【正文】 對(duì)于圖 33有幾點(diǎn)說明： 穩(wěn)壓塊與 7812 穩(wěn)壓塊相串聯(lián)，是為了使 7805 上的功耗降低，以免功耗太大而使用散熱片。穩(wěn)壓部分選用三端集成 7805， 7812， 7912 穩(wěn)壓器件。 12V 電源。 因?yàn)楸緳C(jī)有 89S52 單片機(jī)，還有許多邏輯芯片，這些芯片 的工作電源電壓為 +5V，所以電源中必須有 +5V 電源。近年來，傳統(tǒng)的線性穩(wěn)壓電源正逐步被高有效率的開關(guān)電源所取代，特別是單片開關(guān)電源的迅速推廣應(yīng)用，為設(shè)計(jì)新型、高效、節(jié)能電源創(chuàng)造了良好的條件。 （ 6）可靠性方面 在使用應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，可能會(huì)受到多種干擾的侵襲，直接影響到系統(tǒng)的可靠性，因此，本系統(tǒng)適當(dāng)加入去耦電容， 以減少干擾，確保精度。 （ 4） D/A 轉(zhuǎn)換 本設(shè)計(jì) D/A 轉(zhuǎn)換部分采用 DAC0808 芯片，由于它不帶鎖存器，故在使用時(shí)必須加 74LS373 進(jìn)行數(shù)據(jù)鎖存。 （ 3）數(shù)碼管驅(qū)動(dòng) 本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了 89S52 的 I/O 口對(duì) 2 4鍵盤和 8位數(shù)碼 管顯示的控制。按鍵的識(shí)別方法有兩種，一種為掃描法，另一種為線反轉(zhuǎn)法。 （ 2）鍵盤接口 矩陣式鍵盤適用于按鍵數(shù)量較多的場合，系統(tǒng)采用了行列式鍵盤設(shè)計(jì)即矩陣鍵盤，用 I/O 線組成行、列結(jié)構(gòu)，按鍵設(shè)置在行列的交點(diǎn)上， 2 4 的行列結(jié)構(gòu)可構(gòu)成 8 個(gè)鍵的鍵盤。它不但容易實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)指 標(biāo)，而且還有較好的性價(jià)比。 根據(jù)以上原則，進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)。 (6)系統(tǒng)的擴(kuò)展及各功能模塊的設(shè)計(jì)在滿足系統(tǒng)功能要求的基礎(chǔ)上，應(yīng)適當(dāng)留有余地，以備將來修改、擴(kuò)展之需。 (5)單片機(jī)外接電路較多時(shí)，必須考慮其驅(qū)動(dòng)能力。所以，選擇軟件方案時(shí)，要考慮到這些因 素。硬件結(jié)果與軟件方案會(huì)產(chǎn)生相互影響，考慮的原則是：軟件能實(shí)現(xiàn)的功能盡可能由軟件來實(shí)現(xiàn)，以簡化硬件結(jié)構(gòu)。 (2)系統(tǒng)的擴(kuò)展與外圍設(shè)備配置的水平應(yīng)充分滿足應(yīng)用系統(tǒng)的功能要求。二是系統(tǒng)配置，即按照 功能要求配置外圍設(shè)備如顯示器、 D/A轉(zhuǎn)換等，要設(shè)計(jì)合適的電路。電源設(shè)計(jì)和主系統(tǒng)框圖如圖所示。二是各功能模塊的設(shè)計(jì)，如信號(hào)檢測功能模塊、信號(hào)控制功能模塊、人機(jī)對(duì)話功能模塊、通訊功能模塊等，根據(jù)系統(tǒng)功能要求配置相應(yīng)的 D/A、鍵盤、顯示器等外圍設(shè)備。存儲(chǔ)器擴(kuò)展指 EPROM、 EEPROM 和 RAM的擴(kuò)展。 運(yùn)行環(huán)境要求 微機(jī)與實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)電路板的通訊軟件包運(yùn)行環(huán)境如下： CPU： Intel P4 顯示器： 17 寸， GF5200 顯卡、 512MB 內(nèi)存，串行通訊口； 硬盤： 80G 軟件平 臺(tái)： Windows XP 系列， ,keil. 算法設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)涉及的算法較少，將在第四章軟件設(shè)計(jì)中介紹。 系統(tǒng)需求分析 14 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，八位七段數(shù)碼顯示功能，上電自動(dòng)復(fù)位功能， 2 4鍵盤輸入接口。 （ 3）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可在網(wǎng)上找到。在最后的電路板的調(diào)試階段，需要診斷模塊程序和單片機(jī)仿真機(jī)合作進(jìn)行，從而克服調(diào)試程序本身的不可靠性，可方便地進(jìn)行調(diào)試及錯(cuò)誤診斷。 （ 2）設(shè)計(jì)中可能存在的問題及解決方案 —— 排除問題的可行性討論 此設(shè)計(jì)要求最終制作出實(shí)體，因此，設(shè)計(jì)原理圖時(shí)應(yīng)著重考慮設(shè)計(jì)最終的電路板的可行性。 ⑥ 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換器采用 DAC0808； ⑦運(yùn)放采用 LM324。 ④對(duì)于 89S52 的 P0 口的數(shù)據(jù)采用 74LS373 進(jìn)行鎖存后經(jīng)過 DAC0808 進(jìn)行 D/A轉(zhuǎn)換 。 ②采用 的晶振器為 89S52 提供時(shí)鐘信號(hào) 。 ⑦仿真 這部分工作主要是對(duì)設(shè)計(jì)完成的原理圖結(jié)合 KEIL 在線仿真，調(diào)試并修改程序 。 ⑤調(diào)整 、檢查和修改 利用 Proteus 所提供的各種工具對(duì)前面所繪制的原理圖做進(jìn)一步的調(diào)整和修改。 ③設(shè)置元件 將選定的元件放置到已建立好的工作平面上，并對(duì)元件在工作平面上的位置進(jìn)行調(diào)整，對(duì)元件的序號(hào)、參數(shù)、顯示狀態(tài)等進(jìn)行定義和設(shè)置，以便為下一步的仿真工作打好基礎(chǔ)。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 13 根據(jù)電路圖的復(fù)雜程度設(shè)置圖紙的格式 、尺寸、方向等參數(shù)以及與設(shè)計(jì)有關(guān)的信息，為以后的設(shè)計(jì)工作建立一個(gè)合適的工作平面。電路原理圖設(shè)計(jì)得好壞將直接影響到后面的工作。因此，受到眾多電子工程師的喜愛。 系統(tǒng)可行性分析 設(shè)計(jì)環(huán)境 （ 1）硬件環(huán)境 CPU： Intel P4 顯示器： 17 寸， GF5200 顯卡、 512MB 內(nèi)存 硬盤： 80G 搭建單片機(jī)開發(fā)環(huán)境 （ 2）軟件環(huán)境 本設(shè)計(jì)主要用 電子設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行電子線路的設(shè)計(jì)和仿真。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。 12 第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 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。分別對(duì)系統(tǒng)的功能測試、調(diào)試過程和系統(tǒng)的使用方法進(jìn)行介紹。對(duì)系統(tǒng)按功能模塊進(jìn)行介紹。 Ⅳ 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。 Ⅲ 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。需求分析對(duì)系統(tǒng)功能要求、性能要求和運(yùn)行環(huán)境要求說明。問題定義中對(duì)設(shè)計(jì)的課 題進(jìn)行定義，詳述設(shè)計(jì)環(huán)境。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)。 11 Ⅱ 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)。為此，論文包括以下內(nèi)容： Ⅰ 緒論。 （ 4）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。 （ 2）原理圖設(shè)計(jì)在保證其正確的前提下，盡量 采用典型的電路設(shè)計(jì)。同時(shí)，本系統(tǒng)中任何一部分電路模塊均可移植于實(shí)用開發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，電路設(shè)計(jì)具有實(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語言開發(fā)，組成一個(gè)多功能信號(hào)發(fā)生系統(tǒng)。這樣的機(jī)器體積小，價(jià)格便宜，耗電少，頻率適中，便于攜帶。我們可以把產(chǎn)生各種波形的程序，寫在 ROM 中，裝入本機(jī)，按用戶的選擇，運(yùn)行不同的程序，產(chǎn)生不同的波形。在實(shí)際應(yīng)用中，超低頻波和高頻波一般是不用的，一般用中頻，即幾十赫茲到幾十千赫茲。 用以上原理設(shè)計(jì)的信號(hào)發(fā)生器，其輸出波形一般只有兩種，即正弦波和脈沖波，其零點(diǎn)不可調(diào)。 超高頻信號(hào)發(fā)生器，產(chǎn)生波形一般用 LC振蕩電路。 低頻：頻率范圍為幾十赫茲到幾百千赫。 信號(hào)發(fā)生器 概 述 目前，市場上的信號(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。 ET0：定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T0 的溢出中斷允許位。 ET1：定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T1 的溢出中斷允許位。 EA=0，屏蔽所有的中斷請(qǐng)求； EA=1，開放中斷。然而，定時(shí)器 2 的標(biāo)志位 TF2 在計(jì)數(shù)溢出的那個(gè)周期的S2P2被置位，在同一個(gè)周期被電路捕捉下來。定時(shí)器 0和定時(shí)器1標(biāo)志位 TF0 和 TF1在計(jì)數(shù)溢出的那個(gè)周期的 S5P2被置位。程序進(jìn)入中斷服務(wù)后，這些標(biāo)志位都可以由硬件清 0。它們?yōu)锳T89系列新產(chǎn)品預(yù)留。 IE還包括一個(gè)中斷允許總控制位 EA，它能一次禁止所有中斷。 中斷 AT89S52 有 6個(gè)中斷源：兩個(gè)外部中斷（ INT0 和 INT1），三個(gè)定時(shí)中斷（定時(shí)器 0、 2）和一個(gè)串行中斷。進(jìn)入中斷處理后由內(nèi)部硬件電路自動(dòng)清除。 TR1：定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T1的啟動(dòng)位，可由軟件置位或清零，當(dāng) TR1=1時(shí)啟動(dòng)； TR1=0時(shí)停止。 表 14 M1M0的設(shè)定 表 15 定時(shí) /計(jì)數(shù)器的控制寄存器 TCON TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0 T1 請(qǐng)求 有 /無 T1工作啟/停 T0請(qǐng)求有/無 T0工作啟/停 INT1請(qǐng)求有 /無 INT1方式下沿 /低電平 INT0請(qǐng)求有 /無 INT0方式下沿 /低電平 其中： TF1：定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T1的溢出標(biāo)志位，當(dāng)定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T1計(jì)滿時(shí)，由硬件使它置位，如中斷允許則觸發(fā) T1中斷。 9 C/T：定時(shí)或計(jì)數(shù)方式選擇位，當(dāng) C/T=1時(shí)工作于計(jì)數(shù)方式；當(dāng) C/T=0時(shí)工作 于定時(shí)方式。 GATE=0， TRx=1時(shí)即可啟動(dòng)定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器工作，是一種自啟動(dòng)的方式； GATE=1,TRx=1,INTx=1時(shí)才可啟動(dòng)定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器工作。 4．每一個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器定時(shí)計(jì)數(shù)時(shí)間到時(shí)產(chǎn)生溢出，使相應(yīng)的溢出位置位，溢出可通過查詢或中斷方式處理。 3．每個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器都有多種工作方式，其中 T0有四種工作方式； T1有三種工作方式， T2有三種工作方式。 定時(shí)器 1． MCS51系列中 51子系列有兩個(gè) 16位的可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器：定時(shí) /計(jì)數(shù)器T0和定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T1， 52子系列有三個(gè)，還有一個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器 T2。 MOV R0 , data 堆棧操作也是間接尋址方式。 例如，下面的直接 尋址指令訪問 0A0H（ P2口）存儲(chǔ)單元 MOV 0A0H , data 使用間接尋址方式訪問高 128 字節(jié) RAM。當(dāng)一條指令訪問高于 7FH 的地址時(shí)，尋址方式?jīng)Q定 CPU 訪問高 128 字節(jié) RAM 還是特殊功能寄存器空間。高 128 字節(jié)與特殊功能寄存器重疊。對(duì)于 89S52，如果 EA 接 VCC，程序讀寫先從內(nèi)部存儲(chǔ)器（地址為 0000H～ 1FFFH）開始，接著從外部尋址，尋址地址為： 2020H～ FFFFH。外部程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都可以 64K尋址。 XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。在 flash編程期間， EA也接收 12伏 VPP電壓。為使能從 0000H 到 FFFFH的外部程序存儲(chǔ)器讀取指令， EA必須接 GND。當(dāng) AT89S52從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部代碼時(shí)， PSEN在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， PSEN將不被激活。這個(gè)ALE 使能標(biāo)志位（地址為 8EH的 SFR的第 0位）的設(shè)置對(duì)微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。這一位置 “ 1”， ALE 僅在執(zhí)行 MOVX 或 MOVC指令時(shí)有效。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE脈沖將會(huì)跳過。在 flash編程時(shí)，此引腳（ PROG）也用作編程輸入脈沖。 DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。看門狗計(jì)時(shí)完成后， RST 腳輸出 96 個(gè)晶振周期的高電平。 表 12 89S52單片機(jī) P3口第二功能 引腳號(hào) 第二功能 RXD（串行輸入線） TXD（串行輸出線） INT0(外部中斷 0輸入線 ) INT1(外部中斷 0輸入線 ) T0（定時(shí)器 0外部計(jì)數(shù)脈沖輸入） T1（定時(shí)器 1外部計(jì)數(shù)脈沖輸入） WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通信號(hào)輸出 ) RD(外 部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通信號(hào)輸出 ) RST: 復(fù)位輸入。 P3口亦作為 AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如表 12所示。對(duì) P3 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)， P2口也接收高 8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。在這種應(yīng)用中， P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送 1。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）。 表 11 89S52單片機(jī) P1口第二功能 引腳號(hào) 第二功能 T2（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘 輸出 7 T2EX（定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2的捕捉 /重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制） MOSI（在系統(tǒng)編程用） MISO（在系統(tǒng)編程用） SCK（在系統(tǒng)編程用） P2 口： P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng) 4 個(gè) TTL 邏輯電平。此外， /計(jì)數(shù)器 2的外部計(jì)數(shù)輸入（ ）和時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 2的觸發(fā)輸入（ ），具體如表 11所示。對(duì) P1 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。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。在這種模式下， P0具有內(nèi)部上拉電阻。對(duì) P0端口寫“ 1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。 引腳功能 89S52單片機(jī)有 44個(gè)引腳 PLCC和 TQFP方形封裝形式， 40個(gè)引腳的雙列直插式封裝形式，最常用的 40個(gè)引腳封裝形式及其配置見圖，各 個(gè)引腳功能說明如下： 圖 1 89S52單片機(jī)的引腳 VCC: 電源，接 +5V GND: 接地 P0 口： P0口是一個(gè) 8位漏極開路的雙向 I/O口?？臻e模式下， CPU停止工作，允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。 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， 2 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