【正文】 框圖 復(fù)位電路 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，只要給 RESET 引腳加上 2 個(gè)機(jī)器周期以上的高電平信號(hào)，就可以使 MCS51 單片機(jī)復(fù)位。除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化以外，當(dāng)由程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)，為擺脫死鎖狀態(tài)，也需按復(fù)位鍵重新啟動(dòng)。 MCS51 片內(nèi)復(fù)位結(jié)構(gòu)見圖 。復(fù)位電路采用上電自動(dòng)復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種，本次設(shè)計(jì)采用按鈕電 平復(fù)位方式。 復(fù)位后， P0 到 P3 并行 I/O 口全為高電平，其它寄存器全部清零，只有 SBUF寄存器狀態(tài)不確定。時(shí)鐘是單片機(jī)的心臟，單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都是以時(shí)鐘頻率為基準(zhǔn)，有條不紊地一拍一拍地工作。常用的時(shí)鐘電路有兩種方式，一種是內(nèi)部時(shí)鐘方式，另一種是外部時(shí)鐘方式。 MCS51 單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，該高增益反相放大器的輸入端為芯片引腳 XTAL1，輸出端為芯片引腳 XTAL2。外部時(shí)鐘電路是使用外部振蕩脈沖信號(hào)，常用于 MCS51 單片機(jī)同時(shí)工作，以便于同步。 圖 MCS51外部時(shí)鐘方式的電路 Vss XTAL1 XTAL2 外部時(shí)鐘信號(hào) TTL Vcc MCS51 單片機(jī) 圖 MCS51內(nèi)部時(shí)鐘方式的電路 XTAL2 XTAL1 至 內(nèi) 部 時(shí)鐘電 路 晶振 12 MHZ MCS51 單片機(jī) 30PF 30PF 10 3 功能模塊電路設(shè)計(jì) 波形產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)主要是通過 AT89C51 和 DAC0832 組成的 D/A 轉(zhuǎn)換器輸出方波，經(jīng)積分電路后產(chǎn)生波形。 D/A 轉(zhuǎn)換器 D/A 轉(zhuǎn)換器輸入的是數(shù)字量，經(jīng)轉(zhuǎn)換器輸出的是模擬量。 D/A 轉(zhuǎn)換器有兩種輸出形式，一種是電壓輸出形式，即給 D/A 轉(zhuǎn)換器輸入的是數(shù)字量，而輸出為電壓。在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于電流輸出的 D/A 轉(zhuǎn)換器，如需要模擬電壓輸出，可在其輸出端加一個(gè)由運(yùn)算放大器構(gòu)成的 IV 轉(zhuǎn)換電路，將電流輸出轉(zhuǎn)換為電壓輸出。其中， 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換器是核心部件，它的內(nèi)部采用了256 級(jí)的倒 R—2R 電阻譯碼網(wǎng)絡(luò)，由電流開關(guān)電路控制基準(zhǔn)電壓 VREF，提供電阻網(wǎng)絡(luò)的電流來進(jìn)行 D/A 轉(zhuǎn)換，因此轉(zhuǎn)換速度較快。 DAC0832 采用 R2RT 型電阻譯碼網(wǎng)絡(luò)，由二級(jí)緩沖寄存器（實(shí)為鎖存器）和 D/A 轉(zhuǎn)換電路及轉(zhuǎn)換控制電路組成。 1 腳為輸入寄存器選擇信號(hào)，低電平有效。 17 腳為數(shù)據(jù)傳送控制信號(hào)，低電平有效。 19 腳為輸入鎖存允許信號(hào)，高電平有效。11 腳為 DAC 電流輸出端 1，為數(shù)字輸入端邏輯電平為 1 的各位輸出電流之和，DAC 寄存器內(nèi)容隨輸入端代碼線性變化， DAC 寄存器的內(nèi)容為全 1 時(shí) Iout1 最 11 大，全為 0 時(shí) Iout1 最小。此常數(shù)對(duì)應(yīng)于一固定基準(zhǔn)電壓的滿量程電流。 Vref 一般在 10～ 10V 范圍內(nèi)，由外電路提供。 3 腳為模擬地，為芯片模擬電路接地點(diǎn)。 Rfb 為回饋電阻，制作在芯片內(nèi)部，用作DAC 提供輸出電壓的運(yùn)放的回饋電阻。否則應(yīng)分別走線，在保護(hù)地點(diǎn)匯合，一點(diǎn)接地。 （ 2）與所有通用微處理器可直接接口。 （ 4）分辨率為 8 位，滿刻度誤差 177。 （ 5）電壓輸出型 D/A 轉(zhuǎn)換器。在鍵閉合測(cè)試，檢查是否有鍵閉合去抖動(dòng)。由于按鍵閉合時(shí)的機(jī)械彈 性作用，按鍵閉合時(shí)不會(huì)馬上穩(wěn)定接通，按鍵斷開時(shí)也不會(huì)馬上斷開，由此在按鍵閉合與斷開的瞬間，會(huì)出現(xiàn)電壓抖動(dòng)。通過去抖動(dòng)處理，可以得到按鍵閉合與斷開的穩(wěn)定狀態(tài)。通常多采 用軟件方法。獨(dú)立式鍵盤相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵占用一根 I/O 口線，每根 I/O 口在線的按鍵工作狀態(tài)不會(huì)影響其它按鍵的工作狀態(tài)。其鍵盤接口如圖 所示。 LED 很適于脈沖工作狀態(tài)，在平均電流相同的情況下，脈沖工作比直流工作狀態(tài)產(chǎn)生的亮度增強(qiáng)20%左右。圖 為 LED 數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)圖。控制不同組合的二極管導(dǎo)通，就能顯示出各種字符。本次設(shè)中采用共陰極，共陰極 LED 顯示器的發(fā)光二極管的陰極連接在一起，通常此公共 陰極接地，當(dāng)某個(gè)發(fā)光二極管的陽極接正電壓時(shí)，發(fā)光二極管被點(diǎn)亮，相應(yīng)的段被顯示。 LED 顯示器具有工作電壓低、體積小、壽命長(zhǎng)（約十萬小時(shí)）、響應(yīng)速度快（小于 1μS），顏色豐富等特點(diǎn)，是智能儀器最常用的顯示器。共陽極結(jié)構(gòu)如圖 所示： 圖 共陽極結(jié)構(gòu)圖 靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示各有利弊。占用的 CPU 時(shí)間較多，但使用的硬件少，可以大幅度地降低硬件成本和電源的功耗，還可以節(jié)省線路板空間。 顯示驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用 74HC595芯片作為顯示部分的驅(qū)動(dòng)，其結(jié)構(gòu)如圖 。 為解決串傳輸中列數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和列數(shù)據(jù)顯示之間的矛盾我們采用了 74HC595 作為列驅(qū)動(dòng)，因?yàn)?74HC595具有一個(gè) 8bit的串入并出的移位寄 存器和一個(gè) 8bit輸出鎖存器的結(jié)構(gòu)而且為寄存器和輸出鎖存器的控制 14 各自獨(dú)立這使得行數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和列數(shù)據(jù)顯示可以同時(shí)進(jìn)行。外接負(fù)反饋電路后，輸出電壓 Uo 與輸入電壓 Vi 的運(yùn)算關(guān)系僅取決于外接反饋網(wǎng)絡(luò)與輸入的外接阻抗，而與運(yùn)算放大器本身無關(guān)。圖 為 741 運(yùn)算放大器的引腳圖。如果電阻太小，放大器與電源的負(fù)載變太 8 7 6 5 1 2 3 4 LM741 LM741 1 2 3 4 5 6 7 15 大，這時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生非線性操作，甚至出現(xiàn)更奇怪的狀況；反之，若使用過大的電阻，電阻的熱噪聲增加，這時(shí)偏壓電流造成的直流補(bǔ)償也會(huì)影響輸出。 系統(tǒng)總原理 圖 系統(tǒng)總電路原理圖 16 4 程序設(shè) 計(jì) 基于單片機(jī)的波形發(fā)生器的程序設(shè)計(jì) 圖 程序設(shè)計(jì)流程圖 參考程序： ORG 0000H AJMP START ORG 0030H START: CLR JNB ,MAIN JNB ,MAIN1 JNB ,MAIN2 JNB ,MAIN3 SJMP START Y Y Y 開始 Key1 按下 Key1 按下 輸出三角波 輸出方波 輸出正 弦波 Key2 按下 N N N 17 KEYCHECK: JNB ,MAIN JNB ,MAIN1 JNB ,MAIN2 JNB ,MAIN3 RET MAIN1: MOV DPTR,7FFFH 。產(chǎn)生 方 波 LOOP4:MOV A,00H MOVX DPTR,A LCALL DELAY LCALL KEYCHECK MOV A,0FEH MOVX DPTR,A LCALL DELAY LCALL KEYCHECK 18 LJMP LOOP4 MAIN3: 。,然后將目標(biāo)文件加載到單片機(jī)中 .單擊 運(yùn)行 就是 全速運(yùn)行 軟件中是 Play運(yùn)行按鈕，通過模擬示波器可以看到以下波形圖。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)雜和體積大等缺點(diǎn)。而由硬件電路構(gòu)成的低頻信號(hào)其性能難以令人滿意，而且由于低頻信號(hào)源所需的 RC 要很大。體積大，漏電，損耗顯著更是其致命的弱點(diǎn)。但利用單片機(jī)采用程序設(shè)計(jì)方法來產(chǎn)生低頻信號(hào)，其頻率底線很低。只要對(duì)電路稍加修改，調(diào)整程序，即可完成功能升級(jí)。但由于波形采用的是同步輸出的方式，所以波形的輸出無法通過程序進(jìn)行選擇，只能通過示波器機(jī)械的選擇波形進(jìn)行輸出 23 致 謝 在課程設(shè)計(jì)期間，經(jīng)老師的悉心指導(dǎo)和耐心啟發(fā)，使 我得以 順利地完成畢業(yè)課題設(shè)計(jì)。因此，我首先要誠(chéng)摯的感謝我的 指導(dǎo)老師 ──李劍 老師。并且 對(duì)課程設(shè)計(jì) 提出了寶貴的意見 和許多幫助 。感謝所有關(guān)心和幫助過我的人