【正文】 ..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(jī)概述隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，中央處理器(CPU)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、(I/O)接口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和串行通信接口，以及其他一些計(jì)算機(jī)外圍電路等均可集成在一塊芯片上構(gòu)成單片微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱(chēng)為單片機(jī)。1摘 要本文介紹一種用 AT89C51 單片機(jī)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(xiàn)路簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、性能優(yōu)越等特點(diǎn)。文章給出了源代碼，通過(guò)仿真測(cè)試，其性能指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。單片機(jī)具有體積小、成本低，性能穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。 信號(hào)發(fā)生器的分類(lèi)信號(hào)發(fā)生器應(yīng)用廣泛，種類(lèi)繁多，性能各異，分類(lèi)也不盡一致。按照輸出波形分類(lèi)可以分為：正弦信號(hào)發(fā)生器和非正弦信號(hào)發(fā)生器，非正弦信號(hào)發(fā)生器又包括：脈沖信號(hào)發(fā)生器，函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、掃頻信號(hào)發(fā)生器、數(shù)字序列波形發(fā)生器、圖形信號(hào)發(fā)生器、噪聲信號(hào)發(fā)生器等。前者指對(duì)輸出信號(hào)的頻率、幅度的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度以及波形失真等要求不高的一類(lèi)信號(hào)發(fā)生器。 研究?jī)?nèi)容本文是做基于單片機(jī)的信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)，將采用編程的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)三角波、鋸齒波、矩形波、正弦波的發(fā)生。在程序運(yùn)行中，當(dāng)接收到來(lái)自外界的命令，需要輸出某種波形時(shí)再調(diào)用相應(yīng)的中斷服務(wù)子程序和波形發(fā)生程序，經(jīng)電路的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器和運(yùn)算放大器處理后，從信號(hào)發(fā)生器的輸出端口輸出。方案二：采用鎖相式頻率合成器，利用鎖相環(huán)，將壓控振蕩器（VCO）的輸出頻率鎖定在所需頻率上，該方案性能良好，但難以達(dá)到輸出頻率覆蓋系數(shù)的要求，且電路復(fù)雜。該方法可以通過(guò)編程的方法來(lái)控制信號(hào)波形的頻率和幅度，而且在硬件電路不變的情況下，通過(guò)改變程序來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率的變換。鑒于方案一的信號(hào)頻率不夠穩(wěn)定和方案二的電路復(fù)雜，頻率覆蓋系數(shù)難以達(dá)標(biāo)等缺點(diǎn)，所以決定采用方案三的設(shè)計(jì)方法。 設(shè)計(jì)原理數(shù)字信號(hào)可以通過(guò)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，因此可通過(guò)產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)再轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的方法來(lái)獲得所需要的波形。圖 信號(hào)發(fā)生器原理框圖89C51 是整個(gè)波形發(fā)生器的核心部分，通過(guò)程序的編寫(xiě)和執(zhí)行，產(chǎn)生各種各樣的信號(hào)，并從鍵盤(pán)接收數(shù)據(jù)，進(jìn)行各種功能的轉(zhuǎn)換和信號(hào)幅度的調(diào)節(jié)。 6 設(shè)計(jì)思想（1）利用單片機(jī)產(chǎn)生方波、正弦波、三角波和鋸齒波等信號(hào)波形，信號(hào)的頻率和幅度可變。??如果單片機(jī)的晶振為 12MHz，采用定時(shí)器方式 0，則定時(shí)器的初值為： X=213— T/Tmec () 定時(shí)時(shí)間常數(shù)為： TL =（8192— T）/MOD256 ()?TH=(8192 T)/256 ()MOD32 表示除 32 取余數(shù)（3）正弦波的模擬信號(hào)是 D/A 轉(zhuǎn)換器的模擬量輸出，其計(jì)算公式為： Y=（A/2sin t） +A/2 (其中 A=VREF) ?() t=N T (N=1~256) ()?那么對(duì)應(yīng)著存放在計(jì)算機(jī)里的這一點(diǎn)的數(shù)據(jù)為： （） （4）一個(gè)周期被分離成256 個(gè)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的四種波形的 256 個(gè)數(shù)據(jù)存放在以 TAB1TAB4 為起始地址的存儲(chǔ)器中。其中“S0”號(hào)鍵代表方波輸出， “S1”號(hào)鍵代表正弦波輸出， “S2”號(hào)鍵代表三角波輸出， “S3” 號(hào)鍵代表鋸齒波輸出。（3）利用兩片 DAC0832 實(shí)現(xiàn)幅度可調(diào)的信號(hào)源， （其中一片用來(lái)調(diào)節(jié)幅度，另外一片用來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)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(jī)內(nèi)部設(shè)置兩個(gè) 16 位可編程的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 T0 和 T1，它們具有計(jì)數(shù)器方式和定時(shí)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(jì)數(shù)器，當(dāng) T0 或 T1 被允許計(jì)數(shù)后，從初值開(kāi)始加計(jì)數(shù)，最高位產(chǎn)生溢出時(shí)向 CPU 請(qǐng)求中斷。當(dāng)中央處理器CPU 正在處理某件事的時(shí)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(gè)緊急事件。如圖 所示，AT89C51 從 P0 口接收來(lái)自鍵盤(pán)的信號(hào)，并通過(guò) P2 口輸出一些控制信號(hào)，將其輸入到 8155 的信號(hào)控制端，用于控制其信號(hào)的輸入、輸出。如果有信號(hào)輸出，則在寫(xiě)控制端產(chǎn)生一個(gè)寫(xiě)信號(hào)，并將所要輸出的信號(hào)通過(guò) 8155 的 PB 口輸出，并在數(shù)碼管上顯示出來(lái)。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(shí)外接運(yùn)放使之成為電壓型輸出。若 P0 口向其送的數(shù)據(jù)為 0FFH 時(shí)， 則 U1 的輸出電壓為5V. 故當(dāng) U1 輸出電壓為 0V 時(shí)，由公式 得：Vout = 5V 時(shí)，可得：V out = +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(shí)，V out 為 0V[4]。其中“S0”號(hào)鍵代表方波輸出， “S1”號(hào)鍵代表正弦波輸出， “S2”號(hào)鍵代表三角波輸出。 圖 按鍵接口 時(shí)鐘電路8051 單片機(jī)有兩個(gè)引腳（XTAL1，XTAL2 ）用于外接石英晶體和微調(diào)電容，從而構(gòu)成時(shí)鐘電路，其電路圖如圖 所示。由于頻率較大時(shí)，三角波、正弦波、鋸齒波中每一點(diǎn)的延時(shí)時(shí)間為幾微秒，故延時(shí)時(shí)間還要加上指令時(shí)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(yáng)極接法，當(dāng)主控端口輸出一個(gè)低電平后，與其相對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管即變亮，顯示所需數(shù)據(jù)。圖 LED 顯示電路11第四章 軟件設(shè)計(jì) 程序流程圖本文中子程序的調(diào)用是通過(guò)按鍵的選擇來(lái)實(shí)現(xiàn)，在取得按鍵相應(yīng)的鍵值后，啟動(dòng)計(jì)時(shí)器和相應(yīng)的中斷服務(wù)程序，再直接查詢(xún)程序中預(yù)先設(shè)置的數(shù)據(jù)值，通過(guò)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(lái)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(kāi)始后，通過(guò)判斷來(lái)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呐袛?，如此反?fù)。圖 子程序流程圖 1314綜合實(shí)驗(yàn)總結(jié)課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問(wèn)題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過(guò)程. 隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新日異，單片機(jī)已經(jīng)成為當(dāng)今計(jì)算機(jī)應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域， 在生活中可以說(shuō)得是無(wú)處不在?；仡櫰鸫舜螁纹瑱C(jī)課程設(shè)計(jì)，我仍感慨頗多，的確，從選題到定稿，從理論到實(shí)踐，在好幾個(gè)星期的日子里，可以說(shuō)得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書(shū)本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的知識(shí)。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到問(wèn)題，可以說(shuō)得是困難重重，這畢竟第一次做的，難免會(huì)遇到過(guò)各種各樣的問(wèn)題，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，比如說(shuō)不懂一些元器件的使用方法，對(duì)單片機(jī)匯編語(yǔ)言掌握得不好……通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)之后，一定把以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)重新溫