【正文】 鍵盤接口設計 ....................................................................................................... 16 D/A 轉換設計 ........................................................................................................ 17 I/V 轉換波形輸出電路 .......................................................................................... 20 第四章 軟件設計及測試 ............................................................................................................. 23 軟件總體設計 .................................................................................................................. 23 軟件功能設計 ................................................................................................................. 23 系統(tǒng)總流程圖如下圖 41： .................................................................................................. 23 圖 41 系統(tǒng)總流程框圖 ........................................................................................................ 24 PROTEUS 軟件仿真 ......................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 附錄四 外文資料翻譯 ................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。尤其隨著 70 年代微處理器的出現，更促使信號發(fā)生器向著自動化、智能化方向發(fā)展。當前信號發(fā)生器總的趨勢是向著寬頻率覆蓋、低功耗、高頻率精度、多功能、自動化和智能化方向發(fā)展。而在我們日常生活中，以及一些科學研究中，鋸齒波和正弦波信號是常用的基本測試信號。 但市面上能看到的儀器在頻率精度、帶寬、波形種類及程控方面都已不能滿足許多方面實際應用的需求。 該設計課題的研究和制作全面說明對低頻信號發(fā)生系統(tǒng)要有一個全面 的解、對低頻信號的發(fā)生原理要理解掌握，以及低頻信號發(fā)生器工作流程：波形的設定， D/A 轉換，單片機（ 51 單片機，鍵盤控制），顯示和各模塊的連接通信等各個部分要熟練聯(lián)接調試，能夠正確的了解常規(guī)芯片的使用方法、掌握簡單信號發(fā)生器應用系統(tǒng)軟硬件的設計方法，進一步鍛煉了我們在信號處理方面的實際工作能力。掌握以單片機為核心的電路設計的基本方法 ,并通過實際程序的設計和調試，逐步掌握模塊化程序的設計方法和調試技術；了解開發(fā)單片機應用 系統(tǒng)的全過程。 具體設計要求如下： （ 1） 具有 產生正弦 波、 三角波 、 方波 、 矩形波 、 鋸齒波 波形的功能。 （ 3） 信號的輸出 波形 幅度 Vpp 可調 。 摘要 4 單片機概述 單片微型計算機（單片機）作為微型計算機的一個很重要的分支，自問世以來，以其極高的性價比，受到人們的重視和關注，因此應用廣泛，發(fā)展迅速。目前，在我國，單片機已經廣泛地用于智能儀表、機電設備過程控制、自動檢測、家用電器和數據處理等各個方面。最初的單片機是利用大規(guī)模集成電路技術把中央處理單元（簡稱 CPU）、數據存儲器（ RAM）、程序存儲器 (ROM)及其他 I/O 通信口集成在一塊芯片上，構成一個最小的計算機系統(tǒng)。因為這樣一塊芯片就具有一臺計算機的功能，因而被稱為單片微型計算機，簡稱單片機。 單片機按照其用途可以劃分為通用型和專用型兩大類。通用型單片機是把可開發(fā)資源（如 ROM， RAM， I/O 口）全部提供給使用者。 （ 1） 單片機發(fā)展歷史 20 世紀 70 年代，微電子技術正處于發(fā)展階段，集成電路屬于中規(guī)模發(fā)展時期，各種新材料、新工藝尚未成熟。 80 年代初，單片機已經發(fā)展到了高性能階段。其發(fā)展到了一個全新的階段，應用領域更加廣泛。由于其性能優(yōu)良，已經被國內外用戶廣泛認可和采用，占據了重要的 摘要 5 市場份額?？v觀 30多 年來單片機的發(fā)展歷程，單片機技術以微處理器技術及超大規(guī)模集成電路技術的發(fā)展為先導，以廣泛的應用領域為動力，表現出極具個性的發(fā)展特點。 （ 3） 單片機發(fā)展趨 回顧歷史，在 Intel 公司推出了 MCS51 不久便實施了最徹底的技術開放政策。 MCS51 經典的體系結構、極好的兼容性和 Intel 公司的開放政策不僅使眾多廠家參與發(fā)展，也誘使半導體廠家對 MCS51 實行為所欲為的改造。其中主要表現在以下及方面： CPU 功能的加強、 存儲器的發(fā)展、片內 I/O 的改進、片內資源的增加、調試方式的改進等。但是由于單片機自身的一些特點，在實際應用中又有著自己的應用特性和應用范圍。 （ 2） 應用領域 智能化管理及過程控制等領域，大致可分如下幾個方面： 在智能儀器儀表上的應用、在工業(yè)控制中的應用、在家用電器中的應用、在計算機網絡和通信領域中的應用、在醫(yī)用設備領域中的應用等等。 摘要 6 AT89S52單片機 （ 1） 功能特性描述 AT89S52是一種低功耗、高性能 CMOS8位微控制器，具有 8K在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器。 （ 2） 引腳功能 AT89S52單片機有 44個引腳 PLCC和 TQFP方形封裝形式， 40個引腳的雙列直插式封裝形式，最常用的 40個引腳封裝形式及其配置如圖 11所示，各個引腳功能說明如下： 圖 11 89S52單片機的引腳 VCC：電源，接 +5V GND：接地 P0口： P0口是一個 8位漏極開路的雙向 I/O口。對 P0端口寫 “1”時，引腳用作高阻抗輸入。在這種模式下， P0具有內部上拉電阻。程序校驗時，需要外部上拉電阻。對 P1 端口寫 “1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為 輸入口使用。此外， 和 /計數器 2的外部計數輸入（ ）和時器 /計數器 2的觸發(fā)輸入（ ）。 P2口： P2口是一個具有內部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P2 輸出緩沖器能驅動 4個 TTL 邏輯電平。作為輸入使用時，被外部拉低的引腳由于內部電阻的原因，將輸出電流 （ IIL）。在這種應用中， P2 口使用很強的內部上拉發(fā)送 1。在 flash編程和校驗時，P2口也接收高 8位地址字節(jié)和一些控制信號。對 P3 端口寫 “1”時，內部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。 P3口亦作為AT89S52特殊功能。 RST：復位輸入?？撮T狗計時完成后， RST 腳輸出 96個晶振周期的高電平。 DISRTO默認狀態(tài)下，復位高電平有效。在 flash編程時，此引腳（ PROG ）也用作編程輸入脈沖。當 AT89S52從外部程序存儲器執(zhí)行外部代碼時， PSEN 在每個機器周期被激活兩次，而在訪問外部數據存儲器時， PSEN 將不被激活。為使能從 0000H 到 FFFFH的外部程序存儲器讀取指令， EA 必須接 GND。在 flash編程期間， EA 也接收 12伏 VPP電壓。 XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。外部程序存儲器和數據存儲器都可以 64KB 尋址。對于 89S52，如果 EA接 VCC，讀寫程序先從內部存儲器（地址為 0000H～ 1FFFH）開始，接著從外部尋址，尋址地址為： 2020H～ FFFFH。高 128 字節(jié)與特殊功能寄存器重疊。當一條指令訪問高于 7FH 的地址時，尋址方式決定 CPU 訪問高 128 字節(jié) RAM 還是特殊功能寄存器空間。 （ 4） 定時器 ① MCS51 系列中 51 子系列有兩個 16 位的可編程定時 /計數器：定時 /計數器 T0 和定時 /計數器 T1， 52 子系列有三個，還有一個定時 /計數器 T2。 ③ 每個定時 /計數器都有多種工作方式，其中 T0有四種工作方式； T1有三種工作方式， T2有三種工作方式。 ④ 每一個定時 /計數器定時計數時間到時產生溢出，使控制寄存器 TCON中相應的溢出位置位，溢出可通過查詢或中斷方式處理。每個中斷源都可以通過置位或清除特殊寄存器 IE 中的相關中斷允許控制位分別使得中斷源有效或無效。 高頻：幾百 KHZ 到幾 MHZ。 超低頻：頻率范圍為零點幾赫茲到幾百赫茲。 高頻、低頻和超低頻信號發(fā)生器，大多使用文氏橋振蕩電路，即 RC 振蕩電路，通 過改變電容和電阻值，改變頻率。我們可以把產生各種波形的程序，寫在 ROM中，裝入本機，按用戶的選擇，運行不同的程序，產生不同的波形。 本論文主要研究的內容 本設計采用 89S52 及其外圍擴展系統(tǒng)，軟件方面主要是應用 C 語言設計程序。硬件電路設計具有典型性，電路設計具有實用性。 （ 2） 原理圖設計在保證正確的前提下，盡量采用典型的電路設計。 （ 4） 掌握單片機仿真軟件 KEIL 的使用。主要介紹單片機發(fā) 展概況和信號發(fā)生器的概述，為以后幾章的介紹奠定基礎。本章主要考慮系統(tǒng)性能、功能和器件選擇。 ③ 系統(tǒng)的硬件設計。 ④ 系統(tǒng)軟件設計實現。以及系統(tǒng)的測試結果總結。本論文包括硬件系統(tǒng)的詳細設計及 C 語言在基本控制中的應用。12V,5V） ； （ 2） 獨立鍵盤； （ 3） 時鐘電路與復位電路； （ 4） 具有 8 位精度的 D/A 轉換功能； （ 5） 波形產生與電壓變換功能； 軟件部分 （ 1） 系統(tǒng)復位初始化； （ 2） 鍵盤掃描與處理； （ 3） 按鍵服務程序； （ 4） 定時器 0 中斷服務程序； （ 5） 正弦 波，三角波，方波，矩形波，鋸齒波 發(fā)生程序； 系統(tǒng)可行性分析 （ 1） 設計環(huán)境 本設計主要用 Protel 電子設計軟件進行電子線路的設計。電路原理圖設計得好壞將直接影響到后面的工作。 （ 3) 設計中可能存在的問題及解決方案 ——排除問題的可行性討論 此 設計要求最終制作出實體，因此，設計原理圖時應著重考慮設計最終的電路板的可行性。在最后的電路板的調試階段，需要診斷模塊程序和單片機仿真機合作進行，從而克服調試程序本身的不可靠性，可方便地進行調試及錯誤診斷。因此，設計費用主要集中在購買元器件上，而大部分的元器件，在市場上很容易找到不是 很貴，所以經濟上本設計完全可行。 （ 2） 系統(tǒng)性能要求 ① 系統(tǒng)的 D/A 轉換功能具有 8 位精度； ② 89S52 單片機時鐘信號為 12MHZ； ③ 系統(tǒng)上電自動復位； 摘要 13 總體方案設計 算法設計：本設計涉及的算法較少，將在第四章軟件設計中介紹。存儲器擴展指 EPROM、 EEPROM和 RAM 的