【正文】 視操作。智能函數(shù)信號發(fā)生器與傳統(tǒng)的模擬函數(shù)信號發(fā)生器相比，具有以下幾個明顯特點 :一是利用微機控制鍵盤和顯示。由于采用美觀方便的按鍵操作代替了傳統(tǒng)的開關(guān)或旋鈕，避免了手動控制帶來的人為誤差。二是強大的輸出能力。三是自檢、自診斷功能。能夠及時和準確地確知儀器故障發(fā)生的部位和特征，不僅大大方便了維修，而且保證了輸出的可靠性。對于智能化儀器來說，這也許是最重要的作用，它意味著在相同或更低性能的硬件條件下，儀器指標能夠達到更高的水平，即實現(xiàn)了高的性能價格比。五是遠地輸入輸出能力。 王瑋：基于 AT89S52 的低頻信號發(fā)生器設(shè)計 3 1． 3 單片機在低頻信號發(fā)生器中的應(yīng)用 及其特點 當(dāng)今是科學(xué)技術(shù)及儀器設(shè)備高度智能化飛速發(fā)展的信息社會，電子技術(shù)的進步，給人們帶來了根本性的轉(zhuǎn)變。單片機構(gòu)成的儀器具有高可靠性、高性能價格比，在智能儀表系統(tǒng)和辦公自動化等諸多領(lǐng)域得以極為廣泛的應(yīng)用，并走入家庭，從洗衣機、微波爐到音響汽車，處處可見其應(yīng)用。 一塊單片機芯片就是一臺計算機。使其具有很多顯著的優(yōu)點和特點，因此在各個領(lǐng)域中都得到了迅猛的發(fā)展。 (1)具有優(yōu)異的性能價格比 單片機盡可能地把應(yīng)用所需的存儲器 ,各種功能的 I/O 接口集成在一塊芯片內(nèi) ,因而其性能很高 ,而價格卻相對較低廉 ,即性能價格比很高。為了滿 足工業(yè)控制要求，一般單片機的指令系統(tǒng)中有極豐富的轉(zhuǎn)移指令， I/O 口的邏輯操作指令以及位操作指令。 (3)集成度高、體積小、可靠性高 單片機把各種功能部件集成在一塊芯片上，因而集成度高，均為大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路。同時，對于強磁場環(huán)境易于采取屏蔽措施，適合于在惡劣環(huán)境下工作。其最明顯的優(yōu)勢就是可以嵌入到各種儀器、設(shè)備中，這是其 他計算機和網(wǎng)絡(luò)都無法做到的 。目前，許多單片機已可在 電壓下運行 ,有的已能在 或 下工作，功耗降至μ A級 ,一粒鈕扣電池就可長期使用。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。 這里介紹一種采用 AT89S52 單片機和一片 DAC0832 數(shù)模轉(zhuǎn)換器做成的數(shù)字式低頻信號發(fā)生器，它的特點是價格低、性能高，在低頻范圍穩(wěn)定性好、操作方便、體積小、耗電少等。 王瑋：基于 AT89S52 的低頻信號發(fā)生器設(shè)計 5 第二章 系統(tǒng)設(shè)計 2． 1 系統(tǒng)方案的比較 選題論證 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。而本項目選擇了單片雙極性。 方案選擇 方案一：采用單片函數(shù)發(fā)生器（如 8038）， 8038 可同時產(chǎn)生正弦波 、方波等，而且方法簡單易行，用 D/A 轉(zhuǎn)換器的輸出來改變調(diào)制電壓，也可以實現(xiàn)數(shù)控調(diào)整頻率，但產(chǎn)生信號的頻率穩(wěn)定度不高。 方案三 ： AT89S52 芯片中只有一路模擬輸出或幾路模擬信號非同步輸出，這種情況下 CPU對 DAC0832 執(zhí)行一次寫操作，則把一個數(shù)據(jù)直接寫入 DAC 寄存器， DAC0832 的輸出模擬信號隨之對應(yīng)變化。因此我們設(shè)計中采用方案三 。它把構(gòu)成計算機的中央處理器 CPU、存儲器、寄存器、 I/O 接口制作在一塊集成電路芯片中，從而構(gòu)成較為完整的計算機。是一個強大易用的功能。 (4)具有雙工 UART 串行通道。 (6)雙數(shù)據(jù)指示器。 方案二： C8051F005 單片機是完全集成的混合信號系統(tǒng)級芯片，具有與 AT89S52 兼容的微控制器的內(nèi)核，與 MCS51指令集 完全兼容。 方案選擇： 方案二中 C8051F005 芯片系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易控制，芯片成本高，對于本系統(tǒng)而言利用率低， AT89S52 芯片簡單易控制， 性能穩(wěn)定 ,因此采用方案一。 ： 正弦波 10100Hz 方波 10100Hz 三角波 10100Hz 梯形波 10100Hz 王瑋：基于 AT89S52 的低頻信號發(fā)生器設(shè)計 7 第三章 硬件電路的設(shè)計 3． 1 系統(tǒng)框圖 圖 31 低頻信號發(fā)生器系統(tǒng)框圖 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。 89S52 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)。 其工作原理為當(dāng)分別每按下按鍵一次就會分別出現(xiàn)方波、鋸齒波、三角波、正弦波，并且有數(shù)碼管會指示是那種波形序號 ,另外 ,發(fā)光二極管發(fā)光說明系統(tǒng)處于工作狀態(tài)。 P2 口用來控制 DAC0832 的輸入寄存器選擇信號 CS、輸入寄存器寫選通信號 WR1 及 DAC 寄存器寫選通信 號 WR2 和數(shù)據(jù)傳送信號 XFER。 AT89S52 具有如下特點： 40個引腳， 4k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲器， 128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）， 32個 外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口， 5個中斷優(yōu)先級 2層中斷嵌套中斷， 2 個 16位可編程定時計數(shù)器 ,2個全雙工串行通信口，看門狗（ WDT）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器?？臻e模式下， CPU暫停工作，而 RAM 定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存 RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復(fù)位。 AT89S52 具有如下特點： 40個引腳， 4k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲器， 128 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）， 32個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口， 5個中斷優(yōu)先級 2層中斷嵌套中斷， 2 個 16位可編程定時計數(shù)器 ,2個全雙工串行通信口，看門狗（ WDT）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器?？臻e模式下， CPU 暫停工作，而 RAM 定時計數(shù)器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結(jié)振蕩器而保存 RAM的數(shù)據(jù)，停止芯片其它功能直至外中斷王瑋：基于 AT89S52 的低頻信號發(fā)生器設(shè)計 9 激活或硬件復(fù)位。 AT89S52 的引腳圖 實物圖如圖 32 所示 圖 32 AT89S52 的引腳圖 實物圖 AT89S52 主要特性： 8031 CPU 與 MCS51 兼容 (1)4K 字節(jié)可編程 FLASH 存儲器 (壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) ) (2)全靜態(tài)工作： 0Hz24KHz (3)三級程序存儲器保密鎖定 (4)128*8 位內(nèi)部 RAM (5)32 條可編程 I/O 線 (6)兩個 16位定時器 /計數(shù)器 (7)6 個中斷源 (8)可編程串行通道 (9)低功耗的閑置和掉電模式 (10)片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 華科學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 管腳說明 ： VCC：供電電壓。 P0 口： P0 口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 P1 口： P1口是 一個內(nèi)部提供上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P1口緩沖器能接收輸出4TTL 門電流。在 FLASH 編程和校驗時， P1 口作為第八位地址接收。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或 16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時， P2口輸出地址的高八位。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。當(dāng) P3口寫入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 王瑋：基于 AT89S52 的低頻信號發(fā)生器設(shè)計 11 表 31 端口引腳圖 I/O口作為輸入口時有兩種工作方式即所謂的讀端口與讀引腳讀端口時實際上并不從外部讀入數(shù)據(jù)而是把端口鎖存器的內(nèi)容讀入到內(nèi)部總線經(jīng)過某種運算或變換后再寫回到端口鎖存器只有讀端口時才真正地把外部的數(shù)據(jù)讀入到內(nèi)部總線上面圖中的兩個三角形表示的就是輸入緩沖器 CPU 將根據(jù)不同的指令分別發(fā)出讀端口或讀引腳信號以完成不同的操作這是由硬件自動完成的不需要我們操心 1 然后再實行讀引腳操作否則就可能讀入出錯為什么看上面的圖如果不對端口置 1 端口鎖存器原來的狀態(tài)有可能為0Q 端為 0Q^為 1 加到場效應(yīng)管柵極的信號為 1 該場效應(yīng)管就導(dǎo)通對地呈現(xiàn)低阻抗 ,此時即使引腳上輸入的信號為 1也會因端口的低阻抗而使信號變低使得外加的 1信號讀入后不一定是 1若先執(zhí)行置 1操作則可以使場效應(yīng)管截止引腳信號直接加到三態(tài)緩沖器中實現(xiàn)正確的讀入由于在輸入操作時還必須附加一個準備動作所以這類 I/O 口被稱為準雙向口 89C51的 P0/P1/P2/P3口作為輸入時都是準雙向口接下來讓我們再看另一個問題從圖中可以看出這四個端口還有一個差別除了 P1 口外 P0P2P3 口都還有其他的功能 RST：復(fù)位輸入。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是ALE才起作用。如果微處理器在外部執(zhí)行 狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源（ VPP）。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。有兩種方式可以向 89S52 提供時鐘脈沖：一是外部時鐘方式，即使用外部電路向 89S52 提供始終脈沖，見圖 3(a)；二是內(nèi)部時鐘方式，即使用晶振由 89S52 內(nèi)部電路產(chǎn)生時鐘脈沖。 圖 33 89S52 的時鐘脈沖 圖 33 中： J 一般為石英晶體，其頻率由系統(tǒng)需要和器件決定 ，在頻率穩(wěn)定度要求不高時也可以使用陶瓷濾波器。 10） pF 使用陶瓷濾波器時， C1=C2=40（177。復(fù)位信號結(jié)束后， CPU 從程序存儲器“ 0000H”處開始執(zhí)行程序。 ⅰ 上電復(fù)位。設(shè)置一個復(fù)位按鈕，當(dāng)操作者按下按鈕時產(chǎn)生一 個復(fù)位信號。設(shè)計一個復(fù)位電路，當(dāng)系統(tǒng)滿足某一條件時自動產(chǎn)生一個復(fù)位信號。 圖 34 89S52 的復(fù)位電路 芯片擦除 整個 PEROM 陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持