【正文】 的基 本知識(shí)、基本理論和基本技能的能力，學(xué)習(xí)解決一般工程技術(shù)和有關(guān)專(zhuān)業(yè)問(wèn)題的能力，學(xué)習(xí)工程設(shè)計(jì)和科學(xué)研究的基本方法，完成 對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合 訓(xùn)練。 2．輸出正弦波中不能含有尖峰干擾。 2V。 5．?dāng)U展輸出波形種類(lèi)，如三角波、方波等，幅度和頻率范圍自定。 3％ 2．六位數(shù)碼管顯示 （ 3）工作要求： 1．組建基于單片機(jī)的函數(shù)發(fā)生器的總體結(jié)構(gòu)框圖； 2．根據(jù)設(shè)計(jì)測(cè)量范圍和準(zhǔn)確度要求，通過(guò)理論分析和計(jì)算選擇電路參數(shù)； 3．根據(jù)操作功能要求，確定鍵盤(pán)控制功能； 4．按設(shè)計(jì)要求確定顯示位數(shù)、指示類(lèi)型和單位； 5．采用 C 語(yǔ)言編寫(xiě)應(yīng)用程序并調(diào)試通過(guò)； 6．對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試和結(jié)果分析； 7．撰寫(xiě)論文。系統(tǒng)以 89S52 單片機(jī)為核心，配置相應(yīng)的外設(shè)及接口電路，用 C 語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，組成一個(gè)多功能信號(hào)發(fā)生系統(tǒng)。同時(shí)，本系統(tǒng)中任何一部分電路模塊均可移植于實(shí)用開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，電路設(shè)計(jì)具有實(shí)用性。 （ 2）原理圖設(shè)計(jì)在保證正確的前提下， 盡量采用典型的電路設(shè)計(jì)。 （ 4）固化于單片機(jī)芯片中的軟件采用模塊設(shè)計(jì)，層次清楚，具有上電復(fù)位及初始化功能，具有很好的軟件開(kāi)發(fā)框架。 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器是一種能 能夠產(chǎn)生多種波形 ,如三角波、鋸齒波、矩形波（含方波）、正弦波的電路被稱(chēng)為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。現(xiàn)在我們通過(guò)對(duì)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的原理以及構(gòu)成設(shè)計(jì)一個(gè)能變換出三角波、正弦波、方波的簡(jiǎn)易發(fā)生器。在達(dá)到課題要求的前提下保證最經(jīng)濟(jì)、最方便、最優(yōu)化的設(shè)計(jì)策略。最后分析出現(xiàn)誤差的原因以及影響因素，因此 本文將介紹波形發(fā)生器設(shè)計(jì)的方案選擇與軟硬件的設(shè)計(jì)、調(diào)試。 第六章 設(shè)計(jì)總結(jié)和展望 。 可以在沒(méi)有波形發(fā)生器的情況下仍然可以的到簡(jiǎn)單的正弦波，方波， 三角波，鋸齒波 這四種常用的波，并且可以通過(guò) zlg7289及鍵盤(pán)顯示模塊，鍵盤(pán)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)幾種波形的切換，改變頻率，幅度， LED 顯示波的幅度及頻率。 2V。波形失真度： 177。 總體方案設(shè)計(jì) 該函數(shù)發(fā)生器 有以下幾部分組成：（ 1）控制模塊（ 2）按鍵及其顯示模塊（ 3）采樣模塊三部分組成。單片機(jī)具有體積小，使用靈活的，易于人機(jī)對(duì)話和良好的數(shù)據(jù)處理，有較強(qiáng)的指令尋址和運(yùn)算功能等優(yōu)點(diǎn)。 方案二：用 FPGA 等可編程器件作為控制模塊。 FPGA 在掉電后會(huì)丟失數(shù)據(jù)上電后 須進(jìn)行一次配置，因此 FPGA在應(yīng)用中需要配置電路和一定的程序。 在次系統(tǒng)中，采用單片機(jī)作為控制比采用 FPGA 實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)便。這種方式占用系統(tǒng)資源較多，并且效率低，程系編寫(xiě)大量而復(fù)雜。 zlg7289 芯片與單片機(jī)之間通信方便，而且由 zlg7289 對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行自動(dòng)掃描，可以去抖動(dòng)，充分的提高了單片機(jī)的工作效率。 （ 3）采樣模塊：采用 ADC0832 ADC0832 是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種 8 位分辨率、雙通道 A/D 轉(zhuǎn)換芯片。學(xué)習(xí)并使用 ADC0832 可是使我們了解 A/D 轉(zhuǎn)換器的原理，有助于我們單片 機(jī)技術(shù)水平的提高。 8 位分辨率； 178。 輸入輸出電平與 TTL/CMOS 相兼容； 178。 工作頻率為 250KHZ，轉(zhuǎn)換時(shí)間為 32μS ； 178。 8P 、 14P— DIP（雙列直插）、 PICC 多種封裝； 178。C to +70176。C to +85176。 CS_ 片選使能，低電平芯片使能。 CH0 模擬輸入通道 0，或作為 IN+/使用。 CH1 模擬輸入通道 1，或作為 IN+/使用。 GND 芯片參考 0 電位（地）。 DI 數(shù)據(jù)信號(hào)輸入，選擇通道控制。 DO 數(shù)據(jù)信號(hào)輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。 CLK 芯片時(shí)鐘輸入。 Vcc/REF 電源輸入及參考電壓輸入（復(fù)用）。其內(nèi)部電源輸入與參考電壓的復(fù)用，使得芯片的模擬電壓輸入在 0~5V 之間。獨(dú)立的芯片使能輸入，使多器件掛接和處理器控制變的更加方便。 ADC0832 如圖 21 圖 21 ADC0832 單片機(jī)對(duì) ADC0832 的控制原理： 正常情況下 ADC0832 與單片機(jī)的接口應(yīng)為 4 條數(shù)據(jù)線，分別是 CS、 CLK、 DO、 DI。當(dāng)ADC0832 未工作時(shí)其 CS輸入端應(yīng)為高電平，此時(shí)芯片禁用， CLK 和 DO/DI 的電平可任意。此時(shí)芯片開(kāi)始轉(zhuǎn)換工作，同時(shí)由處理器向芯片時(shí)鐘輸入端 CLK 輸入時(shí)鐘脈沖， DO/DI 端則使用 DI 端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號(hào)。在第 3個(gè)脈沖下沉之前 DI端應(yīng)輸入 2 位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能 當(dāng)此 2 位數(shù)據(jù)為 “1” 、 “0” 時(shí)，只對(duì) CH0 進(jìn)行單通道轉(zhuǎn)換。當(dāng) 2 位數(shù)據(jù)為 “0” 、 “0”時(shí)，將 CH0 作為正輸入端 IN+， CH1作為負(fù)輸入端 IN進(jìn)行輸入。到第 3 個(gè)脈沖的下沉之后 DI端的輸入電平就失去輸入作用，此后DO/DI 端則開(kāi)始利用數(shù)據(jù)輸出 DO進(jìn)行轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的讀取。直到第 11 個(gè)脈沖時(shí)發(fā)出最低位數(shù)據(jù) DATA0，一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)輸出完成。隨后輸出 8 位數(shù)據(jù)，到第 19 個(gè)脈沖時(shí)數(shù)據(jù)輸出完成，也標(biāo)志著一次 A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)束。作為單通道模擬信號(hào)輸入時(shí) ADC0832 的輸入電壓是 0~5V 且 8 位分辨率時(shí)的電壓精度為 。但值得注意的是，在進(jìn)行 IN+與 IN的輸入時(shí)，如果 IN的電壓大于 IN+的電壓則轉(zhuǎn)換 后的數(shù)據(jù)結(jié)果始終為 00H。 系統(tǒng)原理框圖 22 7289 鍵 盤(pán) 及顯 示 模 塊單片機(jī)1 D / A號(hào) 轉(zhuǎn) 化 器2 D / A號(hào) 轉(zhuǎn) 化 器輸 出參 考 電 壓圖 22 系 統(tǒng) 框 圖 Keil C51 是美國(guó) Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機(jī) C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué) 易用。 Keil C51 軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全 Windows 界面。在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。開(kāi)發(fā)人員可用 IDE 本身或其它編輯器編輯 C 或匯編源文件。目標(biāo)文件可由 LIB51 創(chuàng)建生成庫(kù)文件，也可以與庫(kù)文件一起經(jīng) L51 連接定位生成絕對(duì)目標(biāo)文件 (.ABS)。 KEILC51 標(biāo)準(zhǔn) C編譯器為 8051 微控制器的軟件開(kāi)發(fā)提供了 C語(yǔ)言環(huán)境 ,同時(shí)保留了匯編代碼高效 ,快速的特點(diǎn)。 C51 已被完全集成到 uVision2的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境中 ,這個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境包含：編譯器 ,匯編 器 ,實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) ,項(xiàng)目管理器 ,調(diào)試器。 第二部分 uVision2 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境 一． 項(xiàng)目管理 工程 (project)是由源文件、開(kāi)發(fā)工具選項(xiàng)以及編程說(shuō)明三部分組成的。產(chǎn)生目標(biāo) 程序 的源文件構(gòu)成 “ 組 ” 。 uVision2 包含一個(gè)器件數(shù)據(jù)庫(kù) (device database)，可以自動(dòng)設(shè)置匯編器、編譯器、連接定位器及調(diào)試器選項(xiàng)，來(lái)滿足用戶充分利用特定 微控制器的要求。 uVision2 可以為片外存儲(chǔ)器產(chǎn)生必要的連接選項(xiàng)：確定起始地址和規(guī)模。彩色語(yǔ)法顯像和文件辯識(shí)都對(duì) C源代碼進(jìn)行和優(yōu)化。 二、斷點(diǎn) uVision2 允許用戶在編輯時(shí)設(shè)置 程序 斷點(diǎn)（甚至在源代碼未經(jīng)編譯和匯編之前）。斷點(diǎn)可設(shè)置為條件表達(dá)式，變量或存儲(chǔ)器訪問(wèn)，斷點(diǎn)被觸發(fā)后，調(diào)試器命令或調(diào)試功能即可執(zhí)行。代碼覆蓋率信息可以讓你區(qū)分 程序 中已 執(zhí)行和未執(zhí)行的部分。 ：如 printf, memset, rand 及其它功能的函數(shù)。 ：擴(kuò)展指令范圍，合并重復(fù)動(dòng)作。 1．原 理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng) 這是一個(gè)易于使用的具有大量元件庫(kù)的原理圖編輯器，主要用于原理圖的設(shè)計(jì)。該編輯器除了具有強(qiáng)大的原理圖編輯功能以外，其分層組織設(shè)計(jì)功能、設(shè)計(jì)同步器、豐富的電氣設(shè)計(jì)檢驗(yàn)功能及強(qiáng)大而完善的打印輸出功能，使用戶可以輕松完成所需的設(shè)計(jì)任務(wù)。 Protel99SE 的印制電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)可以進(jìn)行 多達(dá) 32 層信號(hào)層、 16 層內(nèi)部電源 /接地層的布線設(shè)計(jì)，交互式的元件布置工具極大地減少了印制板設(shè)計(jì)的時(shí)間。 此外， Protel99SE 還包含一個(gè)功能強(qiáng)大的基于 SPICE 3f5 的模 /數(shù)混合信號(hào)仿真器，使設(shè)計(jì)者可以方便地在設(shè)計(jì)中對(duì)一組混合信號(hào)進(jìn)行仿真分析。 二、 Protel99SE 運(yùn)行環(huán)境 1．運(yùn)行 Protel 99 SE 的推薦配置 CPU： ≥Pentium II 400 及以上 PC機(jī) ? 內(nèi)存： ≥64M ? ? 顯卡：支持 800179。16 位色以上顯示 光驅(qū)： ≥24 倍速 ? 2．運(yùn)行環(huán)境 Windows NT/95/98 及以上版本操作系統(tǒng)。 三、 Protel99SE 設(shè)計(jì)環(huán)境 專(zhuān)題數(shù)據(jù)庫(kù)管理環(huán)境 原理圖設(shè)計(jì)環(huán)境 1．分層次組織設(shè)計(jì)功能 2．強(qiáng)大的元件及元件庫(kù)的組織、編輯功能 3．方便的連線工具 4．高效、便捷的編輯功能 5．電氣設(shè)計(jì)檢測(cè)功能 6．與印制電路板的緊密連接 7．自定義原理圖模塊 8．強(qiáng)大而完善的輸出功能 印制電路板設(shè)計(jì)環(huán)境 1．豐富的設(shè)計(jì)規(guī)則 2．易用的編輯環(huán)境 3．智能化的交互式手工布線 4．豐富的封裝元件庫(kù)及便簡(jiǎn)的元件庫(kù)編輯和組織操作 5．智能化的基于形狀的自動(dòng)布線功能 6．可靠的設(shè)計(jì)校驗(yàn) 四、電路板設(shè)計(jì) 一般而言，設(shè)計(jì)電路板最基本的過(guò)程可以分為以下 3 大步驟。 2．產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)報(bào)表 網(wǎng)絡(luò)表可以從電路原理圖中獲得，同時(shí) Protel 99 SE 也提供了從電路板中提取網(wǎng)絡(luò)表的功能。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng) 8個(gè)TTL邏輯電平。當(dāng)訪問(wèn)外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P0口也被作為低 8位地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用。在 flash編程時(shí)， P0口也用來(lái)接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。 P1口： P1口是一個(gè)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(dòng) 4個(gè) TTL 邏輯電平。作為輸入使用時(shí)，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(yàn)時(shí)， P1口接收低 8位地址字節(jié)。對(duì) P2 端口寫(xiě)“ 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。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或用 16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（例如執(zhí)行 MOVX DPTR）時(shí)， P2 口送出高八位地址。在使用 8位地址（如 MOVX RI）訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P2口輸出 P2鎖存器的內(nèi)容。 P3口： P3口是一個(gè)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(dòng)4個(gè) TTL 邏輯電平。作為輸入使 用時(shí)，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(yàn)時(shí)， P3口也接收一些控制信號(hào)。晶振工作時(shí)， RST腳將持續(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(wú)效。 ALE/PROG ：地址鎖存控制信號(hào)（ ALE） 是訪問(wèn)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，可以用來(lái)作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。如果需要，通過(guò)將地址為 8EH的 SFR的第 0位置 “ 1”， ALE操作將無(wú)效。否則， ALE 將被微弱拉高。 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(wèn)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：振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。 單片機(jī) 晶振電路 對(duì)于 MSC51 一般的晶振頻率可以在 — 12MHz 之間選擇，這是電容 C 可以對(duì)應(yīng)的選擇 10pF— 30pF。對(duì)于本設(shè)計(jì)的電容 C 用 30pF，晶振選用 。 圖 32 晶振電路 單片機(jī) 的復(fù)位電路 為了防止程序執(zhí)行過(guò)程中失步或運(yùn)行紊亂，此處我們采用了上電復(fù)位及手動(dòng)復(fù)位電路，電路圖如圖 33所示： 10uFC1C A P10KR1R e s 2V C C500R?R e s 2S?S W P BR S T 圖 33 單片機(jī)復(fù)位電路 輔助性電路 （ 1）為了防止各種元器件之間的相互干擾，因此在設(shè)計(jì)電路時(shí)加上一組電容解法如下如 34。 假設(shè)運(yùn)放 U6 的輸入為 1V ； ADC0832(2)的內(nèi)部的電阻為 1R 。下面進(jìn)行討論計(jì)算： （ 1） U6 為一個(gè)反相比例器： ou t 1 281ou t 1 11 28 1URV UR R R V? ? ? ?， （ 2） U5 也為一個(gè)反相比例器： ou t2 262ou t 2 22 26 2URV UR R R V? ? ? ?， 這是 U4 的輸入為（ out1 out 2U + U ），記為 V 由于 25 14RR? ，這是 U4 實(shí)際上為為一個(gè)反響跟隨器，即： o u t 3 o u t 1 o u t 2U V = U + U?? 所以： 28 26 28 26ou t 3 1 21 2 1 2R R R RU R R R RVV? ? ? ? ?（ ） = 2．本設(shè)計(jì)中的運(yùn)放的連接的第二部分如圖 313 圖 313 如圖 313 中的 U2 輸入中的 out3U 為圖 312 中 U4 的輸出。 1當(dāng) 12? 電源全部接地時(shí)，有如下 ： 此時(shí)的運(yùn)放實(shí)際為一個(gè)反相比