【正文】 單元組成。下面介紹 89C51 的主要管腳功能如下： VCC（ 40）：電源 +5V； VSS（ 20）：接地； XTAL1（ 19）和 XTAL2（ 18）：外接石英晶體振蕩器； P0 口（ 3239）：雙向 I/O 口，既可作低 8 位地址和 8 位數(shù)據(jù)總線使用，也可作普通 I/O 口； P1 口（ 18）：準(zhǔn)雙向通用 I/O 口； P2 口（ 2128）：既可作高 8 位地址總線，也可作普通 I/O 口； P3 口（ 1017）：多用途埠，既可作普通 I/O 口， 7 也可按每位定義的第二功能操作； RST（ 9）：復(fù)位信號(hào)輸入端； ALE/PROG：地址鎖存信號(hào)輸出端； PSEN：內(nèi)部和外部程序內(nèi)存選擇線。 綜上所述，從使用方便與簡(jiǎn)化電路以及其性價(jià)比等角度來(lái)考慮， 89C51 比較合適的。它是一種低功耗高性能的具有 8K 字節(jié)可電氣燒錄及可擦除的程序 ROM 的八位CMOS 單片機(jī)。 89C51單片機(jī)為 EPROM型，在實(shí)際電路中可以直接互換 8051單片機(jī)或 8751單片機(jī)，不但和 8051 單片機(jī)指令，管腳完全兼容，而且其片內(nèi)的 4K 程序內(nèi)存是 FLASH 工藝的。但是編的程序無(wú)法燒寫到其 ROM 中，只有將程序交芯片廠代為改寫，并是一次性的，今后都不能改寫其內(nèi)容。寫入到外接程序內(nèi)存的程序代碼沒(méi)什么保密性可言。 8031 單片機(jī)片內(nèi)不帶程序內(nèi)存 ROM，使用時(shí)需外接程序內(nèi)存和一片邏輯電路 74LS373，外接的程序內(nèi)存多為 EPROM 的 2764 系列。我們通過(guò)比較和分析，采用 51系列單片機(jī)中的 AT89C51 單片機(jī)，該單片機(jī)功能強(qiáng)大，滿足設(shè)計(jì)者的需求。 3. LED 顯示子程序 顯示子程序的任務(wù)是將測(cè)量結(jié)果送顯示器顯示，通過(guò)對(duì) LED 顯示子程序的編譯、鏈接、調(diào)試等操作實(shí)現(xiàn)對(duì)所測(cè)得的物體質(zhì)量進(jìn)行顯示，它是人 —機(jī)對(duì)話的開始 初始化 波形產(chǎn)生子程序 鍵盤處理子程序 LED 顯示子程序 結(jié)束 6 組成部分之一。通過(guò)延時(shí)子程序?qū)Π存I的抖動(dòng)進(jìn)行消除。各程序以模塊形式，獨(dú)立成章，運(yùn)行過(guò)程中可以調(diào)用執(zhí)行，整個(gè)波形發(fā)生器的軟件流程圖如圖 所示。而 在軟件設(shè)計(jì)方法中，結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)是使用最廣泛的，用模塊化設(shè)計(jì)的思想進(jìn)行程序設(shè)計(jì) 。 單 片 機(jī) 74HC595 LED DAC0832 LM741 復(fù)位電路 鍵盤 積分電路 5 只有當(dāng) RST 由高電平變成低電平以后， 89C51 才從 0000H 地址開始執(zhí)行程序。在 89C51 工作后，只要在 RST 引腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部則初始復(fù)位。 5. 復(fù)位電路 89C51 的復(fù)位輸入引腳 RST（即 RESET）為 89C51 提供了初始 化的手段。 4. LED 顯示電路 根據(jù)本次設(shè)計(jì)的要求，需要使波形的頻率通過(guò) LED 進(jìn)行顯示。其主要是完成數(shù)據(jù)處理， 并通過(guò)與之有關(guān)的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)軟件的編程 使顯示值與稱重值對(duì)應(yīng) 。本設(shè)計(jì)采用 DAC0832 數(shù)模轉(zhuǎn)換器，更精確的進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。 由于放大電路的增益是可調(diào)的，故運(yùn)用運(yùn)算放大電路能將電壓信號(hào)放大到所要求的范圍。 1. 電壓放大電路 DAC0832 的輸出電壓比較小。本設(shè)計(jì)以方波為核心積分出不同的波形，波形采用同步輸出的方式，用示波器有選擇的分別進(jìn) 行顯示。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性。積分電路具有工作點(diǎn)穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。本課題采用先產(chǎn)生方波 —三 角波，再將三角波變換成正弦波的電路設(shè)計(jì)方法。信號(hào)頻率幅度也按要求可調(diào)。文中簡(jiǎn)要介紹了 DAC0832 數(shù)模轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)原理和使用方法， AT89C51 的基礎(chǔ)理論，以及與設(shè)計(jì)電路有關(guān)的各種芯片。為進(jìn)一步掌握電路的基本理論及實(shí)驗(yàn)調(diào)試技術(shù)，本課題采用由 51 單片機(jī)算與 DAC0832 共同組成的方波 —三角波 —正弦波函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計(jì)方法。 3 2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) 概述 波形發(fā)生器一般是指能自動(dòng)產(chǎn)生正弦波、三角波、方波電壓波形的電路或儀器。（ 4）輸出波形幅度范圍可通過(guò)可變電阻任意調(diào)整。（ 2）用鍵盤輸入可生成正弦波的基波及各次諧波單獨(dú)的波形，也可生成基波和各次諧波線形組合的波形。信號(hào)頻率，可通過(guò)鍵盤輸入，并顯示。任意波形發(fā)生器首先要趕上數(shù)字存儲(chǔ)示波器，然后再往前發(fā)展，因?yàn)樵陔娐窐?gòu)成方面，任意波形發(fā)生器的核心部件是高速數(shù) /模轉(zhuǎn)換器，它的工藝潛力還很大，顯然缺少的是 市場(chǎng)需求。 波形發(fā)生器的發(fā)展趨勢(shì) 任意波形發(fā)生器的發(fā)展趨勢(shì)是更高取樣率，更高分辨率和更大存儲(chǔ)量，目前實(shí)時(shí)帶寬超過(guò) 1GHz 的產(chǎn)品比較少，而且分辨率只有 8 位，不能滿足快速發(fā)展的移動(dòng)通信和高速網(wǎng)絡(luò)的測(cè)量要求。在電路構(gòu)成上，數(shù)字示波器是模擬 /數(shù)字轉(zhuǎn)換，任意波形發(fā)生器是數(shù)字 /模擬的逆轉(zhuǎn)換，目前任意波形發(fā)生器的帶寬達(dá)到2GHz，足夠仿真許多移動(dòng)通信、衛(wèi)星電視的復(fù)雜信號(hào)。聲音和振動(dòng)分析需要復(fù)雜調(diào)制的信號(hào)源，以便仿真真實(shí)的信號(hào)，只有借助任意波形發(fā) 2 生器，例如醫(yī)療儀器測(cè)試往往需要心電波形，任意波形發(fā)生器很容易產(chǎn)生 各種非標(biāo)準(zhǔn)的振動(dòng)信號(hào)。 波形發(fā)生器的發(fā)展現(xiàn)狀 任意波形發(fā)生器是在 1975 年開發(fā)成功的，從此，信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)品增加了一個(gè)新品種。 對(duì)任意波形發(fā)生器的研制開發(fā)我國(guó)起步晚，技術(shù)大大落后于國(guó)外先進(jìn)技術(shù)。隨著科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究的需求的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的波形發(fā) 生器在一些特定的場(chǎng)合已經(jīng)不能滿足要求，因?yàn)樵谠S多應(yīng)用研究領(lǐng)域中 ,不但需要一些規(guī)則的信號(hào) ,而且還需要一些不規(guī)則的信號(hào)用于系統(tǒng)特性的研究。為了滿足頻率個(gè)數(shù)多的要求，可以采用頻率合成技術(shù)，即通過(guò)對(duì)頻率進(jìn)行加、減、乘、除的運(yùn)算，可從一個(gè)高穩(wěn)定度和高準(zhǔn)確度的標(biāo)準(zhǔn)頻率源，產(chǎn)生大量的具有同一穩(wěn)定度和準(zhǔn)確度的不同頻率。隨著通信、雷達(dá)、的不斷發(fā)展，對(duì)信號(hào)源的頻率穩(wěn)定度、頻譜純度、頻率范圍和輸出頻率的個(gè)數(shù)以及信號(hào)波形的形狀提出越來(lái)越多的要求。 目 錄 1 緒 論 ................................................... 1 課題背景 .......................................................... 1 波形發(fā)生器的發(fā)展現(xiàn)狀 .............................................. 1 波形發(fā)生器的發(fā)展趨勢(shì) .............................................. 2 本文研究的主要內(nèi)容 ................................................ 2 2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì) .......................................... 3 概述 .............................................................. 3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案 .................................................. 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方案 .................................................. 5 單 片機(jī)的選擇 ...................................................... 6 3 功能模塊電路設(shè)計(jì) ......................................... 10 波形產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì) ............................................... 10 鍵盤輸入電路設(shè)計(jì) ................................................. 11 顯示電路的設(shè)計(jì) ................................................... 12 顯示驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì) ................................................... 13 運(yùn)算放大器的設(shè)計(jì) ................................................. 14 系統(tǒng)總原理 ..................................