【正文】 。 波形產(chǎn)生程序 18167。 功能實現(xiàn) 23167。 正弦波仿真 23167。 三角波仿真 25167。 鍵盤功能 27167。傳統(tǒng)的信號發(fā)生器可以由硬件電路搭接而成，但是這種電路存在波形質(zhì)量差，控制難，可調(diào)范圍小，電路復(fù)雜和體積較大等缺點。【1】作為電子技術(shù)最根本的硬件基礎(chǔ)，信號發(fā)生器也需要不斷進行改進，以滿足現(xiàn)今人們對它日益增長的需要。二、國內(nèi)外研究概況國內(nèi)外的信號發(fā)生器設(shè)計方法主要有以下幾種：（1） 利用鎖相環(huán)電路產(chǎn)生振蕩來實現(xiàn)。（2） 利用大規(guī)模集成電路來實現(xiàn)。（3） 利用單片集成芯片實現(xiàn)函數(shù)信號發(fā)生器。（4） 利用專用直接數(shù)字合成DDS芯片來實現(xiàn)。三、設(shè)計的實現(xiàn)本課題利用單片機采用程序設(shè)計的方法來產(chǎn)生低頻信號，不但成本較低而且精度也較高。通過程序控制單片機來實現(xiàn)相關(guān)功能，避免了傳統(tǒng)電路搭接中出現(xiàn)的工作不穩(wěn)定、不易調(diào)試等各種問題，使得信號發(fā)生器易于控制，提高了信號精度，抗干擾能力強，并且能夠?qū)Σㄐ芜M行細微的調(diào)整，使其能夠滿足應(yīng)用時的要求。 單片機概述隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，計算機技術(shù)也得到迅速發(fā)展，并且由于芯片的集成度的提高而使計算機微型化，出現(xiàn)了單片機，也可稱為微控制器MCU。從1976年9月Intel公司推出MCS48系列單片機以來，世界上的一些著名的器件公司都紛紛推出各自系列的單片機產(chǎn)品。其中Intel公司生產(chǎn)的MCS系列單片機目前仍占主導(dǎo)地位。單片機具有功能強、體積小、成本低、功耗小、配置靈活等特點，因此單片機在工業(yè)控制、智能儀表、通信系統(tǒng)、信號處理等領(lǐng)域均得到了廣泛應(yīng)用。 AT89C51概述AT89C51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能COMS8位單片機，片內(nèi)含4KB的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器（PEROM）和128B的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲器制造技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準MCS51指令系統(tǒng)。功能強大的AT89C51單片機可以提供許多高性價比的應(yīng)用場合，可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域，為很多嵌入式系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價格低廉的方案。河南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）第2章 系統(tǒng)設(shè)計方案167。 設(shè)計任務(wù)及要求本設(shè)計的任務(wù)及要求如下：（1）具有產(chǎn)生正弦波、三角波、方波和矩形波四種波形的功能；（2）輸出波形的頻率范圍為1～1000Hz；（3）輸出波形幅度范圍0－5V（峰－峰值），(峰－峰值）調(diào)整；（4）通過鍵盤輸入任意頻率數(shù)值和選擇任意波形；（5）具有顯示輸出波形的類型、頻率（周期）的功能；（6）精度誤差要求達到5%。 任務(wù)分析通過對設(shè)計任務(wù)及要求進行分析，我們可以對整個系統(tǒng)有一個初步的了解。167。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖在任務(wù)分析中，我們把系統(tǒng)模塊化，分為單片機模塊、顯示模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊和鍵盤模塊四個模塊。 各功能模塊設(shè)想單片機模塊——負責(zé)的功能是正弦波、三角波、方波和矩形波四種波形的產(chǎn)生以及通過對鍵盤信號進行檢測分析完成調(diào)頻功能，并能發(fā)送信號控制顯示模塊顯示波形類型以及頻率值。顯示模塊——負責(zé)的功能是波形類型以及頻率大小的顯示，接收來自單片機的控制信號及數(shù)據(jù)信號，將單片機根據(jù)波形類型與頻率所產(chǎn)生的信號進行處理后顯示出來，實現(xiàn)顯示功能。鍵盤模塊——負責(zé)分配用于波形選擇、調(diào)頻的按鍵，是整個系統(tǒng)的主要輸入設(shè)備，為了實現(xiàn)調(diào)節(jié)功能，需要分配多個按鍵，為了不占用過多的I/O口，可以采用矩陣鍵盤陣列，合理分配按鍵，使操作更簡潔易懂，增加系統(tǒng)的人機交互功能。 系統(tǒng)總體方案設(shè)計167。167。軟件部分主要包括一下幾個方面：1．波形產(chǎn)生：由于設(shè)計要求的誤差，因此采用256個采樣點，正弦波需要通過讀入波碼表的方式產(chǎn)生，方波、三角波、鋸齒波比較有規(guī)律，在程序中通過遞加、遞減等方式可以實現(xiàn)。3．顯示部分：確定要顯示信息的位置所對應(yīng)的地址，在程序中可以改變地址將信息顯示在不同的位置，不同的字母對應(yīng)不同的編碼，顯示字母時將對應(yīng)編碼發(fā)送到顯示模塊即可。第3章 系統(tǒng)硬件模塊設(shè)計167。 復(fù)位電路無論是在單片機剛開始接上電源時，還是運行過程中發(fā)生故障都需要復(fù)位。單片機的復(fù)位條件為，必須使其RST引腳上持續(xù)出現(xiàn)兩個及以上機器周期的高電平。 時鐘電路單片機工作時，從取指令到譯碼再進行微操作，必須在時鐘信號控制下才能有序地進行，時鐘電路就是為單片機工作提供基本時鐘的。本設(shè)計所采用的時鐘電路為內(nèi)部振蕩方式。內(nèi)部振蕩方式所得的時鐘信號比較穩(wěn)定，實際電路中使用較多。 顯示模塊設(shè)計167。LCD1602顯示的內(nèi)容為162，即可以顯示兩行，每行顯示16個字符，其內(nèi)部有160個57點陣的字符發(fā)生存儲器CGROM和8個可由用戶自定義的字符發(fā)生存儲器CGRAM。 LCD1602電路連接系統(tǒng)的液晶連接如圖33所示，圖中液晶主要管腳介紹如下：VSS——接地；VDD——接+5V電源；RS——為寄存器選擇，置高選擇數(shù)據(jù)寄存器、反之則選擇指令寄存器；RW——為讀寫信號線，為高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作，當RS和RW共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平RW為高電平時可以讀盲信號，當RS為高電平RW為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)；E——為使能端，當E端由高電平條變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令；D0~D7——為8位雙向數(shù)據(jù)線，連接單片機的I/O口。 LCD1602編碼方式1602液晶內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器(CGROM)已經(jīng)存儲的160個不同的點陣字符圖形包括阿拉伯數(shù)字、英文字母大小寫、常用符號以及日文片假名等，每個字符都有一個固定的代碼，比如字母“A”的代碼是41H。【11】表32 1602對應(yīng)的DDRAM地址000102030405060708090A0B0C0D0E0F404142434445464748494A4B4C4D4E4F注：表31與表32中數(shù)字均為十六進制當想要在LCD1602屏幕的某一行某一列顯示一個字母時，就需要向這一行這一列所對應(yīng)的DDRAM地址寫入字母相應(yīng)代碼即可。例如：要在第二行開頭顯示“s”這個字母，則程序應(yīng)寫為：write_(0x80+0x40)；write_data(0x73)；其中0x40為第二行開頭的地址，只是在程序中需要加上0x80才能正確顯示，0x73對應(yīng)字母“s”的代碼，當所要顯示的內(nèi)容與位置不同時，程序做出相應(yīng)改變即可。 鍵盤模塊設(shè)計167。 鍵盤檢測原理當檢查按鍵模塊時，若有按鍵按下，則與之相連的兩條線將會導(dǎo)通，從而將電平拉高或拉低使其一致。第二步： 當以上四個按鍵的狀態(tài)均未發(fā)生變化，即沒有獨立按鍵按下時，再來檢查K1~K12是否有按鍵按下；首先將KEY1端口的電平設(shè)為‘0’，其余三個端口的電平設(shè)為‘1’，當按鍵K1按下時，KEY2端口的電平將會被拉低，而其它端口的值則不變，相應(yīng)的K2，K3按下時，KEYKEY4的值將分別被拉低，若無變化時，則說明沒有按鍵按下。采用這種鍵盤設(shè)計思想，與常用的8端口控制的鍵盤陣列相比，在實現(xiàn)相同功能的前提下，能夠更有效地減少對單片機I/O口的占用。 D/A轉(zhuǎn)換電路167。DAC0832以電流形式輸出，當輸出需要轉(zhuǎn)換為電壓時，可外接運算放大器實現(xiàn)。當CS為0，ILE 為1，WR1有效時DI0~DI7狀態(tài)被所存到輸入寄存器；DI0~DI7——數(shù)據(jù)輸入端；V——基準電壓輸入端，電壓范圍為10V~+10V；I——電流輸出端，當輸入全為1時，其電流最大；I——電流輸出端，其值與I端電流之和為一常數(shù)；ILE——數(shù)據(jù)鎖存允許信號輸入端，高電平有效；——數(shù)據(jù)傳輸控制信號輸入端，低電平有效；——DAC寄存器的寫選通輸入端，負脈沖有效；當為0且有效時，輸入寄存器的狀態(tài)被傳到DAC寄存器中。 DAC0832工作原理DAC0832的工作過程如下：（1）CPU執(zhí)行輸出指令，輸出8位DAC0832；（2）在CPU執(zhí)行輸出指令的同時，使ILE、三個控制信號端都有效，8位數(shù)據(jù)鎖存在8位輸入寄存器中；（3）當、兩個控制信號端都有效時，8位數(shù)據(jù)再次被鎖存到8位DAC寄存器，這時D/A轉(zhuǎn)換器開始工作，8位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成相對應(yīng)的模擬電流，從I和I輸出。167。圖36 D/A轉(zhuǎn)換硬件連接圖 167。 電流/電壓轉(zhuǎn)換電路電路連接如圖36所示，DAC0832后，通過連接一個運放LM324對信號進行處理，使經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換后所產(chǎn)生的電流信號能夠轉(zhuǎn)換為電壓信號，從而達到能夠?qū)λ眯盘栠M行檢測的目的，將LM324的3端分別連接DAC0832的IOUT1和IOUT2端，并將IOUT2端接地，電源分別接+12V和12V即可實現(xiàn)。 調(diào)幅電路如圖37所示，有VO= R2VI/R1，即只需設(shè)置R1和R2的值就可以實現(xiàn)振幅的調(diào)控，本系統(tǒng)就是基于此原理來實現(xiàn)調(diào)幅。 系統(tǒng)主流程本系統(tǒng)包括以下幾個程序模塊:(1) 初始化程序。(3) 鍵盤掃描與處理程序。系統(tǒng)程序主流程如圖41所示:圖41 系統(tǒng)程序主流程圖167。 初始化程序該部分對所要產(chǎn)生的波形類型、頻率以及顯示部分進行初始化，目的是在系統(tǒng)剛工作時，所產(chǎn)生的是200Hz的正弦波，并且在液晶上所顯示的是“sin”和“200Hz”。 lcde=0。 write_(0x38)。//設(shè)置開顯示，不顯示光標 write_(0x06)。 //顯示清0，數(shù)據(jù)指針清0}167。 uchar key=0xff。0x10)) {tmp |= (112)。while(!(P2amp。}if(!(P2amp。key=14。0x20))。0x40)) {tmp |= (114)。while(!(P2amp。} if(!(P2amp。key=16。0x80))。0xF000)) { P2 |= 0xF0。= 0xEF。0x20)) {tmp |= (11)。while(!(P2amp。} if(!(P2amp。key=3。0x40))。0x80)){tmp |= (13)。while(!(P2amp。} P2 |= 0xF0。= 0xDF。0x10)) {tmp |= (10)。while(!(P2amp。} if(!(P2amp。key=7。0x40))。0x80)) {tmp |= (17)。while(!(P2amp。} P2 |= 0xF0。= 0xBF。0x10)) {tmp |= (14)。while(!(P2amp。} if(!(P2amp。key=6。0x20))。0x80)) {tmp |= (111)。while(!(P2amp。} P2 |= 0xF0。= 0x7F。0x10)) {tmp |= (18)。while(!(P2amp。} if(!(P2amp。key=10。0x20))。0x40)) {tmp |= (110)。while(!(P2amp。} P2 |= 0xF0。}2．13號按鍵為波形切換，切換流程如圖42所示：圖42 波形切換流程3．1116號三個按鍵負責(zé)調(diào)頻功能。通過對頻率值的百位、十位、個位分別進行設(shè)置，從而達到設(shè)置頻率、調(diào)節(jié)頻率的功能。 波形產(chǎn)生程序1．正弦波由于正弦波并沒有一個可以通過程序輕易歸納的規(guī)律，因此對于正弦波的產(chǎn)生我們采用查表的方式，將一個周期內(nèi)采集了256個點的正弦波波碼表，按順序由單片機I/O口輸出，產(chǎn)生數(shù)字正弦信號，正弦波調(diào)用程序如下： if(s1num==1) //正弦波 { for (j=0。j++) P0=tosin[j]。 }其中tosin[j]為波碼表數(shù)組，將表中數(shù)據(jù)依次讀出即可產(chǎn)生正弦波信號，波碼表數(shù)組如下所示：uchar code tosin[256]={0x80,0x83,0x86,0x89,0x8d,0x90,0x93,0x96,0x99,0x9c,0x9f,0xa2,0xa5,0xa8,0xab,0xae,0xb1,0xb4,0xb7,0xba,0xbc,0xbf,0xc2,0xc5,0xc7,0xca,0xcc,0xcf,0xd1,0xd4,0xd6,0xd8,0xda,0xdd,0xdf,0xe1,0xe3,0xe5,0xe7,0xe9,0xea,0xec,0xee,0xef,0xf1,0xf2,0xf4,0xf5,0xf6,0xf7,0xf8,0xf9,0xfa,0xfb,0xfc,0xfd,0xfd,0xfe,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xfe,0xfd,0xfd,0xfc,0xfb,0xfa,0xf9,0xf8,0xf7,0xf6,0xf5,0xf4,0xf2,0xf1,0xef,0xee,0xec,0xea,0xe9,0xe7,0xe5,0xe3,0xe1,0xde,0xdd,0xda,0xd8,0xd6,0xd4,0xd1,0xcf,0xcc,0xca,0xc7,0xc5,0xc2,0xbf,0xbc,0xba,0xb7,0xb4,0xb1,0xae,0xab,0xa8,0xa5,0xa2,0x9f,0x9c,0x99,0x96,0x93,0x90,0x8d,0x89,0x86,0x83,0x80,0x80,0x7c,0x79,0x76,0x72,0x6f,0x6c,0x69,0x66,0x63,0x60,0x5d,0x5a,0x57,0x55,0x51,0x4e,0x4c,0x48,0x45,0x43,0x40,0x3d,0x3a,0x38,0x35,0x33,0x30,0x2e,0x2b,0x29,0x27,0x25,0x22,0x20,0x1e,0x1c,0x1a,0x18,0x16,0x15,0x13,0x11,0x10,0x0e,0x0d,0x0b,0x0a,0x09,0x08,0x07,0x06,0x05