基于51單片機的多功能信號發(fā)生器畢業(yè)設(shè)計報告-文庫吧資料
2024-12-07 10:25本頁面
【正文】 RT：啟動信號輸入端，應(yīng)在此腳施加正脈沖，當(dāng)上升沿到達時，內(nèi)部逐次逼近寄存器復(fù)位，在下降沿到達后，開始 A/D 轉(zhuǎn)換過程。 A A A0 ：地址 輸入端。 DAC0832 輸出的是電流，一般要求輸出是電壓，所以還必須經(jīng)過一個外接的運算放大器轉(zhuǎn)換成電壓。 Vcc：是源電壓（ +5+15V）。 IOUT IOUT2： DAC 電流輸出端。 WR1：寫信號 1，低電平有效 XFER：傳送控制信號，低電平有效。 ILE：輸入寄存器允許，高電平有效。圖 7是 DAC0832 的邏輯框圖和引腳排列。 一個 8位 D/A轉(zhuǎn)換器有 8個輸入端（其中每個輸入端是 8位二進制數(shù)的一位），有一個模擬輸出端。 DAC0832 是采用 CMOS 工藝制成的單片直流輸出型 8 位數(shù) /模轉(zhuǎn)換器。借助手冊提供的器件性能指標(biāo)及典型應(yīng)用電路，即可正確使用這些器件。由于頻率較大時，三角波、正弦波、鋸齒波中每一點的延時時間為幾微秒，故延時時間還要加上指令時間才能獲得較大的頻率波形 。若 P0 口向其送的數(shù)據(jù)為 0FFH 時， 則 U1的輸出電壓為 5V. 故當(dāng) U1 輸出電壓為 0V時，由公式 得：Vout = 5V時，可得： Vout = +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， Vout 為 0 按鍵接口電路 時鐘電路 8051 單片機有兩個引腳（ XTAL1， XTAL2）用于外接石英晶體和微調(diào)電容，從而構(gòu)成時鐘電路，其電路圖如圖 所示。 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。如果有鍵按下，則在讀控制端會產(chǎn)生一個讀信號，使單片機讀入信號。在波形發(fā)生器中，只用到片內(nèi)定時器／計數(shù)器溢出時產(chǎn)生的中斷請求，即是在 AT89C51 輸出一個波形采樣點信號后，接著啟動定時器，在定時器未產(chǎn)生中斷之前， AT89C51等待，直到定時器計時結(jié)束，產(chǎn)生中斷請求， AT89C51 響應(yīng)中斷，接著輸出下一個采樣點信號，如此 循環(huán)產(chǎn)生所需要的信號波形 [6]。 中斷系統(tǒng)是使處理器具有對外界異步事件的處理能力而設(shè)置的。在波形發(fā)生器中，將其作定時器使用，用它來精確地確定波形的兩個采樣點輸出之間的延遲時間。 第三章 硬件設(shè)計 硬件原理框圖 硬件原理方框圖如圖 所示。 （ 3）輸出波形幅度范圍 0～ 5V，可 按步進 （峰 峰值）調(diào)整。 設(shè)計功能 （ 1）具有產(chǎn)生方波、鋸齒波、三角波三種周期性波形的功能。單片機產(chǎn)生的數(shù)字信號通過 DAC0832 轉(zhuǎn)化成模擬信號，輸出相應(yīng)的電流值 ，通過集成運算放大器可以取出模擬量得電壓值，最后利用示波器獲得輸出的模擬信號的波形；衡量數(shù)模轉(zhuǎn)換的性能指標(biāo)有分辨率、轉(zhuǎn)換時間、精度、線性度等。其步驟主要是 a、判斷是否有鍵按下； b、去抖動，延時 20ms 左右； c、識別被按下的鍵號； d、處理，實現(xiàn)功能。時鐘信號常用于 CPU 定時和計數(shù)。 （ 2）時鐘信號是產(chǎn)生單片機工作的時鐘信號，控制著計算機的工作節(jié)奏，可以通 過提高時鐘頻率來提高 CPU 的速度。其各個模塊的工作原理如下： （ 1）復(fù)位電路是為單片機復(fù)位使用，使單片機接口初始化； 89C51 等 CMOS51 系列單片機的復(fù)位引腳 RET 是施密特觸發(fā)輸入腳，內(nèi)部有一個上拉低電阻，當(dāng)振蕩器起振以后，在 RST 引腳上輸出 2個機械周期以上的高電平，器件變進入復(fù)位狀態(tài)開始，此時 ALE、 PSEN、 P0、 P P P4 輸出高電平， RST 上輸入返回低電平以后，變退出復(fù)位狀態(tài)開始 工作?？傮w原理為：利用 AT89C51單片機構(gòu)造低頻信號發(fā)生器，可產(chǎn)生正弦波，方波，三角波，鋸齒波四種波形，通過 C語言對單片機的編程即可產(chǎn)生相應(yīng)的波形信號，并可以通過鍵盤進行各種功能的轉(zhuǎn)換和信號頻率的控制，當(dāng)輸出的數(shù)字信號通過數(shù)模轉(zhuǎn)換成模擬信號也就得到所需要的信號波形，通過運算放大器的放大輸出波形，同時讓顯示器顯示輸出的波形信息。 設(shè)計思想 該設(shè)計設(shè)計一個低頻信號發(fā)生器，我們采用的是 AT89C51 單片機用軟件實現(xiàn)信號的輸出。 89C51 是整個波形發(fā)生器的核心部分，通過程序的編寫和執(zhí)行，產(chǎn)生各種各樣的信號，并從鍵盤接收數(shù)據(jù)，進行各種功能的轉(zhuǎn)換和信號幅度的調(diào)節(jié)。 設(shè)計原理 數(shù)字信號可以通過數(shù) /模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬信號，因此可通過產(chǎn)生數(shù)字信號再轉(zhuǎn)換成模擬信號的方法來獲得所需要的波形。 鑒于方案一的信號頻率不夠穩(wěn)定和方案二的電路復(fù)雜，頻率覆蓋系數(shù)難以達 標(biāo)等缺點，所以決定采用方案三的設(shè)計方法。該方法可以通過編程的方法來控制信號波形的頻率和幅度，而且在硬件電路不變的情況下，通過改變程序來實現(xiàn)頻率的變換。 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 的輸出頻率鎖定在所需頻率上，該方案性能良好，但難以達到輸出頻率覆蓋系數(shù)的要求，且電路復(fù)雜。在程序運行中，當(dāng)接收到來自外界的命令，需要輸出某種波形時再調(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)換器和運算放大器處理后，從信號發(fā)生器的輸出端口輸出。 研究內(nèi)容 本文是做基于單片機的信號發(fā)生器的設(shè)計，將采用編程的方法來實現(xiàn)三角波、 鋸齒波、矩形波、正弦波的發(fā)生。前者指對輸出信號的頻率、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。 信號發(fā)生器的分類 信號發(fā)生器應(yīng)用廣泛，種類繁多，性能各異，分類也不盡一致。 單片機概述 隨著大規(guī)模集成 電路技術(shù)的發(fā)展，中央處理器 (CPU)、隨機存取存儲 (RAM)、 只讀存儲器 (ROM)、 (I/O)接口、定時器 /計數(shù)器和串行通信接口，以及其他一些計算機外圍電路等均可集成在一塊芯片上構(gòu)成單片微型計算機，簡稱為單片機。能夠產(chǎn)生多種波形，如方波、鋸齒波、三角波、正弦波的電路被稱為函數(shù)信號發(fā)生器。 關(guān)鍵詞：單片機，函數(shù)發(fā)生器， 共陰極數(shù)碼管 目錄 第一章 緒論 ..........................................................................................3 .............................
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