【正文】 面上的兩列垂直的細(xì)槽中，所以在細(xì)槽中的液晶分子也成垂直排列狀態(tài)，而光線的振動(dòng)方向?yàn)橐粋€(gè)平面，也就是說各個(gè)方向都有。圖 210則為 LCD 顯示電路： 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 15 頁 圖 210 LCD 顯 示接線圖 K 如果 對 八 位 DAC寄存器 和 對鎖存器的控制分開進(jìn)行 ，這種控制方式就是雙緩沖工作方式，但是這種工作方式對 I/O口的占用較大 。 當(dāng) ILE 、 WR 2WR 、 CS 和 XFER 引腳 被連接時(shí) ，兩鎖存器 會分別 在直通與受控狀態(tài) 下工作 ，或者兩個(gè) 同時(shí) 被控制，則 DAC0832 處于單緩沖工作方式 [1]。 當(dāng)引腳 WR WR CS 、 XFER直接接地 且 ILE 腳 接電源 時(shí) ， DAC0832處于直通 狀態(tài)工作方式 。 DAC0832 是 D/A 轉(zhuǎn)換器的一類， 屬于 電流型，所以后 面 要跟著 I/V 轉(zhuǎn)換。 （ 6） GND（ 3 腳）：模擬量電路接地端。 Vref 端與 DA內(nèi)部 T形電阻網(wǎng)絡(luò)相連，Vref 可接正電壓或者負(fù)電壓 [3]。 （ 4） Vref為參考電壓的輸入端，它決定輸入端輸入的 8 位數(shù)字量轉(zhuǎn)化到模擬 量后的電壓值幅度。跟編碼器類似， DAC寄存器中的數(shù)據(jù)有兩個(gè)極端，全 1或者全 0，兩種情況時(shí)分別輸出為最大值和最小值。 其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳圖如圖 27 所示 ： 圖 27 DAC0832 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 13 頁 圖 28 DAC0832 的引腳圖 （ 1） D7D0： 8位數(shù)據(jù)輸入端， D7位最高位。 雖然DAC0832 的使用很頻繁，有很重要的地位，但 DAC0832 的輸出量不是真正的連續(xù)可調(diào)的模擬量，而是對輸出量以其絕對分辨率為單位進(jìn)行增減，所以從嚴(yán)格意義上來講，它的輸出量是準(zhǔn)模擬量。說到數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，首先我們能想到的就是 DAC0832 芯片，作為一個(gè) 8位輸入的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片，其價(jià)格便宜易于購買，且芯片資料較多，可以很容易地查閱到DAC0832 的相關(guān)資料。 所以我們可以用數(shù)模 轉(zhuǎn)換 模塊歲單片機(jī)輸出的數(shù)字量進(jìn)行 D/A 轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的模擬量就可以在示波器上顯示出來，從而達(dá)到我們的要求。 D/A 轉(zhuǎn)換的必要性 此次設(shè)計(jì)中要產(chǎn)生的波形是模擬量，可以在示波器上顯示出來，但我們都知道，單片機(jī)作為函數(shù)信號發(fā)生器的主控，它所產(chǎn)生并輸出的量是并非是模擬量，而是不連續(xù)的數(shù)字量，相當(dāng)于對波形進(jìn)行采樣的結(jié)果。 我們都知道， D/A 模塊的輸入量和輸出量 成正比，即 Uo=n*Ui，其中 Uo 為輸出模擬量 ， Ui 為輸入的數(shù)字量， n為倍數(shù)。 圖 26按鍵電路 D/A 轉(zhuǎn)換電路 D/A轉(zhuǎn)換 模塊就是把數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量。 通過與門 74LS21 可以對 各按鍵信號進(jìn)行與操作，然后將信號傳到 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 11 頁 腳，用來測定是否有按鍵按下。 這三個(gè)按鍵 分別 連 接單片機(jī)的 、 腳 。 當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)上電后， RST 會接收到一個(gè)連續(xù)且持續(xù)兩個(gè)周期以上的高電平，這就是單片機(jī)復(fù)位的條件 。按鍵復(fù)位就是在電容兩端并聯(lián)一個(gè)開關(guān)，當(dāng)開關(guān)按下時(shí)，電容兩端短路，電容放電，同時(shí) RST也接通到了 VCC； 松開按鍵時(shí)，電容有個(gè)充電過程，此過程上電復(fù)位過程一樣， RST有足夠的時(shí)間來完成單片機(jī)復(fù)位。 這個(gè)電阻和電容的典型值是 10K 和 10uF。 當(dāng)上電時(shí)，電容充電， RST 管腳為高電平，單片機(jī)進(jìn)行復(fù)位；充電完成后， RST 與電阻連接到 GND，單片機(jī)正常運(yùn)行。而按鍵復(fù)位則為手動(dòng)觸發(fā)電容放電，然后在充電，就達(dá)到 了開機(jī)上電的效果。而由于單片機(jī)的內(nèi)部寄存器一般在出廠時(shí)都有一個(gè)預(yù)設(shè)的初始值，所以單片機(jī)在開機(jī)時(shí)或者復(fù)位后，內(nèi)部寄存器就會自動(dòng)裝入這些初始值來達(dá)到初始化的目的。具體電路如圖 24所示： 單片機(jī)復(fù)位電路工作原理及應(yīng)用 ： 單片機(jī)在運(yùn)行過程中會因?yàn)槌绦騿栴}或者操作失誤而發(fā)生死機(jī)現(xiàn)象，這時(shí)就要用到單片機(jī)的復(fù)位系統(tǒng)，按下復(fù)位鍵就能把單片機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)初始化，恢復(fù)到剛開機(jī)狀態(tài)。因?yàn)?51 單片機(jī)內(nèi)部在 18和 19兩個(gè)管腳之間設(shè)有內(nèi)部振蕩電路，由一個(gè)反相放大器構(gòu)成，而 18和 19兩腳及時(shí)反相放大器的兩個(gè)輸入端。所以通常情況下，晶振會搭配鎖相環(huán)為單片機(jī)系統(tǒng)提供時(shí)鐘頻率。而在某些特殊情況下，某些通訊設(shè)備和射頻模塊會使用兩個(gè)晶振，這樣是為了使用方便，但是為了保證各部分能夠同步運(yùn)行，人們會采取電子調(diào)整晶振頻率的方法使得兩個(gè)晶振產(chǎn)生的頻率相同，從而保證不同晶振系統(tǒng)能同步運(yùn)行。所以在某些特定情況下，單片機(jī)就需要一個(gè)很精確的晶振頻率。 晶振的精確度也關(guān)系著單片機(jī)的精確度。晶振產(chǎn)生的平率代表著 運(yùn)行速度，因?yàn)閱纹瑱C(jī)的一切指令都是基于晶振產(chǎn)生的頻率上的，所以頻率越大，單片機(jī)的運(yùn)行速度就越快。 可 以 使用外部穩(wěn)定的 5V 電源供電模塊供給 ，比如說可以用手機(jī)充電器（ 5V）給最小系統(tǒng)供電。 我們在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，雖然 51 單片機(jī)作為經(jīng)典的一種單片機(jī)芯片，但是提供的電源供電模塊不夠穩(wěn)定，那么 51 單 片機(jī)的運(yùn)行就可能會受到影響，比如在運(yùn)行中如果受到了外界的干擾，則 51 單片機(jī)很有可能會出現(xiàn)程序跑飛的現(xiàn)象 。 （ 4） 有 兩個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T0 和 T1 可以使用 ，一個(gè)全雙工串行通信接口， 5 個(gè)中斷源。 （ 2） 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器 大小 128B，空間地址為 00H— 7FH,片 外沒數(shù)據(jù)存儲器。最小單片機(jī)系統(tǒng) 如圖 23所示。圖 21中的 輸出電路包含了D/A 轉(zhuǎn)換電路和運(yùn)放調(diào)整電路。 而單片機(jī)通過編程輸出的波形是數(shù)字信號，當(dāng)經(jīng)過與單片機(jī)連接的數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊 DAC0832 后，數(shù)字信號就可以被轉(zhuǎn)換成模擬信號 。 第三種方案， 用編程的方法 可以很方便 地通過調(diào)節(jié)硬件從而調(diào)節(jié)輸出波形的參數(shù)，并且方案三中所用到的一些元件的價(jià)格相對都比較低，所以比較適合用來完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。 綜合以上各種方案我們可以比較出， 方案一 利用傳統(tǒng)方 法輸出的函數(shù)信號頻率不穩(wěn)定，而 方案 二使用鎖相環(huán)式的頻率合成器 的電路 構(gòu)造又比較 復(fù)雜， 頻率的范圍也難以有所突破。 這個(gè) D/A 轉(zhuǎn)換模塊我們可以選擇 DAC0832 來完成 ， 轉(zhuǎn)換后的模擬信號 再經(jīng)過 運(yùn)放進(jìn)行 兩級放大后輸出，最終 可以 在示波器上顯示 輸出波形 。 方案三：可以利用 對 單片機(jī) 進(jìn)行 編程的方法來實(shí)現(xiàn)波形的 產(chǎn)生 。 相比于第一種方法， 這種方法 產(chǎn)生出來的波形具有良好的性能 ，但是 輸出波形的 頻率 難以突破某個(gè) 范圍的限制 。 方案二：采用頻率合成器。 方波波形如下 圖 12： 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 4 頁 圖 12 圖形 鋸齒波 鋸齒波如圖 13所示： 圖 13 鋸齒波圖形 三角波 三角波波形如圖 14所示： 圖 14 三角波圖 . 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 5 頁 第 2 章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 方案選擇 方案一：利用 8038 等一些單片機(jī)的 函數(shù)發(fā)生器的傳統(tǒng)方式 就可以比較 容易地產(chǎn)生 出我們常用的 正弦波和方波波形等 。 正弦函數(shù)一周期信號如圖 11 所示： 圖 11 正弦波 方波 方波函數(shù) 是我們在實(shí)驗(yàn)室中經(jīng)常用到的一種波形 ， 比 如我們常把頻率較大的方波作為脈沖使用 ， 當(dāng)方波的低電平為 0 時(shí)，高電平就是一個(gè)脈沖。 （ 4） 低電壓、低功耗 普通單片機(jī)的工作電壓為 5V，相比于其他家用設(shè)備，單片機(jī)功耗更低，所以由單片機(jī)控制的許多家用設(shè)備就更省電，并且現(xiàn)在許多單片機(jī)的工作電壓應(yīng)經(jīng)降低到 2V 了，有的甚至可以工作在 的 電壓下，功耗自然也就降低了很多，所以能保證設(shè)備的長期運(yùn)行而又不用擔(dān)心耗電問題。在同一個(gè)領(lǐng)域中，單片機(jī)控制能力和運(yùn)行速度一般要比專用微型計(jì)算機(jī)更高，因?yàn)閱纹瑱C(jī)內(nèi)部一般都設(shè)有各種轉(zhuǎn)移指令和其他的各種豐富的指令系統(tǒng)，讓它能在各個(gè)領(lǐng)域完成一些較為困難的任務(wù)。 （ 2）控制能力強(qiáng) 單片機(jī)的體積雖然比較小，但卻它卻有各種功能部件。以下總結(jié)單片機(jī)的一些特點(diǎn)： （ 1）性能優(yōu)異，性價(jià)比高 單片機(jī)的性能很高，因?yàn)橐恍┏Ｓ玫拇鎯ζ骱湍軐?shí)現(xiàn)各種 功能的 I/O 口都會被集成到單片機(jī)芯片內(nèi)，單片機(jī)隨時(shí)都可以很方便地進(jìn)行調(diào)用，而不再用對接口進(jìn)行擴(kuò)展。 由于單片機(jī)的內(nèi)部集成了指令系統(tǒng)，并且由于它的特殊結(jié)構(gòu)，所以在一定程度上，一塊單片機(jī)就可以當(dāng)做一臺簡易的電腦，而一般計(jì)算的作用是在某些特定領(lǐng)域完成一些專業(yè)任務(wù)，但是一般情況下，配備了一些外設(shè)的一塊單片機(jī)系統(tǒng)則可以做到。而單片機(jī)在智能設(shè)備儀器和智能家居中系統(tǒng)和智能辦公系統(tǒng)等很多領(lǐng)域都得到了很廣泛的應(yīng)用，因?yàn)橛脝纹瑱C(jī)構(gòu)成的儀器有很高的可靠性和性價(jià)比。 單片機(jī)的特點(diǎn)和在信號發(fā)生器中的應(yīng)用 當(dāng)今社會是科學(xué)技術(shù)和設(shè)備儀器高度智能化飛速發(fā)展的信息化社會，電子科學(xué)技術(shù)也在發(fā)展和進(jìn)步，這些技術(shù)的發(fā)展正在一點(diǎn)點(diǎn)的改變社會。所以現(xiàn)在各國對信號發(fā)生器的研究也加大了很多，我們也理應(yīng)當(dāng)對信號發(fā)生器做更深層次的研究和探索。同時(shí)這種電路設(shè)計(jì)復(fù)雜，成本高，控制也不夠靈活精確 。 實(shí)驗(yàn)室中常用的 傳統(tǒng)信號發(fā)生器 大多為純硬件電路搭建，比如一般情況下，實(shí)驗(yàn)室會采用 555等一些特殊芯片來設(shè) 計(jì)信號發(fā)生器，此電路可以產(chǎn)生正弦波、三角波和方波。 所以信號發(fā)生器也在測試儀器中扮演者很重要的角色，因此研究和設(shè)計(jì)信號發(fā)生器有著很重要的意義。信號發(fā)生器一直以來都是實(shí)驗(yàn)中的重要工具。在輸出端 使 用 DAC0832 芯片可以對單片機(jī)輸出的數(shù)字信號 進(jìn)行 D/A 轉(zhuǎn)換，再通過兩級 放大 對波形進(jìn)行調(diào)整 ， 最終在示波器上顯示出來。 本文 則 通過 51 單片機(jī) 加上一些外設(shè) ， 來完成波形的輸出與控制。根據(jù)傅里葉變換 原理 ，各種波形 都 可以用三角函數(shù)的相關(guān) 表達(dá) 式表示出來。 但是 現(xiàn)在的 函數(shù)信號 發(fā)生器在價(jià)格上不夠 經(jīng)濟(jì)實(shí)惠 ，有些 甚至還很 昂貴。 學(xué)生應(yīng)完成的任務(wù) 研究的目的和意義 ：設(shè)計(jì)新型的函數(shù)信號發(fā)生器 ；系統(tǒng)設(shè)計(jì) ：比較各個(gè)設(shè)計(jì)方案，選取一個(gè)比較合適的設(shè)計(jì)方案 ；硬件設(shè)計(jì) ：包括使用 Proteus軟件搭建仿真模型和焊接信號發(fā)生器實(shí)物 ；軟件設(shè)計(jì) ：用 Keil 軟件編寫程序并能使仿真和實(shí)物能正常運(yùn)行并產(chǎn)生波形 ；總體研究結(jié)論 ：總結(jié)設(shè)計(jì)函數(shù)信號發(fā)生器過程中遇到的問題和得到的收獲 。所以本文就用單片機(jī)來設(shè)計(jì)多功能函數(shù)信號發(fā)生器，沒有傳統(tǒng)信號發(fā)生器的那些缺點(diǎn)。并且它們往往價(jià)格還很昂貴。 西 南 交 通 大 學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） （ 基于單片機(jī)的多功能函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計(jì) ） 年 級 :2020 學(xué) 號 :2020XXXX 姓 名 :XXX 專 業(yè) :電子信息工程 指導(dǎo)老師 :XXX 年 月 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 Ⅰ 頁 院 系 專 業(yè) 年 級 姓 名 題 目 指導(dǎo)教師 評 語