【正文】 .............................................................. 12 ....................................................... 12 ......................................................... 12 ............................................................... 12 方波 ........................................................ 13 三角波 ...................................................... 14 正弦波 ...................................................... 15 5 調(diào)試 .................................................................... 16 調(diào)試過程 .......................................................... 16 調(diào)試結(jié)果 .......................................................... 16 結(jié)論 ...................................................................... 18 設(shè)計(jì)心的及體會(huì) ............................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。尤其隨著 70 年代微處理器的出現(xiàn)，更促使信號(hào)發(fā)生器向著自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。當(dāng)前信號(hào)發(fā)生器總的趨勢(shì)是向著寬頻率覆蓋、低功耗、高頻率 、 精度、多功能、自動(dòng)化和智能化方向發(fā)展。而在我們?nèi)粘Ｉ钪校约耙恍┛茖W(xué)研究中， 正弦 波 、 矩形 波 和鋸齒 波信號(hào)是常用的基本測(cè)試信號(hào)。信號(hào)發(fā)生器作為一種通用的電子儀器，在生產(chǎn)、科研、測(cè)控、 通訊等領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。加之各類功能的半導(dǎo)體集成芯片的快速生產(chǎn)，都使我們研制一種低功耗、寬頻帶，能產(chǎn)生多種波形并具有程控等低頻的信號(hào)發(fā)生器成為可能。平時(shí)常用信號(hào)源產(chǎn)生正弦波，方波，三角波等常見波形作為待測(cè)系統(tǒng)的輸入，測(cè)試系統(tǒng)的性能。利用 單片機(jī) ，設(shè)計(jì)合適的人機(jī)交互界面，使用戶能夠通過手動(dòng)的設(shè)定，設(shè)置所需波形。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 在 70 年代前，信號(hào)發(fā)生器主要有 脈沖波 發(fā)生器 與 正弦波 發(fā)生器兩種 ， 函數(shù)發(fā)生器 就 介于兩類之間，能夠提供 幾種常用標(biāo)準(zhǔn)波形 ，比如 正弦波、余弦波、方波、三角波、上弦波等，然而如果需要 產(chǎn) 生其它波形， 則要使用 較復(fù)雜的電路和機(jī)電結(jié)合的方法。同時(shí) 還有兩個(gè)比較突出的問題 ，一是 輸出頻率的調(diào)節(jié)需要通過電位器來實(shí)現(xiàn) ， 所以使 頻率 很難在一個(gè)值固定 ；二是脈沖的占空比不可調(diào)節(jié)。這時(shí)期的波形發(fā)生器多以軟件為主，實(shí)質(zhì)是采用微處理器對(duì) DAC 的程序控制，就可以得到各種簡(jiǎn)單的波形。 主要內(nèi)容 和 目標(biāo) 內(nèi)容 根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)通過調(diào)研、查閱相關(guān)資料確定以 單片機(jī)和 D/A 轉(zhuǎn)換器為核心的低頻信號(hào)發(fā)生器方案 。 目標(biāo) 設(shè)計(jì)出一款以單片機(jī)和 D/A 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路為核心的低頻信號(hào)發(fā)生器 。系統(tǒng)能顯示信號(hào)類型及頻率。 浙江農(nóng)林大學(xué)天目學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 2 方案研究 總體方案論證與設(shè)計(jì) 信號(hào)發(fā)生電路方案論證 方案一：通過單片機(jī)控制 D/A，輸出三種波形。 方案二：使用傳統(tǒng)的鎖相頻率合成方法。 方案三：利用 MAX038 芯片組成的電路輸出波形。 以上三種方案綜合考慮， 方案 一 電路簡(jiǎn)單、成本低 ； 方案 二 ，電路復(fù)雜，干擾因素多，不易實(shí)現(xiàn) ； 方案 三成本高，程序復(fù)雜度高，所以 選擇方案 一 。它把構(gòu)成計(jì)算機(jī)的中央處理器 CPU、存儲(chǔ)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(jì)算機(jī) 、而且其價(jià)格便宜。除了具有標(biāo)準(zhǔn) 8052 的數(shù)字外設(shè)部件，片內(nèi)還集成了數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中常用的模擬部件和其他數(shù)字外設(shè)及功能部件，而且執(zhí)行速度快。 LED 數(shù)碼管由 8 個(gè)發(fā)光二極管組成，每只數(shù)碼管輪流顯示各自的字符。使用數(shù)碼管顯示編程較易， 但要顯示內(nèi)容多，而且數(shù)碼管不能顯示字母 。 以上兩種方案綜合考慮， 方案一只能顯示數(shù)字；方案二 功率小，效果明顯， 顯示編程容易控制，能顯示字母，所以 選擇方案 二 。 該 鍵盤的按鍵觸點(diǎn)接于由行、列母線構(gòu)成的矩陣電路的交叉處。當(dāng)某一個(gè)鍵閉合時(shí)，該鍵所對(duì)應(yīng)的行線和列線被短路。 該 鍵盤 的 程序編制相當(dāng)簡(jiǎn)單，但每個(gè) 按鍵 都會(huì) 占用一條 I/O 線，當(dāng)按鍵數(shù)量較多時(shí)， I/O 口利用率相當(dāng)?shù)?。 以上兩種方案綜合考慮， 由于該設(shè)計(jì)所需按鍵較少，所以 選擇方案 二 。將設(shè)計(jì)任務(wù)分解為按鍵電路、 液晶 顯示電路等模塊。 硬件原理框圖 對(duì)于該低頻信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)，我們采用了以 AT89C52 單片機(jī)芯片作為核心處理器，編程實(shí)現(xiàn)各種不同類型信號(hào)的產(chǎn)生，最后通過 DA 轉(zhuǎn)換輸出到示波器。 用 80C52 單片機(jī)構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，只要 將單片機(jī)接上時(shí)鐘電路和復(fù)位電路即可，如圖 32 所示 AT89C52 復(fù)位電路 按鍵 DA 轉(zhuǎn)換 功率放大 波形顯示 浙江農(nóng)林大學(xué)天目學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 圖 32 89C52 單片機(jī)最小系統(tǒng) 該單片機(jī) 最小系統(tǒng)由一個(gè) 89C52 單片機(jī) ， 復(fù)位電路 以及時(shí)鐘電路組成的。時(shí)鐘電路則分別連接單片機(jī)的 X1 和 X2口。 圖 33 單片機(jī)引圖 (2) 引腳 浙江農(nóng)林大學(xué)天目學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 P0 口： P0 口是一個(gè) 8 位漏極開路的雙向 I/O 口。對(duì) P0 端口寫 “ 1” 時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。在這種模式下， P0 具有內(nèi)部上拉電阻。程序校時(shí)，需要外部上拉電阻。對(duì) P1 端口寫 “ 1” 時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。 P2 口： P2 口 的功能與 P1 口基本相同。 此外 P3 口也可以作為 AT89S52 特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。晶振工作時(shí)， RST 腳持續(xù) 2 個(gè)機(jī)器周期高電平將使單片機(jī)復(fù)位。特殊寄存器 AUXR(地址 8EH)上的 DISRTO 位可以使此功能無效。 ALE/PROG：地址鎖存控制信號(hào)（ ALE）是訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低 8 位地址的輸出脈沖。在一般情況下， ALE 以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。 PSEN:外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)（ PSEN）是外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)。 EA/VPP:訪問外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令， EA 應(yīng)該接 VCC。 XTAL1:內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路和 振蕩器反相放大器的輸入端。 波形產(chǎn)生模塊設(shè)計(jì) 由單片機(jī)采用編程方法產(chǎn)生三種波形 、通過 DA 轉(zhuǎn)換模塊 DAC0832 在進(jìn)過濾波放大之后輸出。 (1) 工作原理 DAC0832 是 8 分辨率的 D/A 轉(zhuǎn)換集成芯片，由 8 位輸入鎖存器、 8 位 DAC 寄存器、8 位 D/A 轉(zhuǎn)換器及轉(zhuǎn)換控制電路四部分構(gòu)成。 WR2 和 XFER 同時(shí)有效時(shí)， 8 位 DAC 寄存器端為高電平 “ 1” ，此時(shí) DAC 寄存器的輸出端 Q 跟隨輸入端 D 也就是出入寄存器 Q 端得電平變化，反之，當(dāng)端為低電平 “ 0” 時(shí)，第一級(jí) 8 位輸入寄存器 Q 端得狀態(tài)則鎖存到第二級(jí) 8 位 DAC 寄存器中，以便第三極 8 位DAC 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行 D/A 轉(zhuǎn)換。 （ 3） DAC0832 引腳功能簡(jiǎn)介 D0～ D7： 8 位數(shù)據(jù)輸入線， TTL 電平，有效時(shí)間應(yīng)大 圖 36 DAC0832 引腳圖 浙江農(nóng)林大學(xué)天目學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 于 90ns(否則鎖存器的數(shù)據(jù) 會(huì)出錯(cuò) )； CS：片選信號(hào)輸入線（選通數(shù)據(jù)鎖存器），低電平有效； ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號(hào)輸入線，高電平有效； WR1：數(shù)據(jù)鎖存器寫選通輸入線，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于 500ns）有效。 當(dāng) LE1 為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)鎖存器狀態(tài)隨輸入數(shù)據(jù)線變換， LE1 的負(fù)跳變時(shí)將輸入數(shù)據(jù)鎖存； XFER：數(shù)據(jù)傳輸控制信號(hào)輸入線，低電平有效，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大 于 500ns）有效； WR2： DAC 寄存器選通輸入線，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于 500ns）有效； IOUT1：電流輸出端 1，其值隨 DAC 寄存器的內(nèi)容線性變化； IOUT2：電流輸出端 2，其值與 IOUT1 值之和為一常數(shù)； Rfb：反饋信號(hào)輸入線，改變 Rfb 端外接電阻值可調(diào)整轉(zhuǎn)換滿量程精度； Vcc：電源輸入端， Vcc 的范圍為 +5V～ +15V； VREF：基準(zhǔn)電壓輸入線， VREF 的范圍為 10V～ +10V； AGND：模擬信號(hào)地； DGND：數(shù)字信號(hào)地。