。若 P0 口向其送的數(shù)據(jù)為 0FFH 時， 則 U1的輸出電壓為 5V. 故當(dāng) U1 輸出電壓為 0V 時，由公式 得： Vout = 5V時，可得： Vout = +5V， 所以輸出波形的電壓變化范圍為 5V～ + 5V. 故可推得，當(dāng) P0 所送數(shù)據(jù)為 80H 時， Vout 為 0V[4]。其中“ S0”號鍵代表方波輸出，“ S1”號鍵代表正弦波輸出，“ S2”號鍵代表三角波輸出。 圖 按鍵接口 時鐘電路 8051 單片機有兩個引腳（ XTAL1， XTAL2）用于外接石英晶體和微調(diào)電容，從而構(gòu)成時鐘電路，其電路圖如圖 所示。 由于頻率較大時，三角波、正弦波、鋸齒波中每一點的延時時間為幾微秒，故延時時間還要加上指令時間才能獲得較大的頻率波形 [9]。而且 LED 數(shù)碼管是采用共陽極接法，當(dāng)主控端口輸出一個低電平后，與其相對應(yīng)的數(shù)碼管即變亮，顯示所需數(shù)據(jù)。 圖 LED 顯示電路 12 第四章 軟件設(shè)計 程序流程圖 本文中 子程序的調(diào)用是通過按鍵的選擇來實現(xiàn)，在取得按鍵相應(yīng)的鍵值后，啟動計時器和相應(yīng)的中斷服務(wù)程序，再直接查詢程序中預(yù)先設(shè)置的數(shù)據(jù)值，通過轉(zhuǎn)換輸出 相應(yīng)的電壓，從而形成所需的各種波形。在中斷結(jié)束后，還要來判斷波形是否符合，如符合，則顯示其頻率，不符則返回，重新判斷。如圖所示，在中斷服務(wù)子程序開始后，通過判斷來確定各種波形的輸出，當(dāng)判斷選擇的不是方波后，則轉(zhuǎn)向?qū)φ也ǖ呐?斷，如此反復(fù)。 圖 子程序流程圖 14 14 綜合實驗總結(jié) 課程設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識 ,發(fā)現(xiàn) ,提出 ,分析和解決實際問題 ,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié) ,是對學(xué)生實際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程 .隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，單片機已經(jīng)成為當(dāng)今計算機應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域， 在生活中可以說得是無處不在。 回顧起此次單片機課 程設(shè)計，我仍感慨頗多， 的確，從選題到定稿，從理論到實踐，在 好幾個 星期的日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會遇到過各種各樣的問題，同時在設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處 ，對以前所學(xué)過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，比如說不懂一些元器件的使用方法，對單片機匯編語言掌握得不好 …… 通過這次課程設(shè)計之后，一定把以前所學(xué)過的知識重新溫故。同時，在 宋陽 老師那里我學(xué)得到很多實用的知識，在次我表示感謝！同時，對給過我?guī)椭乃型瑢W(xué)和各位指導(dǎo)老師再次表示忠心的感謝！ 15 參考文獻(xiàn) [1] 程全 .基于 AT89C52 實現(xiàn)的多種波形發(fā)生器的設(shè)計 [J].周口師范學(xué)院學(xué)報，(5)： 57～ 58. [2] 周明德 .微型計算機系統(tǒng)原理及應(yīng)用 [M].北京：清華大學(xué)出版社， ～364. [3] 劉樂善 .微型計算機接口技術(shù)及應(yīng)用 [M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，～ 264. [4] 童詩白 .模擬電路技術(shù)基礎(chǔ) [M].北京：高等教育出版社， ～ 202. [5] 杜華 .任意波形發(fā)生器及應(yīng)用 [J].國外電子測量技術(shù)， ： 38～ 40. [6] 張友德 .單片微型機原理、應(yīng)用與實踐 [M].上海：復(fù)旦大學(xué)出版社， ～44. [7] 程朗 .基 于 8051 單