【正文】 口輸出。因此，單片機(jī)已成為日常生活必不可缺的一部分，帶來(lái)了許許多多的好處，讓民眾的生活更加智能化、舒適化。在現(xiàn)代社會(huì)電子領(lǐng)域內(nèi)，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷的走向深入，這必將導(dǎo)致傳統(tǒng)控制與檢測(cè)技術(shù)的日益革新。 信號(hào)發(fā)生器一直在發(fā)展之中，從70年代的只能產(chǎn)生簡(jiǎn)單波形而且成本高到現(xiàn)在可以產(chǎn)生各種復(fù)雜的波形成本也大大降低，到了二十一世紀(jì)，隨著集成電路技術(shù)的高速發(fā)展，出現(xiàn)了多種工作頻率可過(guò) GHz 的DDS 芯片，同時(shí)也推動(dòng)了函數(shù)波形發(fā)生器的發(fā)展，2003 年，Agilent的產(chǎn)品 33220A能夠產(chǎn)生 17 種波形，最高頻率可達(dá)到 20M，2005 年的產(chǎn)品N6030A 能夠產(chǎn)生高達(dá) 500MHz 的頻率，采樣的頻率可達(dá) 。但是這種電路存在波形質(zhì)量差，控制難，可調(diào)范圍小，電路復(fù)雜和體積大等缺點(diǎn)。本設(shè)計(jì)的意義在于使日常所學(xué)知識(shí)得到一個(gè)實(shí)際應(yīng)用的機(jī)會(huì)，它不僅可以讓學(xué)生了解到一個(gè)設(shè)計(jì)的組成和步驟，學(xué)習(xí)到一個(gè)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方法和技巧另外，也能通過(guò)設(shè)計(jì)使學(xué)生學(xué)習(xí)到了設(shè)計(jì)的技巧——模塊化設(shè)計(jì)，即把一個(gè)設(shè)計(jì)分成若干個(gè)模塊，對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)和完善，再對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行組合和完善，最后形成完整的設(shè)計(jì)，從而達(dá)到學(xué)習(xí)認(rèn)知并加以使用的過(guò)程。 信號(hào)發(fā)生器必然將向更高性能，更高精確度，更高智能化方向發(fā)展，就像現(xiàn)在數(shù)字化信號(hào)發(fā)生器的崛起一樣。南昌航空大學(xué)士學(xué)位論文第一章 緒論信號(hào)發(fā)生器是電子測(cè)量領(lǐng)域中最基本、應(yīng)用最廣泛的一類電子儀器，除了在電子測(cè)量中有廣泛應(yīng)用，信號(hào)發(fā)生器在其它領(lǐng)域中也有應(yīng)用，例如機(jī)械部門的超聲波探傷，醫(yī)療部門的超聲波診斷、頻譜治療儀等。信號(hào)發(fā)生器也是一種常用的信號(hào)源，廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究、生產(chǎn)實(shí)踐和教學(xué)實(shí)踐等領(lǐng)域，信號(hào)發(fā)生器作為電子領(lǐng)域不可缺少的測(cè)量工具，也常用于理論實(shí)驗(yàn)以及精確度要求不是太高的實(shí)驗(yàn)，因此完整的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)具有非常重要的實(shí)踐意義和廣闊的應(yīng)用前景。但作為一種儀器，必然要考慮其所用領(lǐng)域，也就是說(shuō)要因地制宜，綜合考慮性價(jià)比，用低成本制作的集成芯片信號(hào)發(fā)生器短期內(nèi)還不會(huì)被完全取代，還會(huì)比較廣泛的用于理論實(shí)驗(yàn)以及精確度要求不是太高的實(shí)驗(yàn)，有著廣闊的應(yīng)用前景。 信號(hào)發(fā)生器作為一種常見的應(yīng)用電子儀器設(shè)備，傳統(tǒng)的一般可以完全由硬件電路搭接而成，如采用555振蕩電路發(fā)生正弦波、三角波和方波的電路便是可取的路徑之一，不用依靠單片機(jī)。在科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐中，如工業(yè)過(guò)程控制，生物醫(yī)學(xué)，地震模擬機(jī)械振動(dòng)等領(lǐng)域常常要用到低頻信號(hào)源。由上面的產(chǎn)品可以看出，函數(shù)波形發(fā)生器發(fā)展很快近幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)外波形發(fā)生器技術(shù)發(fā)展的非常迅速！ 單片機(jī)在低頻信號(hào)發(fā)生器中的應(yīng)用隨之時(shí)代的進(jìn)步，科技的不斷進(jìn)步，電子技術(shù)也日新月異，給人們帶來(lái)了根本性的轉(zhuǎn)變。單片機(jī)構(gòu)成的儀器具有高可靠性、高性能價(jià)格比，在智能儀表系統(tǒng)和辦公自動(dòng)化等諸多領(lǐng)域得以極為廣泛的應(yīng)用，并走入家庭，從工廠進(jìn)入生活中，微波爐啊、空調(diào)、音響等等，處處可見其應(yīng)用。 研究?jī)?nèi)容本文是基于單片機(jī)的多功能智能函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計(jì)，采用C程序編程的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)遞增斜波、遞減斜波、方波、三角波、正弦波、階梯波的產(chǎn)生。第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 方案一：采用單片函數(shù)發(fā)生器ICL8038，ICL8038可同時(shí)產(chǎn)生正弦波、方波等，而且方法簡(jiǎn)單易行，用運(yùn)算放大器改變調(diào)制電壓，也可以實(shí)現(xiàn)數(shù)控調(diào)整頻率，但產(chǎn)生信號(hào)的種類有限，只有幾種波形，也沒有辦法通過(guò)編程的方法改變頻率，沒法實(shí)現(xiàn)要求的功能。方案三：采用單片機(jī)編程的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，AT89C52芯片與一片DA0832相連，且DA芯片工作在直通模式，直接處理數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，而且在硬件電路不變的情況下，通過(guò)改變程序來(lái)實(shí)現(xiàn)頻率的變換與顯示。鑒于方案一的信號(hào)產(chǎn)生的種類不夠和頻率不好控制和方案二的電路復(fù)雜，頻率覆蓋系數(shù)不好弄等缺點(diǎn)，所以決定采用方案三的設(shè)計(jì)方法。 設(shè)計(jì)原理復(fù)位 獨(dú)立式按鍵 89C52單片機(jī) LED顯示波形種類DA0832 波形選擇 放大電路基準(zhǔn)電壓電路（可選） 波形輸出 圖 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架圖 ，信號(hào)發(fā)生器由電源、單片機(jī)最小系統(tǒng)，D/A轉(zhuǎn)換電路、基準(zhǔn)電壓電路、LED顯示電路、按鍵、運(yùn)放電路等組成。當(dāng)數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)接口電路到達(dá)轉(zhuǎn)換電路，將其轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)也就是所需要的輸出波形，并通過(guò)按鍵控制波形。（2）將一個(gè)周期的信號(hào)分離成 256 個(gè)點(diǎn)（按 X 軸等分），在單片機(jī)定時(shí)器模式3下用T0計(jì)時(shí)器，剛好可以送數(shù)256個(gè)，利用改變定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間可以改變產(chǎn)生波形的頻率。（6）同樣，遞增和遞減是一個(gè)道理，相反的過(guò)程，遞增斜波通過(guò)從0x00一直自加到0xff，溢出后再重復(fù)自加送給DA轉(zhuǎn)換，遞減則是從0xff自減到0x00依此重復(fù)這個(gè)過(guò)程形成遞減斜波。（8）波形的放大輸出：由于DA0832芯片產(chǎn)生的是模擬電流信號(hào)，需要把電流轉(zhuǎn)換為電壓進(jìn)行輸出顯示，這時(shí)候需要LM324進(jìn)行電流電壓變換，從而輸出波形的目的。系統(tǒng)能夠產(chǎn)生遞增斜波、遞減斜波、方波、三角波、正弦波、及階梯波。系統(tǒng)具有復(fù)位功能。這里用按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)控制波形的功能，每按下一次按鍵，對(duì)應(yīng)的輸出波形也隨之相應(yīng)改變，要實(shí)現(xiàn)快捷變換，穩(wěn)定，精度高的要求，其中LED數(shù)碼管第一位顯示的是波形的種類，用數(shù)字代表相應(yīng)的波形，從1到6分別表示遞增斜波、遞減斜波、方波、三角波、正弦波、階梯波。三、硬件電路設(shè)計(jì) 硬件原理框圖硬件原理方框圖如圖 所示基準(zhǔn)電路復(fù)位 單 片 機(jī)運(yùn)放電路D/A電路 時(shí)鐘按鍵LED顯示電路 硬件原理圖 單片機(jī)是系統(tǒng)的核心部分，通過(guò)按鍵控制波形輸出，通過(guò)DA轉(zhuǎn)換電路和放大電路生成相應(yīng)的波形，復(fù)位電路用于系統(tǒng)復(fù)位和重啟?！?VCC:供電電壓?！?RST:復(fù)位輸入。● ALE/PROG:當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，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(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，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(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。在由外部程序存儲(chǔ)器取指劃間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效?！?/EA/VPP: 當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器(OOOOHFFFFH)，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源(VPP)?！?XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。當(dāng)P1口的管腳第一次寫l時(shí)，被定義為高阻輸入。在FIASH編程時(shí)，PO口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，PO輸出原碼，此時(shí)PO外部必須被拉高。Pl口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，Pl口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。● P2 口：P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口，P2口緩沖器可以接收、輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“l(fā)”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在給出地址“l(fā)”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。● P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收、輸出4個(gè)TTL門電流。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流(ILL)這是由于上拉的緣故,P3口也可作為AT89C52的一些特殊功能口，如下所示： RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INTO（外部中斷O） /INTI（外部中斷1） TO（記時(shí)器0外部輸入） T1（記時(shí)器l外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器改選通）③ AT89C52的外圍晶振電路及復(fù)位電路 晶振和復(fù)位電路，左上面部分電路是晶振電路，左下部分是復(fù)位電路，52單片機(jī)要想正常工作的話 ，必須給他外接一個(gè)時(shí)鐘脈沖，XTAL1位振蕩電路的輸入端，XTAL2為輸出端。在這采用了內(nèi)部振蕩方式，c1，c2為22pf的電容，晶振是12MHZ的，機(jī)器周期為1us。 LED顯示模塊 LED顯示電路，在本設(shè)計(jì)中，采用4位共陽(yáng)數(shù)碼管來(lái)顯示波形的種類和頻率。第一位顯示的是波形種類，后三位顯示的是波形的頻率。 DA0832數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊 DA0832引腳圖，DA0832數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片的引腳圖，要想將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，就需要進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，DA0832是分辨率為8位的電流輸出型D/A轉(zhuǎn)換器，DA0832內(nèi)部由“8位輸入鎖存器”、“8位DAC寄存器”、“8位D/A轉(zhuǎn)換電路”構(gòu)成，這個(gè)DA芯片以其價(jià)格低廉、接口簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點(diǎn)，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用，DA0832寄存器的選擇是通過(guò)與門、與非門組成的輸入控制得，： DAC0832原理框圖根據(jù)對(duì)DAC0832的數(shù)據(jù)鎖存器和DAC寄存器的不同的控制方式，DAC0832有三種工作方式：直通方式、單緩沖方式和雙緩沖方式● DAC0832引腳功能說(shuō)明：● D0~D7：數(shù)據(jù)輸入線，TLL電平?！?CS：片選信號(hào)輸入線，低電平有效?！?XFER：數(shù)據(jù)傳送控制信號(hào)輸入線，低電平有效?！?Iout1:電流輸出線。● Iout2: 電流輸出線。● Vcc:電源輸入線 (+5v ~ +15v)。● AGND:模擬地。在本設(shè)計(jì)中，采用的是直通模式，,因?yàn)榻泳€比較簡(jiǎn)單，直接進(jìn)行送數(shù)就可以了，直通模式，WR1和CS，WR2和XFER接地， ILE接電源高電平，VREF接電源5v，也可以接MC1403生成的基準(zhǔn)電壓，這樣工作更穩(wěn)定。所以考慮再三選擇了直通模式接法。使顯示的波形更加美觀，在這里采用的是雙極性放大電路，： 雙極性放大電路 運(yùn)放U5的作用是把運(yùn)放U4的單向輸出電壓轉(zhuǎn)換成雙向輸出電壓，設(shè)U4端輸出電壓參數(shù)為Uout1，D/A的輸出電壓Uout計(jì)算如下： Uout=[（R3/R1）Uout1+（R3/R2）VCC] R2=R3=20K，R1=10K，VREF=5V Uou