【正文】 圖 硬件仿真圖 由上圖可以知道，下面那部分是 4 位共陽(yáng)數(shù)碼管顯示模塊，用 4 個(gè) pnp 三極管驅(qū)動(dòng)，這樣的做法好處是連線簡(jiǎn)單，選通狀態(tài)由單片機(jī)的 IO 口直接控制， 左上角是電源指示燈，用來(lái)指示電源是否連接上了，單片機(jī)左邊分別是晶振電路和復(fù)位電路， p0口外接上拉電阻接數(shù)碼管斷選， p2口接 DA0832 的 8位數(shù)據(jù)輸入端，D0D7，然后 DA0832 模擬電流輸出端 2 接雙極性放大電路，把電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，然后 口外接一個(gè) button 按鍵 ，每按下一次， 口變?yōu)榈碗娖剑瑥亩鄳?yīng)的改變波形。 遞增斜 波的實(shí)現(xiàn)通過(guò)賦一個(gè)計(jì)數(shù)初值 0， 送給 0832 輸出，然后 進(jìn)行自加 送出顯示 ，到 256 再溢出，又從 0開(kāi)始循環(huán)，通過(guò) DA0832 進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換形成遞增斜波， 遞增斜波流程圖 如下： N Y 圖 遞增斜波流程圖 開(kāi)始 model_count賦初值 0 送數(shù)給 0832 輸出 model_count=ffh？ model_count+1=model_count 南昌航空大學(xué)士學(xué)位論文 18 遞減斜波流程圖 遞減斜波和遞增斜波剛好相反，遞增斜波是通過(guò)自加的方式，而遞減斜波則是通過(guò)從 ffh 一直自減到 00h 送數(shù)， 本設(shè)計(jì)中遞減斜波計(jì)數(shù)選用的是 下面mode2_count 是 遞減斜波的程序流程圖 所示 ： N Y 圖 遞減斜波流程圖 方波流程圖 方波和遞 增遞減類的波形不一樣，思路是不一樣的，要實(shí)現(xiàn)一個(gè)方波的輸出，要把 256 個(gè)點(diǎn)的一半送一個(gè)數(shù)，表示高電平，另外 128 個(gè)數(shù)字全部再送一個(gè)數(shù)，在這本設(shè)計(jì)中高的送 ffh，低的賦值 00h， 這就實(shí)現(xiàn)了方波的輸出， 計(jì)數(shù)選用的是 mode3_count，下面是部分程序， mode3_count 初值賦 值 00h，通過(guò) if 語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)所要的功能。 特點(diǎn)： 1) 中斷隨機(jī)的 2) 中斷是可恢復(fù)的 3) 中斷是自動(dòng)進(jìn)行處理的 本設(shè)計(jì)利用 p3 口按鍵中斷 控制波 形， 如圖 所示是中斷流程圖， 每按一次調(diào)用一次中斷，并 設(shè)置一個(gè)參數(shù) 進(jìn)行 計(jì)數(shù)，開(kāi)啟定時(shí)器，并調(diào)用對(duì)應(yīng)的波形顯示子程序顯示波形種類和頻率。（如有必要，被中斷的程序可以在后來(lái)某時(shí)間恢復(fù)，繼續(xù)執(zhí)行。 單片機(jī)初始化程序 DA0832 初始化設(shè)置 數(shù)碼管 顯示輸出波形種類頻率值 是否有鍵按下 按鍵處理程序，更新DA0832 的控制 和顯示 返回 是 開(kāi)始 南昌航空大學(xué)士學(xué)位論文 16 中斷流程圖 本設(shè)計(jì)的中斷是 T0 定時(shí)器內(nèi)部中斷，中斷源的 I/O 設(shè)備是按鍵，在沒(méi)有按下時(shí)， 口默認(rèn)是高電平，當(dāng)按下按鍵時(shí)，這時(shí)候電平發(fā)生變化，產(chǎn)生一個(gè)低電平送入 口，單片機(jī)檢測(cè)到中斷并進(jìn)入，調(diào)用子程序處理數(shù)據(jù)，由于主程序是一個(gè) while 死循環(huán)，如果沒(méi)有按鍵再次按下，就會(huì)一直不斷重復(fù)處理，實(shí)現(xiàn)連續(xù)波形的輸出。 ● DA0832： 直通模式 ， WR1和 CS， WR2 和 XFER 接地， ILE 接電源高電平 ● 數(shù)碼管： 4 位共陽(yáng)數(shù)碼管由三個(gè) PNP 三極管驅(qū)動(dòng)顯示。 ● P2 口 ： 依次分配接 DA0832 的數(shù)據(jù)輸入端 D0D7，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ?。下面是程序設(shè)計(jì)中的資源分配情況： ● P0 口：全部接上拉電阻， 依次 分配接四位共陽(yáng)數(shù)碼管的 A、 B、C、 D、 E、 F、 G、 DP段 選端，逐一驅(qū)動(dòng)。 南昌航空大學(xué)士學(xué)位論文 14 第四章 軟件設(shè)計(jì) 主程序流程圖 本設(shè)計(jì) 中程序功能調(diào)用是通過(guò)按鍵的選擇來(lái)實(shí)現(xiàn)的，在按鍵按下后，啟動(dòng)定時(shí)器和相應(yīng)的中斷服務(wù)程序，再直接調(diào)用預(yù)先設(shè)置好的子程序通過(guò) D/A 電路 轉(zhuǎn)換輸出相應(yīng)的電壓，從而形成所需的各種波形，按下復(fù)位按鍵后對(duì)單片機(jī)進(jìn)行初始化， 設(shè)計(jì)中 程序編寫是通過(guò) keil uv2 軟件進(jìn)行編寫的， uv2 軟件是單片機(jī)眾多開(kāi)發(fā)軟件中優(yōu)秀軟件之一，界面簡(jiǎn)潔，操作簡(jiǎn)單，仿真功能也強(qiáng)。 MC1403 低壓基準(zhǔn)模塊 MC1403芯片是低壓基準(zhǔn)芯片， 用作 D/A 芯片的基準(zhǔn)電壓，使其工作的更加穩(wěn)定，實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)可以不使用這個(gè)芯片，對(duì)設(shè)計(jì)的結(jié)果影響不是很大，故而沒(méi)有采用這個(gè)芯片， MC1403 芯片管腳如圖 所示： 圖 MC1403 MC1403 輸出電壓 ，電路連接 1管腳接 5v 電源， 3管腳接地， 2 管腳接個(gè)小的電容就可以實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)電壓的輸出。 LM324 運(yùn)放模塊 LM324 芯片的管教圖如圖 所示： 圖 LM324 管腳圖 每一個(gè) LM324 都包含了四個(gè)運(yùn)放在里面，采用的 14 腳雙列直插封裝模式， 1，2， 3 管腳組成一個(gè)小運(yùn)放， 1 是 out 輸出端， 2時(shí)反向輸入端， 3是同向輸入端，4和 11 管腳接電源供電， LM324 具有 電源電壓范圍廣，靜態(tài)功耗小，也很便宜，性價(jià)比高，所以設(shè)計(jì)中采用 LM324 運(yùn)放進(jìn)行電流電壓轉(zhuǎn)換并且放大。 圖 DAC0832 直通模式接法 在 本 設(shè)計(jì)中當(dāng)然也可以使用其他方式的接法，單緩沖方式適用于一路模擬信南昌航空大學(xué)士學(xué)位論文 12 號(hào)輸出或者幾路模擬信號(hào)非同步輸出的情形下，雙緩沖方式適用于在需要同時(shí)需要記錄模擬信號(hào)的場(chǎng)合，一路對(duì)應(yīng)一個(gè) DAC0832 芯片，程序簡(jiǎn)單，但是電路連接比較麻煩，這兩種方式都需要單片機(jī)的 IO 口 進(jìn)行控制，選通進(jìn) 行工作，故而沒(méi)有直通模式簡(jiǎn)單實(shí)用，直通模式下 只需要進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)給 DAC0832 就可以了，不需要單片機(jī)控制它的選通狀態(tài)。 ● DGND:數(shù)字地 。 ● Vref:基準(zhǔn)電壓輸入線 (10v ~ +10v)。其值與 Iout1 之和為一常數(shù) ● Rfb:反饋信號(hào)輸入線 ,芯片內(nèi)部有反饋電阻 。當(dāng)輸入全為 1時(shí) Iout1 最大。 ● WR2：為 DAC寄存器寫選通輸入線。 ● WR1：為輸入寄存器的寫選通信號(hào)。 ● ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號(hào)輸入線，高電平有效。 當(dāng)產(chǎn)生一個(gè)周期的波形需要把 256 個(gè)數(shù)組推送到DAC0832 中，數(shù)據(jù)量大，所以不能產(chǎn)生很高的頻率 ， 用 4位的數(shù)碼管就夠， 4 個(gè)數(shù)碼管的 b極接 口控制位選進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示， 段選端通過(guò)上拉電阻接p0口， 當(dāng) p口送入高電平時(shí)通過(guò)三極管發(fā)射極為低電平， 沒(méi)有位選到，送入低電平是，發(fā)射極為高電平，此時(shí)共陽(yáng)數(shù)碼管位選成功，進(jìn)行顯示。由 4 個(gè) PNP 三極管驅(qū)動(dòng)可以獲得高亮度的顯示。要想使單片機(jī)復(fù)位的話，就需要一個(gè)復(fù)位電路了， 這里 選擇手動(dòng)復(fù)位電路，在接通電源后，按下按鈕單片機(jī)上電復(fù)位，因?yàn)閱纹瑱C(jī)是高電平復(fù)位，所以選擇了上述復(fù)位電路。通常晶振頻率為 ，而片內(nèi)的時(shí)鐘產(chǎn)生有兩種方式：一是內(nèi)部時(shí)鐘方式，而是外部時(shí)鐘方式。當(dāng) P3 口寫入“ l”后，它們被內(nèi)部上扎為高 電 平，并 用 作輸入。 P2口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P2口當(dāng) 用于 外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取 時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。并 因此 作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， Pl 口作為第八位 地址接收。 ● Pl口： P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， Pl 口 緩沖器能南昌航空大學(xué)士學(xué)位論文 8 接收輸出 4TTL 門電流。 PO 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它 可 以被定義為數(shù)據(jù)／ 地 址的第八位。 ● PO口： PO 口為一個(gè) 8位漏級(jí) 開(kāi) 路雙向 I/O 口，每腳 可 吸收 8TTL 門 電流。 ● XTALl： 反向振蕩放人器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘 工 作 電 路的輸入。注意加密方式 1 時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET； 當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部 程序存儲(chǔ)器。 但 在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 ● /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。岡此它 可 用作對(duì)外部輸出的脈沖或用 于 定時(shí) 目 的。在 FLASH 編程期間，此引腳 用于 輸入編程脈沖。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ● GND:接地。 AT89C52 單片機(jī)系統(tǒng) ① AT89C52 芯片的引腳圖如圖 圖 AT89C52 引腳圖 ②管腳說(shuō)明： 低頻信號(hào)發(fā)生器采用 AT89C52 單片機(jī)作為控制核心， 工作電壓為 5v， 其內(nèi)部組成包括：一個(gè) 8 位的微處理器 CPU 及片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電 路， 但 石英晶 單 片 機(jī) D/A 電路 運(yùn)放電路 復(fù)位 時(shí)鐘 按鍵 LED 顯示電路 基準(zhǔn)電路 南昌航空大學(xué)士學(xué)位論文 7 體和微調(diào) 電容 需要外接；片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM 低 128 字節(jié)，存放讀 /寫數(shù)據(jù)； 高128 字節(jié)被特殊功能寄存器 占 用；片內(nèi)程序存儲(chǔ)器 4KB ROM； 四個(gè) 8 位并行 I/O（輸入 /輸出）接口 P0 – P3，每個(gè)口 可以用作 作輸入 ，也可以用作輸出 ； 兩個(gè)定時(shí) /計(jì) 數(shù)器，每個(gè)定時(shí) /計(jì) 數(shù)器都 可 以設(shè)置成計(jì)數(shù)方式， 用 以對(duì)外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù)，也 可 以設(shè)置成定時(shí)方式，并 可 以根據(jù)計(jì)數(shù)或定時(shí)的結(jié)果實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制 ； 五個(gè)中斷源的中斷控制系統(tǒng)：一個(gè) 全 雙 工 UART（通用異步接收發(fā)送器）的串行 I/O 口 。 后三位表示波形對(duì)應(yīng)的頻率，采用動(dòng)態(tài)顯示的方式 ，逐位選中顯示，當(dāng)間隔時(shí)間很短時(shí)，呈現(xiàn)出全亮的情況，肉眼看不出 來(lái)停頓的情況下，就達(dá)到了動(dòng)態(tài)顯示的效果，這樣的好處是電路簡(jiǎn)單，可以通過(guò)程序進(jìn)行控制位選顯示 ， DA 輸出端接 LM324 運(yùn)放實(shí)現(xiàn)電流到電壓的轉(zhuǎn)換， 并進(jìn)行放大， 便于觀察波形和日常使用。 系統(tǒng)可用 LED 顯示輸出波形的種類和頻率。 系統(tǒng)可以通過(guò)選擇開(kāi)關(guān)選擇相應(yīng)的波形輸出。 設(shè)計(jì)功能 以單片機(jī) AT89C52為核心器件組成一個(gè)多功能智能函數(shù)發(fā)生器。 （ 7） 階梯波也是自加，通過(guò)對(duì) 20 進(jìn)行模運(yùn)算，每 20 個(gè)數(shù)取 同 一個(gè)值，再傳給 DA 芯片進(jìn)行轉(zhuǎn)換，到了 256再溢出 重復(fù)，形成階梯波。 （ 3） 方波的模擬產(chǎn)生： ● 數(shù)字量為 0x00 到第 0x80 時(shí)推入 DAC0832 輸出為低電平 ● 數(shù)字量為時(shí)推入 0x81 到 0xff 時(shí)推入 DAC0832 輸出為高電平 （ 4） 三角波模擬信號(hào)由 D/A轉(zhuǎn)換器的模擬量輸出：向 DAC0832 送數(shù)據(jù) 0—255后，再送數(shù)據(jù) 255— 0的連續(xù)數(shù)據(jù)就能夠得 上一個(gè)周期的完整三角波，由于取了兩個(gè) 256個(gè)值，所以頻率是方波的兩倍， （ 5） 正弦波的模擬信號(hào)由 D/A 轉(zhuǎn)換器的模擬量輸出的計(jì)算公式為： mode5_temp=sin(N*)*127+128 ； (N=0~360) mode5_temp； 正弦的角度表值 由于 52 單片機(jī) ROM 很小，計(jì)算的會(huì)比較吃力，考慮到這個(gè)原因本設(shè)計(jì) 通過(guò)建立表格數(shù)據(jù)，進(jìn)行查表查詢正弦的數(shù)值， 0到 360度，所以正弦的頻率和以上波形都不一樣。 設(shè)計(jì)思想 （ 1） 52單片機(jī)向直通模式下的 DAC0832 送對(duì)應(yīng)的數(shù)字量就能得到相應(yīng)的模擬信號(hào) ，波形的選擇通過(guò) P3 口的按鍵中斷實(shí)現(xiàn) 。 89C52 是整個(gè)波形發(fā)生器的核心部分，通過(guò)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)頻率的調(diào)節(jié)。它不僅采用軟硬件結(jié)合，軟件控制硬件的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，使得信號(hào)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(jià)格便宜，使