【正文】 系統(tǒng)功能要求 系統(tǒng)具有 D/A 轉(zhuǎn)換功能，信號(hào)幅度放大功能，上電自動(dòng)復(fù)位功能，鍵盤輸入接口。 (4) 經(jīng)濟(jì)上的可行性討論 本設(shè)計(jì)是一個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，芯片的選擇在前面已經(jīng)討論，從前面的討論中可見芯片大部分都是常用芯片。在設(shè)計(jì)時(shí)要對(duì)每一個(gè)電路模塊仔細(xì)檢查，查閱其他書籍進(jìn)行校對(duì)，還要進(jìn)行實(shí)物實(shí)驗(yàn)，以確保設(shè)計(jì)的可實(shí)現(xiàn)性。電路原理圖的設(shè)計(jì)過程可分為以下幾個(gè)步驟： ① 設(shè)置電路圖紙參數(shù)及相關(guān)信息 摘要 12 ② 裝入所需要的元件 ③ 設(shè)置元件 ④ 連線電路圖 ⑤ 調(diào)整、檢查和修改 ⑥ 補(bǔ)充完善 （ 2） 可行性分析 根據(jù)技術(shù)指 標(biāo)及系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的，經(jīng)研究芯片的選擇如下： ① 主控芯片采用 ATMEL 公司的 AT89S52； ② 采用 12MHz 的晶振器為 AT89S52 提供時(shí)鐘信號(hào)； ③ 穩(wěn)壓塊選用 7812 與 7805 相串聯(lián)，提供 12V 和 5V 電壓 ,7912 產(chǎn)生 12V 電壓； ④ 對(duì)于 89S52 的 P0 口的數(shù)據(jù)經(jīng)過 DAC0832 進(jìn)行 D/A 轉(zhuǎn)換； ⑤ 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換器采用 DAC0832； ⑥ 運(yùn)算放大器采用 LM324。電路原理圖的設(shè)計(jì)是仿真中的第一步，也是非常重要的一步。此系統(tǒng)具有的功能如下： 硬件部分 （ 1） 單片機(jī)所需的平穩(wěn)電壓（電源設(shè)計(jì) 177。 摘要 10 摘要 11 第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 系統(tǒng)分析 問題定義 基于單片機(jī)的信號(hào)發(fā)生系統(tǒng)是一個(gè)實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)，可為相關(guān)實(shí) 驗(yàn)及實(shí)際應(yīng)用提供支持。本章是系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)，對(duì)系統(tǒng)按功能模塊進(jìn)行介紹。本章完成系統(tǒng)的硬件總體設(shè)計(jì)，詳細(xì)說明了設(shè)計(jì)思路。包括兩個(gè)主要內(nèi)容，系統(tǒng)分析和系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)。 ② 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)。 為此，論文包括以下內(nèi)容： ① 緒論。 （ 3） 固化于單片機(jī)芯片中的軟件采用模塊設(shè)計(jì)，層次清楚，具有上電復(fù)位及初始化功能，具有很好的軟件開發(fā)框架。 本設(shè)計(jì)將完成以下幾個(gè)方面的工作： （ 1） 選芯片，盡量滿足一般工業(yè)控制要求、以增強(qiáng)其實(shí)用性。系統(tǒng)以 89S52 單片機(jī)為核心，配置相 應(yīng)的外設(shè)及接口電路，用 C 語(yǔ)言開發(fā)，組成一個(gè)多功能信號(hào)發(fā)生系統(tǒng)。再在 DAC0832 輸出端加上一些電壓變換電路，就完成了一個(gè)頻率、幅值可調(diào)的多功能信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)。 依據(jù)以上可以用單片機(jī) AT89S52,加上一片 DAC0832,就可以做成一個(gè)簡(jiǎn)單的信號(hào)發(fā)生器，其頻率受單片機(jī)運(yùn)行的程序的控制。 超高頻信號(hào)發(fā)生器，產(chǎn)生波形一般用 LC 振蕩電路。 摘要 9 低頻：頻率范圍為幾十 HZ 到幾百 KHZ。 信號(hào)發(fā)生器概述 目前，市場(chǎng)上的信號(hào)發(fā)生器多種多樣，一般按頻帶分為以下幾種： 超高頻：頻率范圍 1MHz 以上，可達(dá)幾十兆赫茲。 （ 5） 中斷 AT89S52 有 6 個(gè)中斷源：兩個(gè)外部中斷（ 0INT 和 1INT ），三個(gè)定 時(shí)中斷（定時(shí)器 0、 2）和一個(gè)串行中斷。通過編程設(shè)置其方式寄存器 TMOD可設(shè)定定時(shí)器工作于某種方式。 ② 每個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器既可以對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)定時(shí)，也可以對(duì)外部信號(hào)計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能，通過編程設(shè)定來 實(shí)現(xiàn)。直接尋址方式訪問特殊功能寄存器（ SFR）。 也就是說高 128字節(jié)與特殊功能寄存器有相同的地址，而物理上是分開的。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器： AT89S52 有 256 字節(jié)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 程序存儲(chǔ)器：如果 EA 引腳接地，程序讀取只從外部存儲(chǔ)器開始。 摘要 8 （ 3） AT89S52 的存儲(chǔ)器 結(jié)構(gòu) AT89S52 器件有單獨(dú)的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 XTAL1：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令， EA 應(yīng)該接 VCC。 EA /VPP：訪問外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。 PSEN ：外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)（ PSEN ）是外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)。 ALE/ PROG ：地址鎖存控制信號(hào)（ ALE）是訪問外部程序存儲(chǔ)器 時(shí)，鎖存低 8位地址的輸出脈沖。特殊寄存器 AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO位可以使此功能無效。晶振工作時(shí)， RST腳將持續(xù) 2個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位。在 flash編程和校驗(yàn)時(shí)， P3口也接收一些控制信號(hào)。作為輸 入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 P3口： P3口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P3輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4個(gè) TTL 邏輯電平。在使用 8位地址（如MOVX RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P2口輸出 P2鎖存器的內(nèi)容。在訪問外部程序存儲(chǔ)器或用 16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVX DPTR）時(shí)， P2 口送出高八位地址。對(duì) P2 端口寫 “1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。在 flash編程和校驗(yàn)時(shí)， P1口接收低 8位地址字節(jié)。作 摘要 7 為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 P1口： P1口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4個(gè) TTL 邏輯電平。在 flash編程時(shí)， P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P0口也被作為低 8位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng) 8個(gè) TTL邏輯電平。 AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié) Flash， 256字節(jié) RAM， 32 位 I/O口線，看門狗定時(shí)器，兩個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 6向量 2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。 此外，單片機(jī)在工商、金融、科研、教育和國(guó)防航空航天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。 （ 1） 應(yīng)用特點(diǎn) 基于單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)和其他一般的微型機(jī)相比，具有以下一些特點(diǎn) ：小巧靈活、可靠性高、使用方便，容易擴(kuò)展、性價(jià)比高，容易產(chǎn)品化等等。 單片機(jī)的應(yīng)用 單片機(jī)以其卓越的性能、小巧的體積、極高的性價(jià)比，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。從各種新型單片機(jī)的性能可以看出，單片機(jī)是向大容量、高性能化、外圍電路內(nèi)集成化幾方面發(fā)展。在眾多電器商、半導(dǎo)體商的積極參與下，將 MCS51 發(fā)展成了眾多型號(hào)系列的 80C51 MCU(Micro Controller Unit，微控制器 )家族。主要表現(xiàn)在以 下幾點(diǎn)： 壽命長(zhǎng)、 8 位、 16 位、 32 位共同發(fā)展、運(yùn)行速度越來越快、低電壓與低功耗、低噪聲與高可靠性技術(shù)、 OTP 技術(shù)、MTP 可多次編程。 （ 2） 單片機(jī)發(fā)展特點(diǎn) 單片機(jī)技術(shù)從出現(xiàn)至今已走過近 30多 年的發(fā)展路程。 在眾多品種的單片機(jī)中， MCS51 系列是我國(guó)較早引進(jìn)的 Intel公司的單片機(jī)產(chǎn)品。 80 年代，世界各大公司競(jìng)相研制出品種多、功能強(qiáng)的單片機(jī)，約有幾十個(gè)系列， 300多個(gè)品種，此時(shí)的單片機(jī)均屬于真正的單片化，大多集成了 CPU、 RAM、 ROM、數(shù)目繁多的 I/O 接口、多種中斷系統(tǒng)，甚至還有一些帶 A/D 轉(zhuǎn)換器。 1976 年 Intel 公司推出了 MCS48 單片機(jī)，這個(gè)時(shí)期的單片機(jī)才是真正的 8 位單片微型計(jì)算機(jī)，并推向市場(chǎng)。專用型單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)和指令是按照某個(gè)特定用途而設(shè)計(jì)的，如：頻率合成調(diào)諧器（ DDS）、 USB 控制器、收音機(jī)機(jī)芯控制器、打印機(jī)控制器等。通常所說的單片機(jī)是指通用型單片機(jī)。由于單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)都是按照工業(yè)控制要求來設(shè)計(jì)的，常用在工業(yè)的檢查、控制裝置中，因而也被稱為微控制器（ MicroController）。現(xiàn)代的單片機(jī)則增加了更多的片內(nèi)外設(shè)（比如定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、串行口、中斷、并行 I/O 口，甚至包括 A/D 轉(zhuǎn)換器、脈寬調(diào)制器 PWM等），使得單片機(jī) 的功能越來越強(qiáng)大，應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。 單片機(jī)的發(fā)展 單片機(jī)誕生于 20 世紀(jì) 70 年代。相對(duì)而言，單片機(jī)體積小、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)，對(duì)環(huán)境要求不高，并且價(jià)格低廉 、可靠性高、靈活性好，開發(fā)較為容易。 （ 4） 通過鍵盤輸入任意頻率數(shù)值和選擇任意波形。 （ 2） 信號(hào)的頻率范圍為 1Hz1MHz。綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)解決工程問題。 設(shè)計(jì)要求和任務(wù) 熟悉和掌握單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理，了解信號(hào)發(fā)生器的工作原理。加之各類功能的半導(dǎo)體集成芯片的快速生產(chǎn)，都使我們研制一種低功耗、寬頻帶，能產(chǎn)生多種波形并具有程控等低頻的信號(hào)發(fā)生器成為可能。信號(hào)發(fā)生器作為一種通用的電子儀器，在生產(chǎn)、科研、測(cè)控、通訊等領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。 在科學(xué)研究、工程教育及生產(chǎn)實(shí)踐中，如工業(yè)過程控制、教學(xué)實(shí)驗(yàn)、機(jī)械振動(dòng)試驗(yàn)、 動(dòng)態(tài)分析、材料試驗(yàn)、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，常常需要用到低頻信號(hào)發(fā)生器?，F(xiàn)在，許多信號(hào)發(fā)生器帶有微處理器，因而具備了自校、自檢、自動(dòng)故障診斷和自動(dòng)波形形成和修正等功能，可以和控制計(jì)算機(jī)及其他測(cè)量?jī)x器一起方便的構(gòu)成自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。 摘要 3 第一章 緒論 課題背景、目的及意義 隨著電子測(cè)量及其他部門對(duì)各類信號(hào)發(fā)生器的廣泛需求及電子技術(shù)的迅速發(fā)展，促使信號(hào)發(fā)生器種類增多，性能提高。 系統(tǒng)測(cè)試報(bào)告 ................................................................................................................. 27 結(jié)論與展望 ................................................................................................................................... 29 致 謝 ........................................................................................................................................... 30 參考文獻(xiàn) .......................................................................................................................................