【正文】 l_freq/=10。 total_freq=wavefreq[waveform]*freq_unit[waveform]。 } THtemp=waveTH[waveform*10+(wavefreq[waveform]1)]。 case 0x70://TTL 輸出 DA_S2=1。 if(wavefreq[waveform]1)wavefreq[waveform]=10。 ///*這邊要用“ 10”，因為它比“ =11”可靠 break。 case 0xd0: //頻率按規(guī)定單位依次增加 wavefreq[waveform]++。 if(waveform2)waveform=0。0xf0。 15 //關(guān)總中斷與定時器 delay(5)。 //總頻率 EA=0。 } void key_int0()interrupt 0 { uchar keytemp。 else if(waveform==1)triangle_out()。 TL0=TLtemp。y)。x) for(y=110。 for(x=z。 //T_temp=32。 while(1) 14 { //DAout(0xff)。 //開定時器中斷 EX0=1。 //設(shè)置定時器 0 為 16 位工作方式 IT0=1。 waveform=0。 DA_S1=1。 DA_S2=0。 軟件設(shè)計思想 本文中子程序的調(diào)用是通過按鍵調(diào)節(jié)頻率來實現(xiàn)，啟動計時器和相應(yīng)的中斷服務(wù)程序，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。 軟件設(shè)計上，根據(jù)功能分了幾個模塊編程。 第 16 腳：背光源負極 13 第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計 調(diào)試軟件采用 keil uVison2 是眾多單片機應(yīng)用開發(fā)軟件中優(yōu)秀軟件之一，界面友好，易寫易操作。 第 7～ 14腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。當(dāng)RS 和 R/W 共同為低電平時可以寫入指 令或者顯示地址，當(dāng) RS為低電平 R/W 為高電平時可以讀忙信號，當(dāng) RS為高電平 R/W為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 第 4腳： RS 為寄存器選擇，高電平選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。 第 2腳： VDD 接 5V正電源。 故不需要外加電路。另一類芯片內(nèi)部沒有數(shù)據(jù)寄存器，輸出信號隨數(shù)據(jù)輸入線的狀態(tài)變化而變化，因此不能直接與微型計算機接口，必須通過并行接口與微型計算機接口。由于 D/A 轉(zhuǎn)換器與AT89S52 接口時 ， AT89S52 是靠指令輸出數(shù) 字量供數(shù)模轉(zhuǎn)換之用 ， 而指令送出的數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)總線上的時間是短暫的 ， 所以在 DAC 和 AT89S52 之間 ， 需要有數(shù)據(jù)寄存器來保持 AT89S52 計算機輸出的數(shù)據(jù) ， 供 DAC 轉(zhuǎn)換使用。其原理是將 A2的輸入端Σ通過電阻 R1 與參考電壓 VREF 相連， VREF 經(jīng)R1 向 A2 提供一個偏流 I1，其電流方向與 I2 相反，因此運算放大器 A2 的輸入電流為 I I2 之代數(shù)和。由于單緩沖方式使用方便，程序簡單，易操作，所以選擇其使用。管腳示意圖如 圖 36所示。 在此項目里 MC1403 起到了穩(wěn)壓的作用，它基準(zhǔn)了 DAC0832 的 8腳需要的 。就是 Vin 接電源輸入， GND 接地， Vout加一個 到 1uf 的電容就可以了。一般用作 8到 12bit 的 D/A 芯片的基準(zhǔn)電壓等一些需要基本精準(zhǔn)的基準(zhǔn)電壓的場合。管腳示意圖如圖 35 所示。 由于 LM324 四運放電路具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，價格低廉等優(yōu)點， 9 因此被廣泛應(yīng)用在各種電路中。每一組運算放大器可用圖中所示的符號來表示，它有 5 個引出腳，其中“ +”、“ ”為兩個信號輸入端，“ V+”、“ V”為正、負電源端，“ OUT”為輸出端。 LM324 簡介 LM324 時四運放集成電路 ，它采用 14腳雙列直插塑料封裝，外形如圖 34所示。 一般情況下為了簡化接口電路，可以直接接地，使第二級 8 位 DAC 寄存器的輸入端到輸出端直通，只有第一級 8 位輸入寄存器置成可選通、可鎖存的單緩沖輸入方式。 (8)DGND：數(shù)字量地。 (6)Vcc：芯片供電電壓，范圍為 (+5~15)V。 (5)VREF：參考電壓輸入端，此端 可接一個正電壓，也可接一個負電壓，它決定0 至 255 的數(shù)字量轉(zhuǎn)化出來的模擬量電壓值的幅度， VREF 范圍為 (+10～ 10)V。 (3)IOUT2：模擬電流輸出端 2， IOUT2 與 IOUT1 的和為一個常數(shù)。 V RE F8G ND3V C C 20CS1W R12DI 34DI 25DI 16DI 07RF B9G ND10 IO UT 1 11IO UT 2 12DI 7 13DI 6 14DI 5 15DI 4 16X FE R 17W R2 18ILE (B Y 1/B Y 2) 19U1DA C08 32 圖 34 DAC0832管腳圖 8 管腳功能介紹 (1)DI7～ DI0： 8 位的數(shù)據(jù)輸入端， DI7 為最高位。 8 位輸入寄存器用于存放主機送來的數(shù)字量，使輸入數(shù)字量得到緩沖和鎖存，由加以控制； 8位 DAC寄存器用于存放待轉(zhuǎn)換的數(shù)字量，由加以控制； 8位 D/A轉(zhuǎn)換器輸出與數(shù)字量成正比的模擬電流；由與門、非與門組成的輸入控制電路來控制 2個寄存器的選通或鎖存狀態(tài)。 P0~P3 為可編程通用 I/O 腳，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計中， P0 端口（ 32~39 腳）被定義為 N1功能控制端口，分別與 N1 的相應(yīng)功能管腳相連接， 13 腳定義為 IR 輸入端， 10腳和11 腳定義為 I2C 總線控制端口，分別連接 N1 的 SDAS（ 18 腳）和 SCLS（ 19腳）端口，12 腳、 27 腳及 28 腳定義為握手信號功能 端口，連接主板 CPU 的相應(yīng)功能端，用于當(dāng)前制式的檢測及會聚調(diào)整狀態(tài)進入的控制功能。 RST/Vpd（ 9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。功能包括對會聚主 IC 內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù) RAM 及外部接口等功能部件的初始化，會聚調(diào)整控制，會聚測試圖控制，紅外遙控信號 IR的接收解碼及與主板 CPU 通信等。低功 耗空閑和掉電模式 2個讀寫中斷口線 2個外部中斷源 2個串行中斷 3個 16位可編程定時 /計數(shù)器中斷 32 個雙向 I/O 口 兼容 MCS51 指令系統(tǒng) AT89C52 有 40個引腳， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時內(nèi)含 2個外中斷口， 3個 16 位可編程定時計數(shù)器 ,2 個全雙 工串行通信口， 2 個讀寫口線， AT89C52可以按照常規(guī)方法進行編程 ,但不可以在線編程 (S 系列的才支持在線編程 )。 圖 31 系統(tǒng)整體硬件電路圖 單片機最小應(yīng)用系統(tǒng) 單片機最小應(yīng)用系統(tǒng)有單片機、電源、晶振電路以 及復(fù)位電路組成。復(fù)位電路主要是由 AT89C52外部的復(fù)位電路來實現(xiàn)的。主控電路主要是以單片機 AT89C52 來控制。 設(shè)計功能 4 個按鈕，分別用來控制調(diào)整波形，調(diào)整頻率。 （ 2） 將一個周期的信號分離成 256 個點（按 X 軸等分），每兩點之間的時間間隔為 ? T，用單片機的定時器產(chǎn)生，其表示式為： ? T=T/256。當(dāng)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的輸出波形。 AT89S52 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 AT89S52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 所示。結(jié)合了前兩者考慮我選擇了第三種方 法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(zhǔn)確性得以保證，而且它使用的幾種元器件都是常用的元器件，容易得到，且價格便宜，使得硬件的開銷達到最省。 采用方法一能產(chǎn)生精度和質(zhì)量相對較高的信號用于試驗科研和生產(chǎn)，但其價格較高在要求不高的場合我給與摒棄。由于單片機產(chǎn)生的是數(shù)字信號，可以做的很高。 方案三單片機信號發(fā)生器 采用單片機 AT89S52 可同時方便的產(chǎn)生訪波、正弦波、三角波、負向鋸齒波和正向鋸齒波 (除正弦波形不太理 想外，其它波形較好 )而且方法簡單易行。 這種方法能實現(xiàn)快速頻率變換，具有低相位噪聲以及所有方法中最高的工作頻率。當(dāng)用噪聲信號進行相關(guān)函數(shù)測量時， 若平均測量時間不夠長，會出現(xiàn)統(tǒng)計性誤差，可用偽隨機信號來解決。通常又分為噪聲信號發(fā)生器和偽隨機信號發(fā)生器兩類。能產(chǎn)生寬度、幅度和重復(fù)頻率可調(diào)的矩形脈沖的發(fā)生器，可用以測試線性系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)，或用作模擬信號來測試?yán)走_、多路通信和其他脈沖數(shù)字系統(tǒng)的性能。除供通信、儀表和自動控制系統(tǒng)測試用外，還廣泛用于其他非電測量領(lǐng)域。②函數(shù)（波形）信號發(fā)生器。主要用于測量電路和系統(tǒng)的頻率特性、非線性失真、增益及靈敏度等。 產(chǎn)生所需參數(shù)的電測試信號儀器。 3 第二章 方案論證 方案比較 方案一 DDS 信號發(fā)生器 利用專用直接數(shù)字合成ＤＤＳ芯片的函數(shù)發(fā)生器：能產(chǎn)生任意波形并達到很高的頻率。更不用說自動控制領(lǐng)域的機器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。目前單片機滲透到我們生活的各個領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個領(lǐng)域沒有單片機的蹤跡。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 2 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。在數(shù)字化時代的今天，經(jīng)典的由模擬電路組成的信號發(fā)生器已經(jīng)漸漸遠離了人們，取而代之的是電路簡潔、功能多樣、功耗低的數(shù)字電路。 信號發(fā)生器的用途及發(fā)展趨勢 信號發(fā)生器是一種常用的信號源，廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究、生產(chǎn)實踐和教學(xué)實驗等領(lǐng)域。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。單片機具有體積小、成本低，性能穩(wěn)定、使用壽命長等特點。在單片機的輸出端口 接 DAC0832 進行DA轉(zhuǎn)換，再通過運放進行波形調(diào)整，最后輸出波形接在示波器上顯示。而三角波，則每次累加 1，當(dāng)達到初值時，每次累減 1，算出延時時間，也就達到要求了，階梯波和三角波類似！ 該設(shè)計使用的是 AT89S51單片機構(gòu)成的發(fā)生器，可產(chǎn)生三角波、方波、正弦波等多種波形，波形的頻率可用程序控制改變。 課程設(shè)計需要各個波形的基本輸出，這些波形的實現(xiàn)的具體步驟：正弦波的實現(xiàn)是非常麻煩的。 【 進度安排 】 2021年 9月 20日 2021年 9月 31日 選題、調(diào)研、收集資料 2021年 10月 1日 2021年 10月 15日 論證、開題 2021年 10月 16日 2021年 11月 30日 設(shè)計（寫作初稿） 2021年 12月 1日 2021年 12月 20日 修改、定稿、打印 【參考文獻】 [1]穆 蘭 .單片微型機計算機原理及接口技術(shù) .北京：機械工業(yè)出版社， [2]張毅剛 .MCS51單片機應(yīng)用設(shè)計 .哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， [3]蔣智勇 .單片微型計算機原理及應(yīng)用 .沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社， [4]何立民 .單片及應(yīng)用文集（ 1） .北京：北京航天航空大學(xué)出版社， [5]石宗義．電路原理圖與電路板設(shè)計教程．北京：北京希望電子出版社， [6]沈德金等 . MCS51單片機接口電路與應(yīng)用程序?qū)嵗?.北京航空航天大學(xué)出版社， [7]陳光東 .單片機微型計算機原理與接口技術(shù) (第二版 ).武漢：華中理工大學(xué)出版社 ， [8]李 華 .MCU51系列單片機實用接口技術(shù) .北京：北京航空航天大學(xué)出版社 ， 【 指導(dǎo)教師意見 】（ 有針對性地說明選題意義及工作安排是否恰當(dāng)?shù)龋? □ 同意提交開題論證 □ 修改后提交 □ 不同意 提交（請說明理由） 指導(dǎo)教師簽章： 年 月 日 【 系部意見 】 □ 同意指導(dǎo)教師意見 □ 不同意指導(dǎo)教師意見（請說明理由） □ 其它（請說明） 隊系（部）主任簽章： 年 月 日 第 三 部 分 畢 業(yè) 設(shè) 計 正 文 基于 51 單片機的函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計 [摘 要