【正文】 圖22　函數(shù)發(fā)生器原理結(jié)構(gòu)第3章　單元電路設(shè)計(jì)　單片機(jī)主控模塊系統(tǒng)采用AT89C51單片機(jī)作為控制核心。它主要負(fù)責(zé)各個(gè)模塊的初始化工作；可以設(shè)置定時(shí)器、寄存器的初值；處理按鍵響應(yīng)；LED數(shù)碼管顯示等。本設(shè)計(jì)采用人工復(fù)位，時(shí)鐘頻率為晶振。1．、A1端口。8255芯片的A口作為D/A芯片輸入，B口C口作為顯示控制端口。A、B、C口均設(shè)為輸出口，選用方式0工作。I/O擴(kuò)展電路見圖32所示。該模塊功能主要完成電流輸出，改變輸出步進(jìn)信號(hào)頻率。這類D/A轉(zhuǎn)換器由8位輸入鎖存器，8位DAC寄存器，8位DA轉(zhuǎn)換電路及轉(zhuǎn)換控制電路構(gòu)成。DAC0832的引腳圖見圖33所示。對(duì)于8位A/D轉(zhuǎn)換器，當(dāng)輸入電壓滿刻度為時(shí)，其輸出數(shù)字量的變化范圍為0～255，轉(zhuǎn)換電路對(duì)輸入模擬電壓的分辨能力為。 （31）—DAC0832輸入量的大小。設(shè)計(jì)輸出電壓為1～。表31　DAC0832輸入量電壓（）1電流（）20304050607080輸入量電壓（）電流（)90100110120130140150輸入量電壓（）電流（)160170180190輸入量?！〔ㄐ萎a(chǎn)生模塊本模塊功能主要輸出信號(hào)波形及實(shí)現(xiàn)頻段選擇控制。MAX038芯片內(nèi)部包含有精密帶隙電壓參考、鑒相器和同步輸出，能以最少的外部元件構(gòu)成一臺(tái)多波形的高頻函數(shù)發(fā)生器。由恒定電流對(duì)外部電容充電和放電，來(lái)獲得三角波和方波信號(hào)輸出。1．輸出波形的選擇由MAX038芯片邏輯地址引腳A0和A1的組合來(lái)決定，A1A0＝10或11時(shí)，輸出正弦波；A1A0＝00時(shí)，輸出方波；A1A0＝01時(shí)輸出三角波。2．輸出頻率由IIN引腳的電流、SOSC引腳的對(duì)地電容量和FADJ引腳的電壓來(lái)決定。設(shè)IIN輸入端電壓為，串接電阻為，則有 (32)式中，—輸出頻率，單位；—輸入端電壓，單位；—串接電阻，單位；是決定輸出頻率的串入電容值，單位。本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)了四個(gè)頻段，在輸入電壓為～時(shí)，根據(jù)公式（32）可得：當(dāng)連接電容輸出頻率范圍在到。當(dāng)連接電容輸出頻率范圍在到。具體見表32所示。本設(shè)計(jì)以改變FADJ引腳上的電壓作為頻率的細(xì)調(diào)，改變DADJ引腳上的電壓作為占空比的調(diào)節(jié)。 （34）由公式（34）可得：當(dāng)時(shí)， 當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，綜合上述，改變FADJ引腳上的電壓使頻率的調(diào)節(jié)范圍在(1～)才能滿足設(shè)計(jì)要求，所以FADJ引腳上所加電壓的范圍設(shè)計(jì)為～。若在范圍變化將引起輸出波形占空比在～的變化(在～范圍內(nèi)改變占空比，對(duì)輸出頻率的影響最小)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求波形占空比在～范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。5．MAX038輸出的信號(hào)電壓固定為峰峰值，通過(guò)放大電路將MAX038輸出的信號(hào)放大，使輸出信號(hào)波形幅度可調(diào)。采用低頻運(yùn)放放大波形信號(hào)以提高輸入阻抗，采用LM324 四運(yùn)放作為放大元件。放大電路見圖34所示?！∪藱C(jī)接口　鍵盤模塊鍵盤模塊采用獨(dú)立式按鍵作為輸入設(shè)備，為了防止按鍵抖動(dòng)產(chǎn)生誤差，本設(shè)計(jì)采用軟件去抖動(dòng)。圖35　按鍵模塊電阻～作為上拉電阻，在有按鍵按下后容易判斷前兩次電平的變化。由于觸發(fā)中斷需要一定的時(shí)間所以按鍵不采用硬件去抖動(dòng)，而才用軟件去抖動(dòng)。七段顯示譯碼器將把輸入的BCD碼，翻譯成驅(qū)動(dòng)七段LED數(shù)碼管各對(duì)應(yīng)的所需電平。8255芯片B口定為片選端，C口定為位選端。程序中的段選碼表存在另外的一個(gè)數(shù)組中，表中段選碼表存放的次序?yàn)?～D、E、F?！☆l率計(jì)算模塊該模塊主要與單片機(jī)組合計(jì)算輸出信號(hào)的頻率。圖36　頻率計(jì)算電路，使用定時(shí)器中斷來(lái)計(jì)算輸入波形頻率的大小。INT0fsTs圖37　頻率計(jì)算原理當(dāng)信號(hào)上升沿來(lái)到時(shí)2Q端輸出低電平引起單片機(jī)中斷并開始記時(shí)，再一次信號(hào)上升沿來(lái)到中斷并停止記時(shí)，通過(guò)公式（35）計(jì)算頻率的大小。這樣可防止交流中的不穩(wěn)定而造成輸出的直流電壓偏低，從而使單片機(jī)不能正常工作。電壓給LM324芯片供電；從CW79M12穩(wěn)壓輸出負(fù)電壓再分壓輸出及～的可調(diào)電壓；從CW78M12與CW79M12輸出端分壓，通過(guò)電位器調(diào)節(jié)輸出～的電壓。硬件流程圖見圖38所示。單片機(jī)加電后首先進(jìn)行自檢，MAX038不會(huì)有波形信號(hào)輸出，只有先按下按鍵后才會(huì)有波形輸出，在此之前DAC0832也不會(huì)有電流輸出。單片機(jī)加電后開始初始化，LED初始化時(shí)顯示六個(gè)8，約1秒后自動(dòng)關(guān)閉顯示，表明單片機(jī)初始化正確完畢；在有按鍵按下后單片機(jī)處理按鍵的功能，控制相應(yīng)的操作；AT89C51單片機(jī)通過(guò)P0口傳輸操作指令，8255芯片的A口接DAC0832，通過(guò)運(yùn)放使DAC0832輸出的電流轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)，再接一個(gè)的電位器，以方便調(diào)節(jié)DAC0832輸出的電壓。通過(guò)MAX038第10腳輸入的電流大小來(lái)改變輸出頻段的選擇。頻率輸出共分為四頻段，分別為：～、～、～和～，對(duì)此相應(yīng)的步進(jìn)頻率為：、。第4章　軟件設(shè)計(jì)　流程圖及設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件按照其功能分為5個(gè)模塊，每個(gè)獨(dú)立的模塊通過(guò)主程序聯(lián)系組成一個(gè)完整的系統(tǒng)程序。1．主程序流程主程序流程見圖41所示。采用外部中斷0，當(dāng)有按鍵按下后所對(duì)應(yīng)的端口變?yōu)榈碗娖?，通過(guò)74ALS21與門來(lái)啟動(dòng)外部中斷0。等待按鍵中斷判斷按鍵正弦波波形輸出頻率計(jì)算步進(jìn)按鍵波形按鍵圖42　鍵盤流程3．計(jì)算頻率將MAX038輸出信號(hào)通過(guò)74LS74芯片接入到外部中斷1，當(dāng)信號(hào)的高電平來(lái)到時(shí)，發(fā)生中斷，并啟動(dòng)單片機(jī)本身的定時(shí)器來(lái)計(jì)時(shí)，在一次此中斷來(lái)臨時(shí)關(guān)閉定時(shí)器定時(shí)，從而獲得信號(hào)的周期。對(duì)于以下的顯示標(biāo)志采用“D”表示，以上到以下顯示標(biāo)志用“E”表示，的顯示標(biāo)志用“F”表示。顯示流程見圖43所示。波形選擇見表41所示。在沒(méi)用選擇波形輸出的情況下進(jìn)行步進(jìn)頻率則將有正弦波輸出。步進(jìn)加Tem2++Tem2=0輸出電壓Tem2=17NY步進(jìn)加Tem2++Tem2=0輸出電壓1秒后關(guān)閉NYD/A轉(zhuǎn)換IOUT1D/A轉(zhuǎn)換圖44　頻率步進(jìn)加步進(jìn)減Tem2++Tem2++輸出電壓Tem2=0NY圖45　頻率步進(jìn)減　軟件系統(tǒng)的使用說(shuō)明1．按鍵說(shuō)明（1）按鍵0：步進(jìn)加；（2）按鍵1：步進(jìn)減；（3）按鍵2：正弦波；（4）按鍵3：矩形波；（5）按鍵4：三角波。在此之前8255芯片在單片機(jī)啟動(dòng)時(shí)也將進(jìn)行初始化操作，顯示初始化，顯示六個(gè)8。當(dāng)信號(hào)輸出后按下步進(jìn)加鍵（0號(hào)鍵）或步進(jìn)減鍵（1號(hào)鍵）則波形的頻率將發(fā)生變化，在此之外在沒(méi)有選擇波形輸出時(shí)按下步進(jìn)加鍵（0號(hào)鍵）或步進(jìn)減鍵（1號(hào)鍵）將會(huì)啟動(dòng)正弦波波形輸出。頻段切換需該變MAX038 COSC引腳電容的容量。DAC0832輸出電壓范圍為～。第5章　調(diào)試本設(shè)計(jì)的調(diào)試分為軟件調(diào)試和硬件調(diào)試，對(duì)于軟件調(diào)試主要應(yīng)用單片機(jī)仿真軟件（Proteus　Professional）和Keil軟件；硬件調(diào)試則搭接實(shí)際電路加電進(jìn)行調(diào)試。本設(shè)計(jì)應(yīng)用高級(jí)語(yǔ)言編寫程序代碼，編寫時(shí)參考C語(yǔ)言語(yǔ)法格式編寫。在單片機(jī)仿真軟件中裝載原程序代碼，并運(yùn)行，LED數(shù)碼管將全部點(diǎn)亮，約1秒后自動(dòng)熄滅。此部分出現(xiàn)故障則應(yīng)在顯示程序代碼中修改，主要的問(wèn)題是不顯示或部分?jǐn)?shù)碼管不顯示，問(wèn)題在于對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描時(shí)段選碼或位選碼編寫錯(cuò)誤對(duì)于DAC0832的調(diào)試，則對(duì)DAC0832輸入電流信號(hào)，輸出處將電流變換為電壓信號(hào)，參考表（31）理論輸出電壓對(duì)其軟件進(jìn)行修改。在74LS74的CP端輸入固定頻率信號(hào)，觀察顯示頻率，如果與輸入頻率不相同則在顯示值的基礎(chǔ)上加減誤差值。2．硬件調(diào)試(1) 在不通電的情況下，按照設(shè)計(jì)電路接線圖檢查安裝電路，在安裝的電路按電路圖一一對(duì)照檢查連線；(2) 連線檢查完畢后，直觀檢