【正文】 ，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。 主程序流程圖主程序的流程圖如圖41所示，在程序開始運行之后，首先是對程序進行初始化，之后判斷信號頻率值，如符合所需的頻率，則重置時間常數(shù)，并通過顯示器顯示出來，不符則返回。由于這部分計算位數(shù)較多，不適合用單片機編程來計算計數(shù)初值，所以本設(shè)計中將各頻率的計數(shù)初值算出，讓單片機按控制命令來查表控制頻率。對應(yīng)的，計數(shù)初值=65536－計數(shù)次數(shù)。計數(shù)時間=信號周期/72。采樣的點越密，信號失真度也就越小。為了能夠讓單片機輸出所需的數(shù)字信號，我們采用對信號采樣、量化的方法來實現(xiàn)由單片機產(chǎn)生所需信號。由于DAC0832內(nèi)部具有鎖存器，所以只需向第二片D/A送值一次，直到下一次改變信號幅度。圖48 顯示器第4章 軟件設(shè)計 設(shè)計構(gòu)思 幅度控制：由于D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出的最大幅度可以用其基準電壓來控制，所以控制第二片D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出給第一片D/A數(shù)模轉(zhuǎn)換器的電壓值就可控制信號幅度。所謂動態(tài)掃描顯示即輪流向各位數(shù)碼管送出字形碼和相應(yīng)的位選，利用發(fā)光管的余輝和人眼視覺暫留作用，使人的感覺好像各位數(shù)碼管同時都在顯示。 動態(tài)顯示的特點是將所有位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起，由位選線控制是哪一位數(shù)碼管有效。這種方法的優(yōu)點是占用CPU時間少，顯示便于監(jiān)測和控制。靜態(tài)顯示的特點是每個數(shù)碼管的段選必須接一個8位數(shù)據(jù)線來保持顯示的字形碼。為了降低設(shè)計的成本和擴展的難度，本次設(shè)計選擇使用7段數(shù)碼管。而且LED數(shù)碼管是采用共陽極接法，當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)。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。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。本文選用價格低廉、接口簡單、轉(zhuǎn)換控制容易并具有8位分辨率的數(shù)模轉(zhuǎn)換器。所以設(shè)計用兩片DAC0832來輸出信號，第一片D/A用來輸出信號，第二片D/A用來控制壓。由單片機編程即可由單片機輸出所需要信號的數(shù)字量，再由D/A轉(zhuǎn)換器將數(shù)字量轉(zhuǎn)化為模擬電流輸出，通過運放轉(zhuǎn)化為模擬電壓輸出。AT89C51單片機控制兩片DAC0832的原理如圖47所示。這個DA芯片以其價格低廉、接口簡單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點，在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。本次設(shè)計選擇的D/A轉(zhuǎn)化器是DAC0832,是一款8分辨率的D/A轉(zhuǎn)換集成芯片。對第二級鎖存來說，傳送控制信號XFER 和寫信號WR2同時為低電平時，二級鎖存控制信號為高電平，8位的DAC寄存器的輸出隨輸入而變化，此后，當WR2由低電平變高時，控制信號變?yōu)榈碗娖?，于是將輸入寄存器的信息鎖存到DAC寄存器中。圖46 DAC0832引腳圖圖46中，當ILE為高電平，片選信號CS 和寫信號WR1為低電平時，輸入寄存器控制信號為1，這種情況下，輸入寄存器的輸出隨輸入而變化。1LSB，參考電壓為(+10～10)V，供電電源為(+5～+15)V，邏輯電平輸入與TTL兼容。能完成數(shù)字量輸入到模擬量(電流)輸出的轉(zhuǎn)換。這是矩陣式按鍵來識別按鍵是否按下的關(guān)鍵策略[14]。矩陣式按鍵鍵盤中，分為行線和列線兩種，行線和列線與矩陣按鍵開關(guān)的兩端相連接，其中行線是連接到＋5V電源上。44 獨立式鍵盤 矩陣鍵盤相比獨立式鍵盤其擴充的量大大增加，例如常見的4*4矩陣鍵盤占用的I/O口為4+4=8個，當需要擴充為20鍵輸入時只需要4+5=9個I/O口，而采用獨立式鍵盤的時候要分別用掉16個I/O口和20個I/O口，由于單片機的I/O口數(shù)量有限，很難將大量的I/O口用于，顯然矩陣鍵盤能夠大大的減少系統(tǒng)I/O口的使用，矩陣鍵盤的缺點是編寫程序比較麻煩，需要上拉電阻系統(tǒng)的連線和元器件都增加。按下S3后，單片機除了向DAC0832送波形數(shù)據(jù)表外，還要每隔一小段時間對讀取ADC0809轉(zhuǎn)換電壓值，并且換算出來，送給LED顯示當前電壓。S3用來啟動對輸出的函數(shù)信號電壓值測量。S2按7次一個循環(huán)。當沒有按下S2時，產(chǎn)生的函數(shù)信號最高。這樣一直循環(huán)。第二次按下S1時，將切換產(chǎn)生正弦波信號。當沒有按下S1時信號發(fā)生器產(chǎn)生方波信號。本設(shè)計中采用的是3個獨立的功能按鍵。43 時鐘電路設(shè)計 鍵盤電路 通常單片機外部擴展鍵盤的方式有獨立式鍵盤，矩陣鍵盤以及專門的鍵盤電路。晶振通常選用6MHZ、12MHZ、24MHZ。在引腳XTAL1 和XTAL2 外接晶體振蕩器，構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式。很多用戶在設(shè)計完單片機控制系統(tǒng)，實驗室可能調(diào)試成功后，但是在現(xiàn)場卻出現(xiàn)“死機”和“程序跑飛”等現(xiàn)象產(chǎn)生，導(dǎo)致這些最主要原因可能是復(fù)位電路設(shè)計不當造成，因此設(shè)計一個很好復(fù)位電路對于單片機控制系統(tǒng)運行來說非常重要。41 整體硬件電路 復(fù)位電路無論哪種類型的單片機，這些器件總要涉及到單片機的復(fù)位電路以及復(fù)位電路的設(shè)計。該電路能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的正弦波信號、三角波信號、頻率與占比可調(diào)節(jié)的矩形波信號，其輸出頻率能在1HzIMHz范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)整，達到調(diào)試簡單、性能穩(wěn)定、使用方便等優(yōu)點。用單片機控制鍵盤和液晶顯示，液晶屏顯示四個參數(shù)：頻率、幅值、類型和不同頻率范圍中頻率的步進。以80C51單片機芯片作為核心處理器，編程實現(xiàn)各種不同類型信號，最后通過DA轉(zhuǎn)換輸出[11]。當數(shù)字信號經(jīng)過接口電路到達轉(zhuǎn)換電路，將其轉(zhuǎn)換成模擬信號也就是所需要輸出波形[10]。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23所示[9]。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)定性和精度的準確性得以保證，而且它使用的幾種元器件都是常用元器件，容易得到，且價格便宜，使得硬件開銷達最省[8]。DDS芯片輸出的一般是數(shù)字化的正弦波，因此還需經(jīng)過高速D/A轉(zhuǎn)換器和低通濾波器才能得到一個可用的模擬頻率信號[7]。一塊DDS芯片中主要包括頻率控制寄存器、高速相位累加器和正弦計算器三個部分。DDS是直接數(shù)字式頻率合成器（Direct Digital Synthesizer）的英文縮寫。 ，能輸出各種波形，而且能夠輕松調(diào)節(jié)幅值和頻率。圖21 基于MAX038的信號發(fā)生器原理圖，通過單片機定時向DAC轉(zhuǎn)化器發(fā)送轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，實現(xiàn)不同的幅值和頻率的輸出。，并通過外接電阻值改變實現(xiàn)對幅值和頻率的調(diào)整。 第2章 整體設(shè)計方案 方案的提出和整論常用的函數(shù)信號發(fā)生器的實現(xiàn)方法有如下幾種：，主要是通過模擬電路實現(xiàn)正弦信號的輸出，在通過各種積分微分電路實現(xiàn)各種不同波形的輸出。 研究內(nèi)容本次設(shè)計是基于80C51單片機信號發(fā)生器設(shè)計，信號發(fā)生器可以產(chǎn)生方波、三角波、正弦波、3種波形，通過D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，濾波放大，最終由示波器顯示出來，能產(chǎn)10HZ、100HZ、500HZ、1000HZ的波形。具有線路相對簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，價格低廉，頻率穩(wěn)定度高，抗干擾能力強，用途廣泛等優(yōu)點，并且能夠?qū)Σㄐ芜M行細微調(diào)整，改良波形，使其滿足系統(tǒng)的要求。一旦工作需求功能有增加，則電路復(fù)雜程度會大大增加。大電阻，大電容在制作上有困難，參數(shù)的精度亦難以保證。在科學(xué)研究和生產(chǎn)實踐中，如工業(yè)過程控制，生物醫(yī)學(xué)，地震模擬機械振動等領(lǐng)域常常要用到低頻信號源。函數(shù)發(fā)生器作為一種常見的應(yīng)用電子儀器設(shè)備，傳統(tǒng)的一般可以完全由硬件電路搭接而成，如采用555振蕩電路發(fā)生正弦波、三角波和方波的電路便是可取的路徑之一，不用依靠單片機。前者指對輸出信號的頻率、幅度的準確度和穩(wěn)定度以及波形失真等要求不高的一類信號發(fā)生器。按照輸出波形分類可以分為：正弦信號發(fā)生器和非正弦信號發(fā)生器，非正弦信號發(fā)生器又包括：脈沖信號發(fā)生器，函數(shù)信號發(fā)生器、掃頻信號發(fā)生器、數(shù)字序列波形發(fā)生器、圖形信號發(fā)生器、噪聲信號發(fā)生器等。函數(shù)發(fā)生器亦稱信號發(fā)生器，主要作為實驗用信號源，是現(xiàn)今各種電子電路實驗設(shè)計應(yīng)用中必不可少的儀器設(shè)備之一。利用單片機的強大功能，設(shè)計合適的人機交互界面，使用戶能夠通過手動的設(shè)定，設(shè)置所需波形。平時常用信號源產(chǎn)生正弦波，方波，三角波等常見波形作為待測系統(tǒng)的輸入，測試系統(tǒng)的性能?？梢哉f，微機測控技術(shù)的應(yīng)用已滲透到國民經(jīng)濟的各個部門，微機測控技術(shù)的應(yīng)用是產(chǎn)品提高檔次和推陳出新的有效途徑[2]。單片機在智能儀表、實時控制、機電一體化、辦公機械、家用電器等方面都有