【正文】 .................................................. 21 致 謝 ............................................................. 22 參考文獻(xiàn)： ......................................................... 23 附錄 A 面板立體圖 .................................................. 24 附 錄 B 成品照片 ................................................... 25 附錄 C 面板硬件原理圖 .............................................. 26 附錄 D LCD12864 程序清單 ........................................... 27 數(shù)字音頻信號發(fā)生器的設(shè)計(jì) 1 前 言 信號發(fā)生器是在電子電路設(shè)計(jì)、自動(dòng)控制系統(tǒng)和儀表測量校正調(diào)試中應(yīng)用很多的一種信號發(fā)生裝置和信號源。而正弦信號是一種頻率成分最為單一的常見信號源，任何復(fù)雜信號 (例如聲音信號 )都可以通過傅里葉變換分解為許多頻率不同 、幅度不等的正弦信號的疊加，廣泛地應(yīng)用在電子技術(shù)試驗(yàn)、自動(dòng)控制系統(tǒng)和通信、儀器儀表、控制等領(lǐng)域的信號處理系統(tǒng)中及其他機(jī)械、電聲、水聲及生物等科研領(lǐng)域。隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，以 單片機(jī) 微處理器及 單片機(jī) 軟硬件開發(fā)系統(tǒng)及配套產(chǎn)品為內(nèi)容已形成了龐大并極具前途的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，而可編程邏輯器件、 SOPC 等新技術(shù)的應(yīng)用迅速滲透到電子、信息、通信等領(lǐng)域。 數(shù)字音頻信號發(fā)生器的設(shè)計(jì) 2 第一章 概述 本設(shè)計(jì) 使 用 STC89C52 單片機(jī) 、 ADC083 TDA2030 等芯片， 產(chǎn)生 所需要的音頻信號。主控制面板主要是由單片機(jī)構(gòu)成， 作為 系統(tǒng)的總微處理器。 系統(tǒng)分具體功能如下。 ? 輸出頻率設(shè)置： 本 系統(tǒng)是通過鍵盤以 1Hz 的進(jìn)度準(zhǔn)確的 設(shè)置輸出頻率。 ? 輸出音樂選擇：本系統(tǒng)內(nèi)還存儲(chǔ)了多首音樂，可直接輸出音樂信號。 本系統(tǒng)除了具有音頻信號發(fā)生器的一些功能外，為了方便大家更好的使用，還增加了一些新的功能 ， 具體如下。 ? 定時(shí)： 是實(shí)現(xiàn)定時(shí)提示功能。 ? 軟 件升級： 對該系統(tǒng)進(jìn)行日后更 新使用 。 數(shù)字音頻信號發(fā)生器的設(shè)計(jì) 3 數(shù)字控制面板處理部分 數(shù)字控制面板處理部分的主要功能是對數(shù)字信號進(jìn)行處理，可劃分為采集模塊、顯示模塊、電源模塊、時(shí)鐘模塊、儲(chǔ)存模塊 、報(bào)警 提示 模塊 、通信模塊和單片機(jī)模塊。 圖 數(shù)字控制面板處理模 塊方框圖 采集模塊是對輸出信號進(jìn)行測量，采集信號的幅度和輸出信號調(diào)劑進(jìn)度的數(shù)據(jù)傳給單片機(jī)進(jìn)行處理。 時(shí)鐘模塊是擴(kuò)展功能的時(shí)間處理模塊，得出準(zhǔn)確的時(shí)間送個(gè)單片機(jī)處理。 顯示模塊是對用戶操作時(shí)顯示相關(guān)內(nèi)容，對系統(tǒng)當(dāng)時(shí)的工作狀態(tài)和信息即使反饋給用戶。 報(bào)警模塊是對用戶的錯(cuò)誤操作、系統(tǒng)出故障或用戶設(shè)計(jì)，以語音的方式提示用戶。 電源模塊是為系統(tǒng)提供 5V電源。 模擬信號處理部分 模擬信號處理部分是對數(shù)字控制面板處理部分輸出的信號進(jìn)行處理，主要是整形和放大兩個(gè)操作，所設(shè)計(jì)的模塊有輸入信號、信號整形、信號放大、信號輸出組成，其方框圖如圖 所示 。 ? 信號整形是采用的是先采用微分，對信號變形再對信號整形出較為標(biāo)準(zhǔn)的正弦波信號送入放大模塊。該模塊是直接才用功放進(jìn)行放大。 第三章 核心芯片簡介 系統(tǒng)中主要芯片有 STC89C52 單片機(jī)、 ADC0832 模數(shù)轉(zhuǎn)換、 AT24C64 儲(chǔ)存器、PCF8563 時(shí)鐘芯片、 TDA2030 功放等。使用 宏晶 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使 STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。另外， STC89C52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持 2種軟件可選擇節(jié)電模式。掉電保護(hù)方式下， RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng) TTL邏輯電平。當(dāng)訪問外部程序和數(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 P2 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。在訪問外部程序存儲(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， p2 輸出緩沖器能動(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) 數(shù)字音頻信號發(fā)生器的設(shè)計(jì) 8 部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）。 RST: 復(fù)位輸入?？撮T狗計(jì)時(shí)完成后， RST 腳輸出 96 個(gè)晶振周期的高電平。 DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。在 flash編程時(shí)，此引腳（ PROG）也用作編程輸入脈沖。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE脈沖將會(huì)跳過。這一位置 “ 1” ， ALE 僅在執(zhí)行 MOVX 或 MOVC指令時(shí)有效。這個(gè) ALE 使能標(biāo)志位（地址為 8EH的 SFR的第 0位）的設(shè)置對微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。 AT89S52從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部代碼時(shí)， PSEN在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， PSEN將不被激活。為使能從 0000H 到 FFFFH的外部程序存儲(chǔ)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。由于它體積小，兼容性強(qiáng)，性價(jià)比高而深受單片機(jī)愛好者及企業(yè)歡迎，其目前已經(jīng)有很高的普及率。其中， ADC0832 主要技術(shù)特點(diǎn)如下： ? 8位分辨率； ? 雙通道 A/D 轉(zhuǎn)換； ? 輸入輸出電平與 TTL/CMOS 相兼容； ? 5V電源供電時(shí)輸入電壓在 0~5V 之間； ? 工作頻率為 250KHZ，轉(zhuǎn)換時(shí)間為 32μ S； ? 一般功耗僅為 15mW； ? 8P、 14P— DIP（雙列直插）、 PICC 多種封裝； ? 商用級芯片溫寬為 0℃ to +70℃ ，工業(yè)級芯片溫寬為 ?40℃ to +85℃ 圖 芯片頂視圖 數(shù)字音頻信號發(fā)生器的設(shè)計(jì) 10 芯片接口說明： ? CS_ 片選使能，低電平芯片使能 。 ? CH1 模擬輸入通道 1，或作為 IN+/使用。 ? DI 數(shù)據(jù)信號輸入，選擇通道控制。 ? CLK 芯片時(shí)鐘輸入。其內(nèi)部存儲(chǔ)器的大小為 8129 8位，是采用分頁 儲(chǔ)存的，每頁的容量為 32 字節(jié)。 AT24C64采用了 3種封裝形式，不同的封裝對位的管腳定義如圖 所示。 表 AT24C64管腳功能定義 管腳號 管腳名稱 功能 備注 1～ 3 A0～ A2 器件地址選擇 當(dāng)多個(gè) 設(shè)備共用 SDA、 SCL時(shí)，采用地址區(qū)分每個(gè) 設(shè)備 5 SDA 串行數(shù)據(jù) /地址 是芯片的串行數(shù)據(jù)雙向管腳，可以與其他的 集電極開路的設(shè)備進(jìn)行“線與”連接 6 SCL 串行時(shí)鐘 是芯片串行時(shí)鐘，最大頻率要小于 4000KHz 數(shù)字音頻信號發(fā)生器的設(shè)計(jì) 11 7 WP 寫保護(hù) 如果接高電平，則為寫保護(hù)，任何對芯片寫 操作將被忽 略，接低電平時(shí)去除寫保護(hù) 8 Vcc 電源 工作電壓為： +～ 4 Vss 地 第 四 章 硬件電路設(shè)計(jì) 按照 其設(shè)計(jì)功能要求，數(shù)字音頻信號發(fā)生器可分為電源電路、鍵盤電路、顯示電路、 報(bào)警 電路、 時(shí)鐘電路 、 檢 測 電路、 信號調(diào)理 電路、功率放大電路、儲(chǔ)存電路、通信電路及 單片機(jī) 相關(guān) 電路 。 單片機(jī)根據(jù)用戶設(shè)計(jì)的頻率 輸出同頻率的信號，在經(jīng)過信號變換，變成正弦波，再通過功放 放大輸出；同時(shí)通過探測電路檢測出輸出頻率的電壓與調(diào)節(jié)的進(jìn)度 ，在液晶屏上顯示出來 。電源電路分為兩個(gè)不分： 控制部分 和功放部分。一個(gè)為177。電源電路如圖 所示。本鍵盤分為上下兩個(gè)部分。如所示 . VCC1342SW5SWS1342SW6SWS1342SW7SWS1342SW8SWS1342SW9SWS1342SW10SWS1342SW11SWS1342SW12SWS1342SW13SWS1342SW14SWS1342SW15SWS1342SW16SWS1342SW1SWS1342SW2SWS1342SW3SWS1342SW4SWSP32P33P34P35Ke1Ke2Ke3Ke4Ke5Ke6Ke7Ke8 圖 按鍵電路 顯示電路 顯示模塊是實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)控制中的數(shù)據(jù)輸出和狀態(tài)反饋，是系統(tǒng)的重要組成部分。 本設(shè)計(jì)采用的并行連接方式（如圖 所示），這樣傳輸速度快，可以很好的節(jié)省顯示占用 CPU 的時(shí)間。 報(bào)警電路 報(bào)警電路是用于提供按鍵提示和時(shí)鐘鬧鈴，主要由蜂鳴器構(gòu)成，如圖 所示。 12LS1BuzzerQ1VCC103R7P37 OSC11OSC02INT3Vss4SDA5SCL6CLKO7VDD8U2PCF8563U3VCC10KR310KR412Y1BT1D5 D4 圖 蜂鳴電路 圖 圖 時(shí)鐘電路圖 時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路主要由 PCF8563 構(gòu)成，電路如圖 所示。 二極管 D D5，電池 BT1，電 源 VCC組成 PCF8563 的供電電源。系統(tǒng)通電時(shí)， VCC 通過 D5 對 PCF8563 供電；當(dāng)系統(tǒng)掉電時(shí)，由后備電池 BT1 通過 D4 供電，這樣可以保證系統(tǒng)掉電后， PCF8563 正常工作及內(nèi)部數(shù)據(jù)不丟失。 D4 的作用是保證 VCC 電源不 會(huì)損壞電池 BT1。單片機(jī)將根據(jù)用戶所設(shè)定的數(shù)據(jù) ，經(jīng)過單片機(jī)內(nèi)部 處理 轉(zhuǎn)換，以 方波 的形式從 P10 輸出。信號調(diào)理電路如圖 所示。 81432U6ALM35875684U6BLM3581KR91KR8+12V12V100pFC16100pFC17+12V12VINOUT 圖 電路圖 通信電路 數(shù)字音頻信號發(fā)生器的設(shè)計(jì) 15 通信電路主要是為系統(tǒng)與 PC 機(jī)通信使用，電路如圖 所示。 第 五 章 軟件設(shè)計(jì) 隨著單片機(jī)廣泛使用及單片機(jī)日益復(fù)雜化，單片機(jī)的開發(fā)應(yīng)用已逐漸引入了高級語言，以使單片機(jī)移植性提高，從而提高 程序的開發(fā)效率， C51語言就是一種。 但是使用匯編語言會(huì)遇到很多問題，首先它的可讀性和可維護(hù)性不強(qiáng)，特別是當(dāng)程序沒有很好標(biāo)注的時(shí)候；其次就是代碼的可重用性不強(qiáng)。 應(yīng)用 C51 語言編寫程序具有以下特點(diǎn)。 ? 寄存器非配和尋址方式由編譯器管理，編程時(shí)不需要考慮存儲(chǔ)器的尋址等。 ? 可使用 C51 語言中庫文件的許多標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)。 ? C51 語言編譯器幾乎適用于所有的目標(biāo)系統(tǒng)，已完成的軟件項(xiàng)目可以很容易地轉(zhuǎn)移到其他微處理器和環(huán)境中。 LCD12864 顯示程序模塊 初始化 LCD12864 子程序 初始化 LCD12864 子程序是對 LCD12864 器件啟動(dòng)初始化， 程序流程圖如圖 所示。 延時(shí) 40ms XREXET 低 高 功能設(shè)定 控制字 30H 延時(shí) 100us 啟動(dòng)設(shè)備 功能設(shè)定 控制字 30H 延時(shí) 37us 顯示開 /關(guān) 控制字 0C0H 延時(shí) 100us 清除屏幕 控制字 01H 延時(shí) 10ms 進(jìn)入設(shè)定點(diǎn) 控制字 06H 初始化完成 數(shù)字音頻信號發(fā)生器的設(shè)計(jì) 17 圖 移動(dòng)顯示全