【正文】 路設(shè)計 ............................................ 22 鍵盤接口設(shè)計 .................................................. 23 D/A 轉(zhuǎn)換設(shè)計 .................................................. 25 I/V 轉(zhuǎn)換波形輸出電路 .......................................... 28 第四章 軟件設(shè)計及測試 ...................................................... 31 軟件總體設(shè)計 ........................................................ 31 軟件功能設(shè)計 ....................................................... 31 系統(tǒng)總流程圖如下圖 41： ................................................ 31 圖 41 系統(tǒng)總流程框圖 ................................................... 32 PROTEUS 軟件仿真 .................................................... 35 系統(tǒng)測試報告 ....................................................... 40 結(jié)論與展望 ................................................................. 41 致 謝 ..................................................................... 42 參考文獻 ................................................................... 43 附錄一 源程序 .............................................................. 44 附錄二 電路原理圖 .......................................................... 54 附錄三 硬件實物圖 .......................................................... 55 華北水利水電學院畢業(yè)設(shè)計 8 附錄四 外文資料翻譯 ........................................................ 56 第一章 緒論 課題背景、目的及意義 隨著電子測量及其他部門對各類信號發(fā)生器的廣泛需求及電子技術(shù)的迅速發(fā)展，促使信號發(fā)生器種類增多，性能 提 高 ?，F(xiàn)在，許多信號發(fā)生器帶有微處理器，因而具備了自校、自檢、自動故障診斷和自動波形形成和修正等功能，可以和控制計算機及其他測量儀器一起方便的構(gòu)成自動測試系統(tǒng)。 在科學研究、工程教 育及生產(chǎn)實踐中，如工業(yè)過程控制、教學實驗、機械振動試驗、動態(tài)分析、材料試驗、生物醫(yī)學等領(lǐng)域，常常需要用到低頻信號發(fā)生器。 信號 發(fā)生器作為一種通用的電子儀器，在生產(chǎn)、科研、測控、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 發(fā)生器成為可能。 設(shè)計要求和任務(wù) 熟悉和掌握單片機的結(jié)構(gòu)和工作原理，了解信號發(fā)生器的工作原理。綜合運用所學專業(yè)知識解決工程問題。 （ 2） 輸出波形的頻率范圍為 10～ 2021Hz； （ 3） 輸出波形幅度范圍 0－ 5V（峰－峰值）。 （ 5） 具有顯示輸出波形的類型、重復頻率（周期）的功能。相對而言，單片機體積小、重量輕、抗干擾能力強，對環(huán)境要求不高，并且價格低廉、可靠性高、靈活性好，開發(fā)較為容易。 單片機的發(fā)展 單片機誕生于 20 世紀 70 年代。現(xiàn)代的單片機 則增加了更多的片內(nèi)外設(shè)（比如定時器、計數(shù)器、串行口、中斷、并行 I/O 口，甚至包括 A/D 轉(zhuǎn)換器、脈寬調(diào)制器 PWM等），使得單片機的功能越來越強大，應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛。由于單片機的硬件結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)都是按照工業(yè)控制要求來設(shè)計的，常用在工業(yè)的檢查、控制裝置中，因而也被稱為微控制器（ MicroController）。通常所說的單片機是指通用型單片機。專用型單片機的硬件結(jié)構(gòu)和指令是按照某個特定用途而設(shè)計的，如：頻率合成調(diào)諧器（ DDS）、 USB 控制器、收音機機芯控制器、打印機控制器等。 華北水利水電學院畢業(yè)設(shè)計 10 1976 年 Intel 公司推出了 MCS48單片機，這個時期的單片機才是真正的 8位單片微型計算機，并推向市場。 80 年代，世界各 大公司競相研制出品種多、功能強的單片機，約有幾十個系列， 300多個品種，此時的單片機均屬于真正的單片化，大多集成了 CPU、 RAM、 ROM、數(shù)目繁多的 I/O 接口、多種中斷系統(tǒng)，甚至還有一些帶 A/D 轉(zhuǎn)換器。 在眾多品種的單片機中， MCS51 系列是我國較早引進的 Intel公司的單片機產(chǎn)品。 （ 2） 單片機發(fā)展特點 單片機技術(shù)從出現(xiàn)至今已走過近 30 年的發(fā)展路程。主要表現(xiàn)在以下幾點： 壽命長、 8 位、 16位、 32 位共同發(fā)展、運行速度越來越快、低電壓與低功耗、低噪聲與高可靠性技術(shù)、 OTP 技術(shù)、 MTP可多次編程。 在眾多電器商、半導體商的積極參與下，將 MCS51發(fā)展成了眾多型號系列的 80C51 MCU(Micro Controller Unit，微控制器 )家族。從各種新型單片機的性能可以看出，單片機是向大容量、高性能化、外圍電路內(nèi)集成化幾方面發(fā)展。 單片機的應(yīng)用 單片機以其卓越的性能、小巧的體積、極高的性價比，在國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。 （ 1） 應(yīng)用特點 基于單片機的應(yīng)用系統(tǒng)和其他一般的微型機相比，具有以下一些特點：小巧靈活、可靠性高、使用方便，容易擴展、性價比高，容易產(chǎn)品化等等。 此外，單片機在工商 、 金融 、 科研、教育 和 國防航空航天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。 AT89S52具有以下標準功能： 8k字節(jié) Flash， 256字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時器，兩個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位定時器 /計數(shù)器，一個 6向量 2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。作為輸出口，每位能驅(qū)動 8個 TTL邏輯電平。當訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲器時， P0口也被作為低 8位地址 /數(shù)據(jù)復用。在 flash編程時，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗時，輸出指令字節(jié)。 P1口： P1口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P1 輸出緩沖器能驅(qū)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(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。在 flash編程和校驗時， P1口接收低 8位地址字節(jié)。對 P2 端口 寫“ 1”時，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時可以作為輸入口使用。在訪問外部程序存儲器或用 16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX DPTR）時， P2 口送出高八位地址。在使用 8位地址（如MOVX RI）訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時， P2口輸出 P2鎖存器的內(nèi)容。 P3口： P3口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口 ， P3輸出緩沖器能驅(qū)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(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。在 flash編程和校驗時， P3口也接收一些控制信號。晶振工作時， RST腳將持續(xù) 2個機器周期高電平將使單片機復位。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（ ALE）是訪問外部程序存儲器時，鎖存低 8位地址的輸出脈沖。 華北水利水電學院畢業(yè)設(shè)計 13 PSEN ：外部程序存儲器選通信號（ PSEN ）是外部程序存儲器選通信號。 EA /VPP：訪問外部程序存儲器控制信號。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令， EA 應(yīng)該接 VCC。 XTAL1：振蕩器反相放 大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端。 （ 3） AT89S52 的存儲器結(jié)構(gòu) AT89S52 器件有單獨的程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。 程序存儲器：如果 EA 引腳接地，程序讀取只從外部存儲器開始。 數(shù)據(jù)存儲器： AT89S52 有 256 字節(jié)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器。也就是說高 128字節(jié)與特殊功能寄存器有相同的地址，而物理上是分開的。直接尋址方式訪問特殊功能寄存器（ SFR）。 ② 每個定時 /計數(shù)器既可以對系統(tǒng)時鐘計數(shù)實現(xiàn)定時，也可以對外部信號計數(shù)實現(xiàn)計數(shù)功能，通過編程設(shè)定來實現(xiàn)。通過編程設(shè)置其方式寄存器 TMOD可設(shè)定定時器工作于某種方式。 華北水利水電學院畢業(yè)設(shè)計 14 （ 5） 中斷 AT89S52 有 6個中斷源：兩個外部中斷（ 0INT 和 1INT ），三個定時中斷（定時器 0、 2）和一個串行中斷。 信號發(fā)生器概述 目前，市場上的信號發(fā)生器多種多樣，一般按頻帶分為以下幾種： 超高頻：頻率范圍 1MHz 以上，可達幾十兆赫茲。 低頻：頻率范圍為幾十 HZ 到幾百 KHZ。 超高頻信號發(fā)生器，產(chǎn)生波形一般用 LC 振蕩電路。 依據(jù)以上可以用單片機 89S52,加上一片 DAC0832,就可以做成一個簡單的信號發(fā)生器，其頻率受單片機運行的程序的控制。再在 DAC0832 輸出端加上一些電壓變換電路，就完成了一個頻率、幅值可調(diào)的多功能信號發(fā)生器的設(shè)計。系統(tǒng)以 89S52 單片機為核心，配置相應(yīng)的外設(shè)及接口電路，用 C 語言開發(fā)，組成一個多功能信號發(fā)生系統(tǒng)。 本設(shè)計將完成以下幾個方面的工作： （ 1） 選芯片，盡量滿足一般工業(yè)控制要求、以增強其實用性。 （ 3） 固化于單片機芯片中的軟件采用模塊設(shè)計，層次清楚，具有上電復位及初始化功能，具有很好的軟件開發(fā)框架 。 華北水利水電學院畢業(yè)設(shè)計 15 為此，論文包括以下內(nèi)容： ① 緒論。 ② 系統(tǒng)總體方案設(shè)計。包括兩個主要內(nèi)容，系統(tǒng)分析和系統(tǒng)總體方案設(shè)計。本章完成系統(tǒng)的硬件總體設(shè)計，詳細說明了設(shè)計思路。本章是系統(tǒng)的具體實現(xiàn)，對系統(tǒng)按功能模塊進行介紹。 華北水利水電學院畢業(yè)設(shè)計 16 第二章 系統(tǒng)設(shè)計方案 系統(tǒng)分析 問題定義 基于單片機的信號發(fā)生系統(tǒng)是一個實際應(yīng)用系統(tǒng)，可為相關(guān)實驗及實際應(yīng)用提供支持。此系統(tǒng)具有的功能如下： 硬件部分 （ 1） 單片機所需的平穩(wěn)電壓（電源設(shè)計177。 系統(tǒng)可行性分析 （ 1） 設(shè)計環(huán)境 本設(shè)計主要用 電子設(shè)計軟件進行電子線路的設(shè)計和仿真。電路原理圖設(shè)計得好壞將直接