【正文】 ..........................................28 1 設(shè)計(jì)任務(wù)、功能要 求及總體方案介紹 設(shè)計(jì)要求 使用單片機(jī) AT89S52 作為主要控制芯片， 設(shè)計(jì)一個(gè)具有特定功能的波形發(fā)生器。該波形發(fā)生器可以分別產(chǎn)生幅值 0～ 5V、頻率 100Hz～ 100KHz 范圍內(nèi)的三角波、鋸齒波、方波、梯形波和 正弦波 。 總體方案設(shè)計(jì) 利用 AT89C51 單片機(jī)外接數(shù)模轉(zhuǎn)換器和運(yùn)算放大電路，由用戶通過按鍵選擇輸出實(shí)驗(yàn)室中經(jīng)常使用到的幾種基本 波形：方波、鋸齒波、正弦波、梯形波和三角波。梯形波則是先將由最小到最大的值輸出給Ｄ／Ａ進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后延時(shí)一段時(shí)間，再將由最大到最小的值輸出給Ｄ／Ａ進(jìn)行轉(zhuǎn)換，再延 時(shí)相同的時(shí)間，接著進(jìn)行下一次轉(zhuǎn)換。與微處理器兼容的 8位數(shù)模轉(zhuǎn)換器 DAC0832 將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量電壓信號，通過運(yùn)放電路得到方波、鋸齒波、正弦波、三角波、梯形波信號，波形保證了它的精度、平滑和穩(wěn)定。 可采用單片機(jī)程序產(chǎn)生以上 5 種波形，并通過一片Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換器輸出。 5 總體邏輯框圖 總體邏輯框圖如圖 1所示。 AT89S52 是一種性能 比較好的 CMOS8 位微控制器。片上 Flash 允許程序存儲 器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。 (2) 電源電路模塊 電源電路是由一個(gè) 1KΩ電阻、一個(gè)發(fā)光二極管、一個(gè)二極管、還有一個(gè)開關(guān)組成。 (3) 復(fù)位電路模塊 復(fù)位電路是由一個(gè) 220Ω電阻、一個(gè) 1KΩ電阻、一個(gè) 22uF 的電解電容還有一個(gè)安靜來組成。 (4） 下載電路 下載電路就由一個(gè)下載口組成，目的是讓程序經(jīng)過下載口下載到單片機(jī)中。 10pF，在這個(gè)系統(tǒng)中選擇了 33pF；石英晶振選擇范圍最高可選 24MHz，它決定了單片機(jī)電路 產(chǎn)生的時(shí)鐘信號震蕩頻率，在本系統(tǒng)中選擇的是 12MHz，因而時(shí)鐘信號的震蕩頻率為 12MHz。能顯示 4個(gè)數(shù)碼管叫四位數(shù)碼管。共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極 (COM)的數(shù)碼管。當(dāng)某一字段的陰極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就不亮。共陰數(shù)碼管在應(yīng)用時(shí)應(yīng)將公共極COM接到地線 GND上，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陽極為高電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮。 本設(shè)計(jì)我采用共陽極四位一體數(shù)碼管兩個(gè)， 8根段控線并聯(lián)各自接到單片機(jī)P0口線上，位控線通過 74HC573接到單片機(jī) P2口線上。這里將 LE接 VCC， OE接 GND，使芯片處于直通狀態(tài)。每組運(yùn)放有 5 個(gè)引出腳，其中“ +”、“ ”為兩個(gè)信號輸入端，“ V+”、“ V”為正、負(fù)電源端，“ Vo”為輸出端。 由于 LM324 四運(yùn)放電路具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用在各種電路中。由于信號從 D/A 轉(zhuǎn)換器出來的模擬信號量是比較微弱的，因而需要對所得到的信號量進(jìn)行放大。鍵盤是一組（通常多于 8個(gè)）按鍵的集合。 根據(jù)鍵盤上閉合鍵的識別方法不同，鍵盤可分為非編碼鍵盤和編碼鍵盤兩種。編碼鍵盤使用較為方便，易于編程，但硬件電路較為復(fù)雜 ，因此 8 在單片機(jī)的控制系統(tǒng)中應(yīng)用較少。 從鍵盤的結(jié)構(gòu)來分，鍵盤可分為獨(dú)立式和矩陣式兩類。 在本課題設(shè)計(jì)中，采用的是獨(dú)立式鍵盤 。 （見附錄 D） 9 3 波形發(fā)生器軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 單片機(jī)資源使用情況 本次設(shè)計(jì)所占用的 I/O 口資源如下所示：使用 P0 口接 DAC0832 芯片的輸入信號端和數(shù)碼管的段控端；使用 P1 口接獨(dú)立鍵盤：使用 P2 口接 HC573 芯片控制數(shù)碼管的位控端；使用 (/WR)接到 DAC0832 的 /CS 和 /WR。 10 圖 2 程序總體流程圖 開 始初 始 化顯 示 P .是 否 有 鍵 按下 ？否哪 個(gè) 鍵 ？保 存 返 回 值 保 存 返 回 值 保 存 返 回 值 保 存 返 回 值 保 存 返 回 值 延 時(shí) 參 數(shù) + 延 時(shí) 參 數(shù) 顯 示 P .V = 1V = 2V = 4 V = 8V = 1 6 V = 3 2V = 6 4V = 1 2 8調(diào) 用 鍵 掃 描 函 數(shù)調(diào) 用 方 波 函 數(shù) 調(diào) 用 鋸 齒 波 函 數(shù) 調(diào) 用 三 角 波 函 數(shù) 調(diào) 用 正 弦 波 函 數(shù) 調(diào) 用 梯 形 波 函 數(shù)有 其 它 鍵 按下 ？哪 里 調(diào) 用 就 返 回 哪里否是讀 取 返 回 值返 回 之 前 的 部 分 11 延時(shí)函數(shù) 延時(shí)函數(shù)的作用就是產(chǎn)生固定或者帶參數(shù)的延時(shí)，運(yùn)用在鍵掃描函數(shù)中，用于延時(shí)去抖，運(yùn)用在波形發(fā)生函數(shù)里，用于控制波形的周期。鍵掃描寒暑流程圖如圖 3 所示。其流程圖如圖 4所示。其流程圖如圖 5所示。其流程圖如圖 6所示 。 圖 7三角波 函數(shù)流程圖 開 始最 小 值 送 D A C延 時(shí)是 否 達(dá) 到 最 大值 ？+ 1 送 D A C延 時(shí) 1 送 D A C延 時(shí)是 否 達(dá) 到 最 小值NYYN 15 梯形波函數(shù) 梯形波函數(shù)的作用是產(chǎn)生梯形波，其流程圖如圖 8所示。 圖 9 正弦波函數(shù)流程圖 開 始查 表 第 一 個(gè) 數(shù) 送 D A C延 時(shí)查 表 下 一 個(gè) 數(shù) 送 D A C延 時(shí)是 否 送 到 最 后 一 個(gè)數(shù) ？NY 17 4 調(diào)試與仿真結(jié)果 本次的設(shè)計(jì)主要應(yīng)用了 protues 和 keilC51 軟件進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真，經(jīng)過仿真后，結(jié)果較好，示波器可以正確的輸出方波﹑鋸齒波、三角波、梯形波、正弦波。本次設(shè)計(jì)雖然課題較難，但我相信困難是可克服的，只有挑戰(zhàn)有一定難度的設(shè)計(jì)，才能讓自己學(xué)到更多的東西。革命尚未成功，生活還在繼續(xù)，在今后的學(xué)習(xí)中，只有通過理論聯(lián)系實(shí)際，才能真正的了解自己，才能更全面 地學(xué)到真本事。 在 我 完成 課程設(shè)計(jì) 論文的過程中，得到了 王老師的 悉心指導(dǎo)和支持 。 無論是論文總體結(jié)構(gòu)還是具體完成， 王老師 都給予了 我 大量的幫助，并提供了充足的最新方案資料等。這些對于 我 來 說是無比珍貴的知識財(cái)富。在此，我衷心地向 王 老師表示最誠摯的謝意 ，同時(shí)，還要向幫助過的同學(xué)衷心的說聲謝謝，如果不是王老師的指導(dǎo)和同學(xué)們的幫助，我是很難克服這些困難的，謝謝你們！ 23 參考文獻(xiàn) [1]李廣第，朱月秀 .單片機(jī)基礎(chǔ) [M]（第三版） .北京：北京航天航空大學(xué)出版社，2020. Li Guangdi, Zhu Yuexiu. Single chip microputer39。s C application design [M](Fourth edition).Beijing: Beijing University of Aeronautics and Astronautics. [3]安源 .8 位串行模數(shù)轉(zhuǎn)換器 TLC54 TLC549 的應(yīng)用 [J].國外電子元器件，2020，（ 2）： 2526. An Yuan. The 8 serial modulus converter TLC54 TLC549’s application[J].Foreign electronic ponents, 2020, (2):2526. [4]張義紅 .單片機(jī)與 TLC549 模數(shù)轉(zhuǎn)換器 的接口設(shè)計(jì) [J].岳陽：湖南理工學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2020，（ 2）： 7982. Zhang Yihong. The interface design of single chip microputer and TLC549 modulus converter [J]. Yue Yang: Journal of Hunan institute of technology (nature science version), 2020, (2):7982. [5]李全利 .單片機(jī)原理及應(yīng)用 （ C51編程） [M].北京：高等教育出版社， 2020. Li Quanli. The single chip microputer principle and application(C51 programming) [M]. Beijing: Higher education press, 2020. 24 附 錄 附 錄 A: 電路原理圖和 CAD 圖 25 附錄 B: PCB 圖 PCB 底層圖 PCB 頂層圖 26 附錄 C： 元件布局圖