次聲波干擾器原理

1、次聲波發(fā)生器的制作 目 錄緒 論。第一章 次聲發(fā)生器的概述1第一節(jié)次聲1一、 次聲的概念1二、 次聲的危害1三、 次聲的應(yīng)用2第二節(jié)次聲發(fā)生器2一、次聲發(fā)生器概念2二、次聲發(fā)生器的研究動(dòng)態(tài)3第三節(jié) 本章小結(jié)4第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案5第一節(jié)電子式次聲發(fā)生器的設(shè)計(jì)5一、 此方案的總體設(shè)計(jì)5二、 MATLAB中正弦信號(hào)的產(chǎn)生三、 WAV文件的生成及播放。四、 次聲信號(hào)的轉(zhuǎn)換。五、 次聲的產(chǎn)生。第二節(jié)基于STC89C52單片機(jī)次聲發(fā)生器總體設(shè)計(jì)6一、此方案的總體設(shè)計(jì)6二、電路的設(shè)計(jì)7第三節(jié)兩種方案的對(duì)比9第四節(jié) 本章小結(jié)9第三章 單片機(jī)的概述10第一節(jié)單片機(jī)的發(fā)展歷史及趨勢(shì)10第二節(jié) STC89C52單

2、片機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介12一、 STC89C52的基本特性12二、 STC89C52單片機(jī)的外部引腳介紹12第三節(jié) 本章小結(jié)15第四章 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì)16第一節(jié)總體框圖16第二節(jié)單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)17第三節(jié) 8位DA轉(zhuǎn)換器DAC083217一、 DAC0832的引腳圖及內(nèi)部結(jié)構(gòu)18二、 DAC0832的工作方式19第四節(jié) 系統(tǒng)顯示功能設(shè)計(jì)20第五節(jié) 系統(tǒng)按鍵功能設(shè)計(jì)23第六節(jié) 本章小結(jié)24第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)25第一節(jié) 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)25第二節(jié) 子系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)25一、 外部中斷025二、 外部中斷126三、 定時(shí)器027第三節(jié) 本章小結(jié)28第六章 調(diào)試的過(guò)程和出現(xiàn)的問(wèn)題分析29結(jié) 論32致 謝33參考

3、文獻(xiàn)34附 錄35一、英文原文：35二、英文翻譯：41三、源程序：43 - 34 - 次聲發(fā)生器的概述第一節(jié) 次聲次聲的概念次聲是頻率低于可聽(tīng)聲頻率范圍的聲波，它的頻率范圍大致為0.00001Hz20Hz。人的耳朵聽(tīng)不見(jiàn)次聲。次聲在大氣中傳播時(shí)，由于其頻率很低，所以大氣對(duì)次聲波的吸收系數(shù)很小（吸收系數(shù)與頻率的二次方成正比），因此能傳播很遠(yuǎn)的距離。次聲廣泛存在于自然界和工業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、日常生活等環(huán)境中。自然界的次聲主要由風(fēng)的波動(dòng)、空氣湍流、火山噴發(fā)、海浪拍擊、地震、風(fēng)暴等引起。核爆炸、其他方面的大爆炸、火箭的發(fā)射等也產(chǎn)生人為的次聲。高空風(fēng)、地面風(fēng)、溫度、濕度、環(huán)境噪聲對(duì)傳播特性會(huì)有影響。通過(guò)

4、研究自然現(xiàn)象產(chǎn)生的次聲波的特性和產(chǎn)生機(jī)制，可以更深入地認(rèn)識(shí)這些現(xiàn)象的特性和規(guī)律。例如人們利用測(cè)定極光產(chǎn)生次聲波的特性來(lái)研究極光活動(dòng)的規(guī)律等。利用接收到的被測(cè)聲源所輻射出的次聲波，探測(cè)它的位置、大小和其他特性，例如通過(guò)接收核爆炸、火箭發(fā)射火炮或臺(tái)風(fēng)所產(chǎn)生的次聲波去探測(cè)這些次聲源的有關(guān)參量。許多災(zāi)害性現(xiàn)象如火山噴發(fā)、龍卷風(fēng)和雷暴等在發(fā)生前可能會(huì)輻射出次聲波，因此有可能利用這些前兆現(xiàn)象預(yù)測(cè)災(zāi)害事件。次聲的危害次聲波具有較大的破壞性。高空大氣湍流產(chǎn)生的次聲波能折斷萬(wàn)噸巨輪上的桅桿，能將飛機(jī)撕得四分五裂；地震或核爆炸所激發(fā)的次聲波能將高大的建筑物摧毀；海嘯帶來(lái)的次聲波可將岸上的房屋毀壞。次聲的頻率與人體

5、器官的固有頻率相近(人體各器官的固有頻率為317Hz，頭部的固有頻率為812Hz，腹部?jī)?nèi)臟的固有頻率為46Hz)，當(dāng)次聲波作用于人體時(shí)，人體器官容易發(fā)生共振，引起人體功能失調(diào)或損壞，血壓升高，全身不適；頭腦的平衡功能亦會(huì)遭到破壞，人因此會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)感、惡心難受。許多住在高層建筑上的人在有暴風(fēng)時(shí)會(huì)感到頭暈惡心，這就是次聲波作怪的緣故。如果次聲波的功率很強(qiáng)，人體受其影響后，便會(huì)嘔吐不止、呼吸困難、肌肉痙攣、神經(jīng)錯(cuò)亂、失去知覺(jué)，甚至內(nèi)臟血管破裂而喪命。次聲的應(yīng)用次聲波具有很大的危害，但同時(shí)人們也可以對(duì)次聲特有的性質(zhì)加以利用。次聲的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面4：1、研究自然次聲的特性和產(chǎn)生機(jī)制，預(yù)測(cè)自然

6、災(zāi)害性事件。例如臺(tái)風(fēng)和海浪摩擦產(chǎn)生的次聲波，由于它的傳播速度遠(yuǎn)快于臺(tái)風(fēng)移動(dòng)速度，因此，人們利用一種叫“水母耳”的儀器，監(jiān)測(cè)風(fēng)暴發(fā)出的次聲波，即可在風(fēng)暴到來(lái)之前發(fā)出警報(bào)。利用類(lèi)似方法，也可預(yù)報(bào)火山爆發(fā)、雷暴等自然災(zāi)害。 2、 通過(guò)測(cè)定自然或人工產(chǎn)生的次聲在大氣中傳播的特性，可探測(cè)某些大規(guī)模氣象過(guò)程的性質(zhì)和規(guī)律。如沙塵暴、龍卷風(fēng)及大氣中電磁波的擾動(dòng)等。 3、 目前許多研究者進(jìn)行的聲波除灰(除渣)，由于其頻率較低，有的頻率在次聲頻段內(nèi)，稱(chēng)之為次聲除灰。4、 次聲在軍事上的應(yīng)用，利用次聲的強(qiáng)穿透性制造出能穿透坦克、裝甲車(chē)的武器，次聲武器一般只傷害人員，不會(huì)造成環(huán)境污染。5、 通過(guò)測(cè)定人和其他生物的某些

7、器官發(fā)出的微弱次聲的特性，可以了解人體或其他生物相應(yīng)器官的活動(dòng)情況。例如人們研制出的“次聲波診療儀”可以檢查人體器官工作是否正常。6、 利用次聲的物理特性，讓次聲作用于人體，以達(dá)到治療的作用。已有研究者報(bào)道，由于次聲的頻率低，傳播中幾乎無(wú)衰減，因此能在人體內(nèi)很好的傳播，穿透病態(tài)組織，使病態(tài)組織內(nèi)閉塞的血管重新開(kāi)放，并推動(dòng)其血液流動(dòng)，改善病態(tài)組織內(nèi)的血液循環(huán)，為氧氣、吞噬細(xì)胞、免疫球蛋白等物質(zhì)向病變組織輸送創(chuàng)造了有利條件。第二節(jié) 次聲發(fā)生器一、次聲發(fā)生器概念次聲發(fā)生器簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是一種能夠發(fā)出次聲波的裝置5。并且為了方便研究，還必須能夠方便的調(diào)節(jié)所產(chǎn)生的次聲的頻率6。圖1.1為一種次聲波發(fā)器，此

8、次聲波發(fā)生器，由電動(dòng)機(jī)、壓圈、換能腔殼體、噴嘴和門(mén)等組成。利用氣流載波的方法獲得了比當(dāng)前國(guó)際上的同類(lèi)技術(shù)更高的聲壓級(jí)和更大功率的聲波，不僅極便于現(xiàn)用鍋爐的改裝，而且可作為新型鍋爐的重要組成?？捎糜谇宄仩t燃燒室和煙道內(nèi)的各種熱交換器表面上的積灰和結(jié)渣。圖1.1 次聲波發(fā)生器本文所研究的次聲發(fā)生器，就是一種利用單片機(jī)編程可以調(diào)節(jié)頻率的次聲的裝置。因?yàn)榘l(fā)出的聲波的頻率必須在次聲范圍內(nèi)，由于次聲的頻率范圍比較窄，所以就要求次聲發(fā)生器所產(chǎn)生的聲波頻率精度要高。二、次聲發(fā)生器的研究動(dòng)態(tài)關(guān)于國(guó)內(nèi)外對(duì)次聲發(fā)生裝置的研究，可以按照次聲波產(chǎn)生的方式分類(lèi)，大致可分為以下五種7：1、氣爆式產(chǎn)生次聲將壓縮空氣、高壓蒸

9、汽或高壓燃?xì)庥锌刂频匾悦}沖方式突然放出，利用高速排出的氣體激發(fā)周?chē)劫|(zhì)的低頻振動(dòng)，形成所需的次聲波。這種次聲裝置因體積小、頻率低、易控制，近年發(fā)展較快。但其次聲波強(qiáng)度較低，若作為次聲武器使用，需近距離使用才有效。2、爆炸式產(chǎn)生次聲利用爆炸產(chǎn)生強(qiáng)次聲波，也可稱(chēng)為次聲彈。爆炸所釋放的能量約50%形成沖擊波，沖擊波衰減后又產(chǎn)生次聲波。目前的新型次聲彈是將已有的燃料空氣彈加以改進(jìn)，使原來(lái)只能形成一個(gè)云霧團(tuán)變成可以形成若干云霧團(tuán)，并能連續(xù)多次引爆。只要控制好云霧團(tuán)的數(shù)量和起爆時(shí)間間隔，就能獲得所需頻率的次聲波。3、管子式產(chǎn)生次聲其構(gòu)造和工作原理很像樂(lè)器中的笛子，當(dāng)管子中空氣柱的振動(dòng)與管子本身固有頻率相同

10、時(shí)，就可產(chǎn)生較強(qiáng)的次聲波。在管子一端裝上一個(gè)活塞，用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)或用氣流激勵(lì)，當(dāng)振動(dòng)頻率的1/4波長(zhǎng)與管子長(zhǎng)度相等時(shí)，可獲得最強(qiáng)的次聲波。但要產(chǎn)生次聲波，管子必須足夠長(zhǎng)。4、揚(yáng)聲器式產(chǎn)生次聲其工作原理與揚(yáng)聲器相似。采用特殊的振動(dòng)膜片，膜片振動(dòng)可產(chǎn)生一定頻率的次聲波。但要產(chǎn)生一定強(qiáng)度的次聲波，除要求較高的振幅外，還必須使振動(dòng)膜面積足夠大，其周長(zhǎng)大致要與次聲波波長(zhǎng)相當(dāng)。5、頻率差拍式產(chǎn)生次聲是采用兩個(gè)不同頻率的聲波發(fā)生器同時(shí)工作，利用它們頻率的相差來(lái)獲得需要的低頻次聲波。其中有一種方法是利用壓電晶體產(chǎn)生兩束頻率，兩者作用產(chǎn)生高頻和低頻聲波，高頻聲波是兩者頻率之和，低頻聲波是兩者頻率之差，高頻聲波在空

11、氣中很快衰減，低頻聲波(次聲波)則直達(dá)目標(biāo)。這種方式能量轉(zhuǎn)換率高，并可制成小型武器。第三節(jié) 本章小結(jié)本章主要介紹了次聲的概念、危害和對(duì)次聲的應(yīng)用，然后介紹了目前國(guó)內(nèi)外次聲發(fā)聲裝置的發(fā)展?fàn)顩r，為我們?cè)鯓訉W(xué)習(xí)次聲和在后面對(duì)其進(jìn)行研究提供了強(qiáng)有力的依據(jù)。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案兩種方案之前要加一段說(shuō)明前一章我們介紹了設(shè)計(jì)次聲發(fā)生器有很多種方案，但是并不是所有的實(shí)驗(yàn)室都能實(shí)現(xiàn)，要在實(shí)驗(yàn)室能夠設(shè)計(jì)出來(lái)，我們提出兩種方案，第一種是電子式次聲發(fā)生器，這種方案是先通過(guò)MATLAB編程輸出一個(gè)正弦信號(hào)，再將這個(gè)正弦信號(hào)轉(zhuǎn)變成聲卡能識(shí)別的一個(gè)WAVE信號(hào)，通過(guò)聲卡的D/A轉(zhuǎn)換把這個(gè)WAVE信號(hào)變成模擬信號(hào)，然后接到音響播放

12、出來(lái)。第二種方案是基于STC89C52單片機(jī)的次聲發(fā)生器，這種方案中先設(shè)計(jì)各個(gè)硬件模塊，通過(guò)單片機(jī)編程輸出一個(gè)數(shù)字信號(hào)，然后通過(guò)一個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器，將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，最后接到示波器，在示波器上對(duì)波形進(jìn)行觀察調(diào)試。下面我們對(duì)這兩種方案進(jìn)行講解。第一節(jié) 電子式次聲發(fā)生器的設(shè)計(jì)該方案要濃縮，不要分這么多塊，主體在后者方案，記?。〈朔桨傅目傮w設(shè)計(jì)過(guò)去的次聲發(fā)生器大都由純硬件電路組成8，自成一個(gè)完整的系統(tǒng)，主要是為了適應(yīng)多種復(fù)雜的實(shí)際環(huán)境9。但缺點(diǎn)也在于其整體性，出現(xiàn)問(wèn)題后不容易找到出錯(cuò)的地方，還不方便攜帶；此方案所要設(shè)計(jì)的次聲發(fā)生器采用的次聲發(fā)生方式和前面所提到的揚(yáng)聲器式相似，主要利用PC機(jī)上M

13、ATLAB軟件強(qiáng)大的音頻處理函數(shù)和數(shù)據(jù)處理功能，方便地產(chǎn)生低頻率的正弦波數(shù)據(jù)數(shù)組10，同時(shí)通過(guò)音頻處理函數(shù)將數(shù)據(jù)數(shù)組傳遞給聲音設(shè)備11，并以特定的采樣頻率和傳輸比特位由聲卡輸出12 15。再利用超重低音音箱產(chǎn)生次聲波。由于PC機(jī)的普及，只需攜帶MATLAB程序就可以實(shí)現(xiàn)次聲波的產(chǎn)生?？傮w框圖如圖2.1：圖2.1 電子式次聲發(fā)生器總體設(shè)計(jì)5號(hào)字體，第一章最好插個(gè)圖，不然直接圖2.1，感覺(jué)不連貫。次生信號(hào)的產(chǎn)生因?yàn)橐獙?shí)現(xiàn)在可編輯框中輸入信號(hào)頻率，窗口就能輸出相應(yīng)的波形，所以對(duì)于可編輯框的回調(diào)函數(shù)就應(yīng)該輸入產(chǎn)生正弦信號(hào)的命令。如： f=10; %頻率為10Hz w=2*pi*f; t=0:0.000

14、1:30; %以0.0001秒為步進(jìn) y=sin(w*t);這樣，我們就得到了一個(gè)時(shí)間為30秒、頻率為10Hz的正弦信號(hào)。當(dāng)我們將上述功能寫(xiě)入M文件時(shí)，只需將頻率值變?yōu)榭删庉嬁蜉斎氲念l率即可。然后利用聲卡的原理，用聲卡輸出的時(shí)候，其基本工作流程輸入是：計(jì)算機(jī)通過(guò)總線(xiàn)將數(shù)字化的聲音信號(hào)以PCM(脈沖編碼調(diào)制)方式送到DA轉(zhuǎn)換器，變成模擬的音頻信號(hào)，進(jìn)而通過(guò)聲卡的line out接口輸出到各種接收設(shè)備中。這里就將信號(hào)轉(zhuǎn)變成了可以接受的電壓信號(hào)，這時(shí)音頻信號(hào)電平較弱，一般只有幾百毫伏，還不能推動(dòng)喇叭正常工作。而推動(dòng)喇叭正常工作的電壓一般需要幾伏左右的電壓，這時(shí)就需要將聲卡輸出的小信號(hào)通過(guò)放大器（俗稱(chēng)

15、功放）加以放大，放大后的音頻信號(hào)就可以推動(dòng)喇叭將音頻電信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲波了。這一過(guò)程，可以通過(guò)超重低音音箱來(lái)實(shí)現(xiàn)。第二節(jié) 基于STC89C52單片機(jī)次聲發(fā)生器的設(shè)計(jì)一、此方案的總體設(shè)計(jì)此方案以STC89C52單片機(jī)為核心，構(gòu)成了一個(gè)基于STC89C52單片機(jī)次聲信號(hào)發(fā)生器。其主要模塊有單片機(jī)控制模塊、頻率輸出模塊、鍵盤(pán)控制模塊及LCD顯示模塊，其中頻率生成模塊由單片機(jī)控制DAC0832生成，鍵盤(pán)控制模塊采用5個(gè)按鍵來(lái)選擇波形類(lèi)型及調(diào)節(jié)頻率、幅值，顯示模塊則采用LCD1602來(lái)顯示波形類(lèi)型、頻率及幅值，輸出的波形由示波器進(jìn)行檢查。其原理圖如圖2.2所示框圖都在word里畫(huà)，不要格子。圖2.2 基于單

16、片機(jī)的次聲信號(hào)發(fā)生器總體設(shè)計(jì)二、電路的設(shè)計(jì)1、此方案是以單片機(jī)為核心，首先設(shè)計(jì)出單片機(jī)的最小系統(tǒng)，如圖2.3所示插圖不是嵌入形式時(shí)，要居中，且大小適中，清晰可見(jiàn)。圖2.3 單片機(jī)的最小系統(tǒng)電路圖2、為了要顯示出頻率及占空比的大小情況，所以設(shè)計(jì)出單片機(jī)與液晶顯示之間的電路如圖2.4所示圖2.4 LCD與單片機(jī)的連接3、要將單片機(jī)輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成為我們能觀察的模擬信號(hào)，這里選擇使用DAC0832進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，設(shè)計(jì)出0832與單片機(jī)之間的電路如圖2.5所示圖2.5 0832與放大器的連接4、將全部的電路連接好之后，就是對(duì)硬件進(jìn)行調(diào)試，對(duì)照電路圖看焊接過(guò)程有沒(méi)有出問(wèn)題。5、硬件焊接過(guò)程沒(méi)有問(wèn)題之

17、后，就開(kāi)始程序的編寫(xiě)。6、程序編寫(xiě)完成后，將硬件連接到示波器進(jìn)行觀察調(diào)試。7、當(dāng)示波器顯示出需要的波形及頻率時(shí)，軟件調(diào)試成功。第三節(jié) 兩種方案的對(duì)比第一種方案采用普通PC機(jī)上的板載聲卡和MATLAB軟件作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了正弦次聲波信號(hào)的發(fā)生。通過(guò)載板聲卡進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，將模擬音頻信號(hào)功率放大到能驅(qū)動(dòng)低音炮喇叭，最后次聲波通過(guò)超重低音音箱的紙盆振動(dòng)發(fā)出。 此方案中的難點(diǎn)有以下兩個(gè)方面、一般低音炮的低頻頻響都在30HZ以上，說(shuō)做到30HZ一下價(jià)位都要上萬(wàn)元。但又看到說(shuō)聲卡、音箱都有一定的設(shè)計(jì)余度，一般聲卡都可以保證低到1HZ，并且音箱也允許接收不到這些信號(hào)并播放出來(lái)。、低音炮的頻率響應(yīng)和低音炮的

18、擺位以及所處空間有直接的原因，接受次聲信號(hào)可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。第二種方案采用STC89C52單片機(jī)，MCS-51就是將具有存儲(chǔ)程序、處理數(shù)據(jù)以及與外設(shè)交換信息的功能電路集成在一塊芯片中，并符合一定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)而構(gòu)成的單片機(jī)。單片機(jī)具有體積小、重量輕、耗能省、價(jià)格低、可靠性高和通用靈活等優(yōu)點(diǎn)，使用MCS-51可以很簡(jiǎn)單地控制次聲波信號(hào)的各種幅頻特性，硬件電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，此方案設(shè)計(jì)的次聲信號(hào)發(fā)生器體積小，價(jià)格便宜，耗電少，便于攜帶，由STC89C52單片機(jī)所產(chǎn)生的次聲波頻率精度較高，值得在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)一步推廣和擴(kuò)充。兩種方案對(duì)比之下我們選擇第二種方案第二種敘述更詳細(xì)點(diǎn)，突出優(yōu)點(diǎn)。第四節(jié) 本章小結(jié)本章主要介紹了

19、這次設(shè)計(jì)選擇的兩種方案，在對(duì)兩種方案進(jìn)行對(duì)比之后，發(fā)現(xiàn)使用單片機(jī)這種方案的可行性更高一點(diǎn)，因?yàn)檫x擇這種方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 單片機(jī)的選取第一節(jié) 單片機(jī)的發(fā)展歷史及趨勢(shì)單片機(jī)出現(xiàn)的歷史并不長(zhǎng)，但發(fā)展十分迅猛。它的產(chǎn)生與發(fā)展和微處理器的產(chǎn)生和發(fā)展大體相同，自1971年Intel公司首先推出4位微處理器以來(lái)，它的發(fā)展到目前為止大致可分為4個(gè)階段：?jiǎn)纹瑱C(jī)發(fā)展的初級(jí)階段（20世紀(jì)70年代初70年代中期）。低性能單片機(jī)階段（20世紀(jì)70年代中期80年代初期）。高性能單片機(jī)階段（20世紀(jì)80年代初期90年代初期）。8位單片機(jī)鞏固發(fā)展階段及16位、32位單片機(jī)不斷推出階段（20世紀(jì)90年代至今）。此階段單片機(jī)在集成

20、度、功能、速度、可靠性、應(yīng)用領(lǐng)域等方面向更高水平發(fā)展。如：CPU的位數(shù)有8位、16位、32位，而結(jié)構(gòu)上采用雙CPU結(jié)構(gòu)或內(nèi)部流水線(xiàn)結(jié)構(gòu)，以提高處理能力和運(yùn)算速度；時(shí)鐘頻率高達(dá)20MHz甚至更高，使指令執(zhí)行速度相對(duì)加快；提高新型的串口總線(xiàn)結(jié)構(gòu)，為系統(tǒng)的擴(kuò)展和配置打下了良好的基礎(chǔ)；增加新的特殊功能部件，如監(jiān)視定時(shí)器WDT、DMA傳輸、PWM輸出、可編程計(jì)數(shù)陣列PCA、調(diào)制解調(diào)器、通信控制器、浮點(diǎn)運(yùn)算單元等；半導(dǎo)體制造工藝的不斷進(jìn)步，使芯片向高集成度、低功耗方向發(fā)展。此階段單片機(jī)內(nèi)集成的功能越來(lái)越強(qiáng)大，并朝著片上系統(tǒng)方向發(fā)展，單片機(jī)在大量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理、高級(jí)通信系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理、復(fù)雜工業(yè)過(guò)程控制、

21、高級(jí)機(jī)器人以及局域網(wǎng)等各方面得到大量應(yīng)用。隨著技術(shù)的進(jìn)步，早期的8位中、低檔單片機(jī)逐漸被淘汰，但8位單片機(jī)并沒(méi)有消失，尤其是51系列單片機(jī)不僅沒(méi)有消失，反而還呈現(xiàn)快速發(fā)展的趨勢(shì)。目前，單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，將進(jìn)一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價(jià)格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個(gè)方向發(fā)展。第二節(jié) 單片機(jī)的選取現(xiàn)在市面上最多的有兩種類(lèi)型的單片機(jī)，STC和AT。他們兩種都是51系列單片機(jī)，都支持ISP在線(xiàn)編程功能。但是兩種單片機(jī)內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)不一樣，如AT89C51和STC89C51，內(nèi)部硬件資源不一樣，相比之下，一般STC的同類(lèi)型的單片機(jī)資源比AT的多，執(zhí)行速度也快。STC

22、單片機(jī)有以下優(yōu)點(diǎn)、加密性強(qiáng),很難解密或破解,解密費(fèi)用很高、國(guó)內(nèi)能解密的人少,一般的仿制者望而退步. 超強(qiáng)抗干擾。、超低功耗。、在系統(tǒng)可編程,無(wú)需編程器,可遠(yuǎn)程升級(jí)。、有效降低外部電磁輻射。在這里我們選用STC89C52單片機(jī)作為這次設(shè)計(jì)的單片機(jī)，下面將對(duì)STC89C52單片機(jī)進(jìn)行講解。第三節(jié) STC89C52單片機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介STC89C52的基本特性1. 核心處理單元：8k字節(jié)FLASH ，1028字節(jié)RAM，布爾處理器，全靜態(tài)操作12 時(shí)鐘操作，可選6個(gè)時(shí)鐘（通過(guò)軟件或并行編程器）。2. 存儲(chǔ)器尋址范圍：64K 字節(jié)ROM 和64K 字節(jié)RAM。3. 電源控制模式：時(shí)鐘可停止和恢復(fù)、空閑模式、

23、掉電模式。4. 兩個(gè)工作頻率范圍：6時(shí)鐘模式時(shí)為0到20MHz，12時(shí)鐘模式時(shí)為0到33MHz。5. 封裝形式：LQFP, PLCC或DIP封裝。6. 其他特性：雙數(shù)據(jù)指針、3 個(gè)加密位、4 個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)、6 個(gè)中斷源、4 個(gè)8 位I/O 口、全雙工增強(qiáng)型UART、幀數(shù)據(jù)錯(cuò)誤檢測(cè)、自動(dòng)地址識(shí)別、3 個(gè)16 位定時(shí)/計(jì)數(shù)器T0 T1 標(biāo)準(zhǔn)80C51 和增加的T2 捕獲和比較、可編程時(shí)鐘輸出、異步端口復(fù)位、掉電模式可通過(guò)外部中斷喚醒16。STC89C52單片機(jī)的外部引腳介紹STC89C52單片機(jī)的外部引腳的排列及名稱(chēng)如圖3.1所示：圖3.1 STC89C52單片機(jī)的外部引腳單片機(jī)的各管腳功能如表3

24、-1名稱(chēng)管腳號(hào)類(lèi)型名稱(chēng)和功能表格需要按圖一樣標(biāo)記，如表1-1，記得“表尾”。另外圖標(biāo)的類(lèi)別字號(hào)加粗。Vss20I地Vcc40I電源：提供掉電空閑正常工作電壓P0.0-0.739-32I/OP0 口 ：P0 口是開(kāi)漏雙向口，可以寫(xiě)為1 使其狀態(tài)為懸浮用作高阻輸入。P0 也可以在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器時(shí)作地址的低字節(jié),在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)作數(shù)據(jù)總線(xiàn)，此時(shí)通過(guò)內(nèi)部強(qiáng)上拉輸出1P1.0-1.71-8I/OP1 口： P1 口是帶內(nèi)部上拉的雙向I/O 口，向P1 口寫(xiě)入1時(shí)，P1 口被內(nèi)部上拉為高電平，可用作輸入口。當(dāng)作為輸入腳時(shí)，被外部拉低的P1 口會(huì)因?yàn)閮?nèi)部上拉而輸出電流(見(jiàn)DC 電氣特性) 。P1

25、口第2 功能：T2(P1.0)： 定時(shí)/計(jì)數(shù)器2 的外部計(jì)數(shù)輸入/時(shí)鐘輸出(見(jiàn)可編程輸出)T2EX(P1.1)： 定時(shí)/計(jì)數(shù)器2 重裝載/捕捉/方向控制P2.0-2.721-28I/OP2 口： P2 口是帶內(nèi)部上拉的雙向I/O 口,向P2 口寫(xiě)入1時(shí),P2 口被內(nèi)部上拉為高電平,可用作輸入口.當(dāng)作為輸入腳時(shí),被外部拉低的P2 口會(huì)因?yàn)閮?nèi)部上拉而輸出電流(見(jiàn)DC 電氣特性). 在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器和外部數(shù)據(jù)時(shí),分別作為地址高位字節(jié)和16 位地址(MOVX DPTR),此時(shí)通過(guò)內(nèi)部強(qiáng)上拉傳送1. 當(dāng)使用8 位尋址方式(MOVRi)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí),P2 口發(fā)送P2 特殊功能寄存器的內(nèi)容P3.

26、0-3.710-17I/OP3 口:P3 口是帶內(nèi)部上拉的雙向I/O 口。向P3 口寫(xiě)入1時(shí)，P3 口被內(nèi)部上拉為高電平，可用作輸入口。當(dāng)作為輸入腳時(shí)被外部拉低的P3 口會(huì)因?yàn)閮?nèi)部上拉而輸出電流(見(jiàn)DC 電氣特性)， P3 口還具有以下特殊功能：RxD(P3.0):串行輸入口TxD(P3.1):串行輸出口INT0(P3.2):外部中斷0INT1(P3.3):外部中斷T0(P3.4):定時(shí)器0 外部輸入T1(P3.5):定時(shí)器1 外部輸入WR(P3.6):外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)信號(hào)RD(P3.7):外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀信號(hào)RST9I復(fù)位: 當(dāng)晶振在運(yùn)行中只要復(fù)位管腳出現(xiàn)2 個(gè)機(jī)器周期高電平即可復(fù)位。內(nèi)部有

27、擴(kuò)散電阻連接到Vss ，僅需要外接一個(gè)電容到Vcc 即可實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位ALE30O地址鎖存使能： 在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，輸出脈沖鎖存地址的低字節(jié)，在正常情況下，ALE 輸出信號(hào)恒定為1/6 振蕩頻率。并可用作外部時(shí)鐘或定時(shí)，注意每次訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)時(shí)一個(gè)ALE 脈沖將被忽略。ALE 可以通過(guò)置位SFR 的auxlilary.0 禁止，置位后ALE 只能在執(zhí)行MOVX 指令時(shí)被激活PSEN29O程序存儲(chǔ)使能:當(dāng)執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器代碼時(shí),PSEN 每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次.在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)PSEN無(wú)效,訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器時(shí)PSEN 無(wú)效EA/Vpp31I外部尋址使能/編程電壓:在訪問(wèn)整個(gè)外部程序存儲(chǔ)器

28、時(shí)EA 必須外部置低,如果EA 為高時(shí)將執(zhí)行內(nèi)部程序,除非程序計(jì)數(shù)器包含大于片內(nèi)FLASH 的地址.該引腳在對(duì)FLASH 編程時(shí)5V/12V 編程電壓(Vpp) 如果保密位1 已編程EA 在復(fù)位時(shí)由內(nèi)部鎖存XTAL119I晶體1: 反相振蕩放大器輸入和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路輸入XTAL218O晶體2: 反相振蕩放大器輸出第四節(jié) 本章小結(jié)本章第一節(jié)主要介紹了單片機(jī)的發(fā)展歷史及未來(lái)趨勢(shì)，讓我們對(duì)單片機(jī)有了一個(gè)初步的了解。第二節(jié)介紹了市面上有哪幾種單片機(jī)，并對(duì)起進(jìn)行選擇，第三節(jié)比較詳細(xì)地描述了STC89C52單片機(jī)的結(jié)構(gòu)特性及引腳功能，為電路的設(shè)計(jì)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)第一節(jié) 系統(tǒng)總體框圖本設(shè)計(jì)總

29、體框圖如圖4.1所示：圖4.1 系統(tǒng)框圖系統(tǒng)總體款圖主要包括以下幾個(gè)部分：?jiǎn)纹瑱C(jī)部分：本設(shè)計(jì)選用STC89C52單片機(jī)作為控制核心。DA轉(zhuǎn)換部分：本設(shè)計(jì)采用1塊DAC0832芯片基準(zhǔn)電壓部分：D/A的5V基準(zhǔn)電壓有現(xiàn)成的電源。顯示部分：本設(shè)計(jì)采用LCD1602來(lái)顯示波形的類(lèi)型、占空比的大小、頻率的大小。鍵盤(pán)部分：本設(shè)計(jì)采用5個(gè)獨(dú)立按鍵來(lái)控制波形類(lèi)型的選擇、占空比大小的改變及頻率大小的改變。第二節(jié) 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)單片機(jī)的最小系統(tǒng)如圖4.2圖4.2 單片機(jī)的最小系統(tǒng)最小工作系統(tǒng)包括如下幾部分：1、 電源： 單片機(jī)使用的是5V電源，其中正極接40引腳（Vcc），負(fù)極接20引腳（GND）。2、 振

30、蕩電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)是一種時(shí)序電路，必須提供脈沖信號(hào)才能正常工作，在單片機(jī)內(nèi)部已經(jīng)集成了振蕩器；使用晶體振蕩器，接18（XTAL2）、19（XTAL1）腳。只要買(mǎi)來(lái)晶振、電容，按圖接上即可。3、 復(fù)位引腳：按圖中畫(huà)法連好9腳（RST），單片機(jī)即可上電初始化。復(fù)位電路的工作原理是：通電時(shí)，電容兩端相當(dāng)于是短路，于是RST引腳上為高電平，然后電源通過(guò)電阻對(duì)電容充電，RST端電壓慢慢下降，降到一定程度，即為低電平，時(shí)間不少于5ms。復(fù)位后單片機(jī)才開(kāi)始正常工作。4、 EA引腳：31引腳一般接到正電源端。第三節(jié) 8位DA轉(zhuǎn)換器DAC0832DAC0832的引腳圖及內(nèi)部結(jié)構(gòu)本設(shè)計(jì)采用DAC0832轉(zhuǎn)換芯片。DA

31、C0832是雙列直插式8位D/A轉(zhuǎn)換器。能完成數(shù)字量輸入到模擬量(電流)輸出的轉(zhuǎn)換。圖4.3和圖4.4分別為DAC0832的引腳圖和內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。其主要參數(shù)如下：分辨率為8位，轉(zhuǎn)換時(shí)間為1s，滿(mǎn)量程誤差為1LSB，參考電壓為(+10-10)V，供電電源為(+5+15)V，邏輯電平輸入與TTL兼容。從圖4.3中可見(jiàn)，在DAC0832中有兩級(jí)鎖存器，第一級(jí)鎖存器稱(chēng)為輸入寄存器，它的允許鎖存信號(hào)為ILE，第二級(jí)鎖存器稱(chēng)為DAC寄存器，它的鎖存信號(hào)也稱(chēng)為通道控制信號(hào) /XFER17。圖4.3中，當(dāng)ILE為高電平，片選信號(hào) /CS 和寫(xiě)信號(hào) /WR1為低電平時(shí)，輸入寄存器控制信號(hào)為1，這種情況下，輸入寄存

32、器的輸出隨輸入而變化。此后，當(dāng) /WR1由低電平變高時(shí)，控制信號(hào)成為低電平，此時(shí)，數(shù)據(jù)被鎖存到輸入寄存器中，這樣輸入寄存器的輸出端不再隨外部數(shù)據(jù)DB的變化而變化18。對(duì)第二級(jí)鎖存來(lái)說(shuō)，傳送控制信號(hào) /XFER 和寫(xiě)信號(hào) /WR2同時(shí)為低電平時(shí)，二級(jí)鎖存控制信號(hào)為高電平，8位的DAC寄存器的輸出隨輸入而變化，此后，當(dāng) /WR2由低電平變高時(shí)，控制信號(hào)變?yōu)榈碗娖剑谑菍⑤斎爰拇嫫鞯男畔㈡i存到DAC寄存器中。D/A0832的引腳圖如圖4.3所示圖4.3 DAC0832的引腳圖圖4.3中其余各引腳的功能定義如下：1、DI7DI0 ：8位的數(shù)據(jù)輸入端，DI7為最高位。2、IOUT1 ：模擬電流輸出端1，

33、當(dāng)DAC寄存器中數(shù)據(jù)全為1時(shí)，輸出電流最大，當(dāng) DAC寄存器中數(shù)據(jù)全為0時(shí)，輸出電流為0。3、IOUT2 ：模擬電流輸出端2， IOUT2與IOUT1的和為一個(gè)常數(shù)，即IOUT1IOUT2常數(shù)。4、RFB ：反饋電阻引出端，DAC0832內(nèi)部已經(jīng)有反饋電阻，所以 RFB端可以直接接到外部運(yùn)算放大器的輸出端，這樣相當(dāng)于將一個(gè)反饋電阻接在運(yùn)算放大器的輸出端和輸入端之間。5、VREF ：參考電壓輸入端，此端可接一個(gè)正電壓，也可接一個(gè)負(fù)電壓，它決定0至255的數(shù)字量轉(zhuǎn)化出來(lái)的模擬量電壓值的幅度，VREF范圍為(+10-10)V。VREF端與D/A內(nèi)部T形電阻網(wǎng)絡(luò)相連。6、Vcc ：芯片供電電壓，范圍為

34、(+5 15)V。7、AGND ：模擬量地，即模擬電路接地端。8、DGND ：數(shù)字量地DAC0832內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖4.4所示 圖4.4 DAC0832內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖DAC0832的工作方式DAC0832可處于三種不同的工作方式：（1）直通方式 ：當(dāng)ILE接高電平，CS、WR1、WR2和XFER都接數(shù)字地時(shí)，DAC處于直通方式，8位數(shù)字量一旦到達(dá)DI7DI0輸入端，就立即加到8位D/A轉(zhuǎn)換器，被轉(zhuǎn)換成模擬量。例如在構(gòu)成波形發(fā)生器的場(chǎng)合，就要用到這種方式，即把要產(chǎn)生基本波形的數(shù)據(jù)存在ROM中，連續(xù)取出送到DAC去轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。（2）單緩沖方式 ：只要把兩個(gè)寄存器中的任何一個(gè)接成直通方式，而用另一個(gè)鎖

35、存器數(shù)據(jù)，DAC就可處于單緩沖工作方式。一般的做法是將WR2和XFER都接地，使DAC寄存器處于直通方式，另外把ILE接高電平，CS接端口地址譯碼信號(hào)，WR1接CPU的WR信號(hào)，這樣就可以通過(guò)一條MOVX指令，選中該端口，使CS和WR1有效，啟動(dòng)D/A轉(zhuǎn)換。（3）雙緩沖方式 ：主要在以下兩種情況下需要用雙緩沖方式的D/A轉(zhuǎn)換。需在程序的控制下，先把轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)輸入輸入緩存器，然后在某個(gè)時(shí)刻再啟動(dòng)D/A轉(zhuǎn)換。這樣，可先選中CS端口，把數(shù)據(jù)寫(xiě)入輸入寄存器；再選中XFER端口，把輸入寄存器內(nèi)容寫(xiě)入DAC寄存器，實(shí)現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換。在需要同步進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換的多路DAC系統(tǒng)中，采用雙緩沖方式，可以在不同的時(shí)刻

36、把要轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)打入各DAC的輸入寄存器，然后由一個(gè)轉(zhuǎn)換命令同時(shí)啟動(dòng)多個(gè)DAC轉(zhuǎn)換。先用3條輸出指令選擇3個(gè)端口，分別將數(shù)據(jù)寫(xiě)入各DAC的輸入寄存器，當(dāng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒后，再執(zhí)行一次寫(xiě)操作，使XFER變低同時(shí)選通3個(gè)D/A的DAC寄存器，實(shí)現(xiàn)同步轉(zhuǎn)換19。DAC0832與放大電路的電路圖如圖4.5所示圖4.5 DAC0832與放大電路的電路圖第四節(jié) 系統(tǒng)顯示功能設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用LCD1602來(lái)顯示波形的類(lèi)型、幅值及頻率。LCD1602液晶顯示模塊，它可以顯示兩行，每行16個(gè)字符，采用單+5V電源供電，外圍電路配置簡(jiǎn)單。LCD1602管腳如圖4.6所示：圖4.6 LCD1602芯片管腳圖LCD接口管腳

37、功能表4-1引腳號(hào)符號(hào)狀態(tài)功能1Vss電源地2Vdd電源+5V3V0對(duì)比度控制端4RS輸入寄存器選擇5R/W輸入讀、寫(xiě)操作6E輸入使能信號(hào)7DB0三態(tài)數(shù)據(jù)總線(xiàn)（LSB）8DB三態(tài)數(shù)據(jù)總線(xiàn)9DB三態(tài)數(shù)據(jù)總線(xiàn)10DB三態(tài)數(shù)據(jù)總線(xiàn)11DB三態(tài)數(shù)據(jù)總線(xiàn)12DB三態(tài)數(shù)據(jù)總線(xiàn)13DB三態(tài)數(shù)據(jù)總線(xiàn)14DB三態(tài)數(shù)據(jù)總線(xiàn)（MSB）15LEDA輸入背光+5V16LEDK輸入背地光LCD1602主要管腳介紹：V0：液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生鬼影，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。RS：寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器；低電平時(shí)選擇指令寄存器。R/W：讀寫(xiě)信號(hào)線(xiàn)，高電

38、平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫(xiě)操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可以寫(xiě)入指令或者顯示地址；當(dāng)RS為高電平R/W為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫(xiě)入數(shù)據(jù)。E：使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行指令。LCD1602控制指令： LCD1602有11個(gè)控制指令，如下表4-2所示：指令功能清屏清DDRAM和AC值歸位AC=0，光標(biāo)、畫(huà)面回HOME位輸入方式設(shè)置設(shè)置光標(biāo)、畫(huà)面移動(dòng)方式顯示開(kāi)關(guān)控制設(shè)置顯示、光標(biāo)及閃爍開(kāi)、關(guān)光標(biāo)、畫(huà)面位移光標(biāo)、畫(huà)面移動(dòng)，不影響DDRAM功能設(shè)置工作方式設(shè)置（）CGRAM地址設(shè)置設(shè)置CGRAM地址。A5A0=03FHDDRAM地址設(shè)置DDRAM地址設(shè)置讀BF及AC值

39、讀忙標(biāo)志BF值呵地址計(jì)時(shí)器AC值寫(xiě)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)寫(xiě)入DDRAM或CGRAM內(nèi)讀數(shù)據(jù)從DDRRAM或CGRAM清屏RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3 DB2DB1 DB00000000001顯示開(kāi)關(guān)控制RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB00000001DCB功能：設(shè)置顯示、光標(biāo)及閃爍開(kāi)、關(guān)；其中：D表示顯示開(kāi)關(guān)：D=1為開(kāi)，D=0為關(guān)； C表示光標(biāo)開(kāi)關(guān)：C=1為開(kāi)，C=0為關(guān)； B表示閃爍開(kāi)關(guān)：B=1為開(kāi)，B=0為關(guān)。光標(biāo)、畫(huà)面位移RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB0000001S/CR/L*功能：光標(biāo)、畫(huà)面移動(dòng)，不影響DDRAM其中：S/C=1:畫(huà)面

40、平移一個(gè)字符位； S/C=0：光標(biāo)平移一個(gè)字符位； R/L=1：右移；R/L=0：左移。功能設(shè)置RSR/WDB7DB6DB5DB4DB3DB2DB1DB000001DLNF*功能：工作方式設(shè)置（初始化指令）其中：DL=1,8位數(shù)據(jù)接口；DL=0，四位數(shù)據(jù)接口； N=1，兩行顯示；N=0，一行顯示； F=1，5 10點(diǎn)陣字符；F=0，5 7點(diǎn)陣字符。讀寫(xiě)控制時(shí)序讀寫(xiě)控制時(shí)序如下表所示：RSR/WE功能00下降沿寫(xiě)指令代碼01高電平讀忙標(biāo)志和AC碼10下降沿寫(xiě)數(shù)據(jù)11高電平讀數(shù)據(jù)LCD1602與單片機(jī)連接圖如圖4.7下：圖4.7 LCD與單片機(jī)的連接第五節(jié) 系統(tǒng)按鍵功能設(shè)計(jì)此次聲信號(hào)發(fā)生器采用5個(gè)

41、按鍵與LCD1602配合使用來(lái)調(diào)節(jié)輸出信號(hào)的各個(gè)參數(shù)。5個(gè)按鍵分別賦予的意義為：“升高”鍵、“占空比降低”鍵、“頻率升高”鍵、“頻率降低”鍵，“切換波形”鍵。LCD1602上顯示的內(nèi)容如圖4.8所示。圖4.8 LCD1602顯示內(nèi)容示意圖（1） G：M“+”鍵和“”鍵調(diào)節(jié)輸出波形類(lèi)型，改變的是mode 的值（方波 為0，三角波為1，正弦波為2）。（2） G: F“+”鍵和“”鍵調(diào)節(jié)輸出信號(hào)頻率，改變的是定時(shí)器的值。（3） G：A“+”鍵和“”鍵調(diào)節(jié)輸出信號(hào)幅值，改變的是A的值（0.05.0V，步進(jìn)為0.1V）說(shuō)明：按動(dòng)“功能鍵”會(huì)使G的值在0、1、2之間循環(huán)切換。圖4.9為第六節(jié) 本章小結(jié)本章

42、是本文的核心內(nèi)容，其詳細(xì)地介紹了該系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的具體方案，在硬件方面作了比較系統(tǒng)的闡述。包括單片機(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、按鍵的設(shè)計(jì)、液晶顯示模塊的設(shè)計(jì)、D/A轉(zhuǎn)換模塊的設(shè)計(jì)等。 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)，初始化時(shí)輸出的是方波，顯示方波的幅值和頻率。通過(guò)按鍵可以選擇調(diào)節(jié)頻率還是調(diào)節(jié)幅值以及選擇輸出正弦波和三角波。流程圖如圖5.1所示： 流程圖用Word工具畫(huà)，不要看見(jiàn)格子。另外，流程圖內(nèi)容要有開(kāi)始，也要有結(jié)束，中間需要的話(huà)要有反饋（Y/N分別怎樣）。圖5.1 主程序流程圖 子系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)外部中斷0本設(shè)計(jì)采用外部中斷0控制波形類(lèi)型的選擇以及幅值頻率的增加，當(dāng)程序檢測(cè)到外部中斷0時(shí)，

43、執(zhí)行相應(yīng)的操作。其程序流程圖如圖5.2所示：圖5.2 外部中斷0程序流程 外部中斷1本設(shè)計(jì)采用外部中斷1控制波形類(lèi)型的選擇以及幅值頻率的減小，當(dāng)程序檢測(cè)到外部中斷1時(shí)，執(zhí)行相應(yīng)的操作。其程序流程圖如圖5.3所示：圖5.3 外部中斷0程序流程定時(shí)器0本設(shè)計(jì)采用定時(shí)器0來(lái)控制波形頻率的改變，通過(guò)裝初值來(lái)改變定時(shí)從而改變頻率。其流程圖如圖5.4所示：圖5.4 定時(shí)器0程序流程 本章小結(jié)本章詳細(xì)地介紹了該系統(tǒng)的軟件上的設(shè)計(jì)，對(duì)第一節(jié)是軟件上總體的設(shè)計(jì)，第二節(jié)在外部中斷和內(nèi)部中斷以及定時(shí)器的設(shè)計(jì)上做了詳細(xì)的介紹。并畫(huà)出了詳細(xì)的流程圖，使人看的更加清晰明白。 系統(tǒng)功能測(cè)試 系統(tǒng)軟件上的調(diào)試仿真為了證明電路

44、圖沒(méi)有錯(cuò)誤，我們使用porteus軟件對(duì)我們?cè)O(shè)計(jì)的電路圖進(jìn)行仿真，仿真時(shí)的電路圖如圖6.1所示圖6.1 仿真電路圖仿真中我們接一個(gè)示波器對(duì)波形進(jìn)行觀察和調(diào)試，產(chǎn)生4種波形，分別是正弦波、方波、鋸齒波、三角波，這里取正弦波和方波的波形，其波形如圖6.2及6.3所示：圖6.2 仿真產(chǎn)生的正弦波圖6.3 仿真產(chǎn)生的方波如圖6.2和6.3所示，我們得到了所要的波形，說(shuō)明本次設(shè)計(jì)的電路沒(méi)有錯(cuò)。在進(jìn)行仿真的時(shí)候，產(chǎn)生的波形可能會(huì)受到干擾，產(chǎn)生干擾的因素有以下幾個(gè)方面：1、數(shù)據(jù)采集誤差加大。2、控制狀態(tài)失靈。3、數(shù)據(jù)受干擾發(fā)生變化。4、程序運(yùn)行失常。為保證系統(tǒng)可靠工作，必須創(chuàng)造一個(gè)良好的外部環(huán)境采取屏蔽措施

45、、遠(yuǎn)離產(chǎn)生強(qiáng)電場(chǎng)干擾的設(shè)備；加強(qiáng)通風(fēng)以降低環(huán)境溫度；安裝緊固以防振動(dòng)等。 系統(tǒng)硬件的調(diào)試 調(diào)試的過(guò)程和出現(xiàn)的問(wèn)題分析系統(tǒng)的抗干擾是系統(tǒng)可靠性的重要方面這段是什么內(nèi)容？。一個(gè)系統(tǒng)的正確與否，不僅取決于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和方法，同時(shí)還取決于系統(tǒng)的抗干擾措施，不然勢(shì)必會(huì)出現(xiàn)原理正確而系統(tǒng)穩(wěn)定性差，甚至不能實(shí)施，使得耗費(fèi)了大量錢(qián)財(cái)和時(shí)間研制出來(lái)的控制系統(tǒng)成為一種擺設(shè)，電腦變成了“煩惱”。正因如此，抗干擾技術(shù)的研究越來(lái)越引起大家的高度重視。1.系統(tǒng)受到干擾的主要原因和現(xiàn)象 由于單片機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)的工作環(huán)境往往是比較惡劣和復(fù)雜的，其應(yīng)用的可靠性、安全性就成為一個(gè)非常突出的問(wèn)題。單片機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用必須長(zhǎng)期穩(wěn)

46、定、可靠地運(yùn)行，否則將導(dǎo)致控制誤差加大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使系統(tǒng)失靈，甚至造成巨大的損失。 影響單片機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用的可靠、安全運(yùn)行的主要因素是來(lái)自系統(tǒng)內(nèi)部和外部的各種電氣干擾，以及系統(tǒng)結(jié)果設(shè)計(jì)、元器件選擇、安裝、制造工藝和外部環(huán)境條件等。這些因素對(duì)控制系統(tǒng)造成的干擾后果主要表現(xiàn)在下述幾個(gè)方面。 （1）數(shù)據(jù)采集誤差加大。干擾侵入單片機(jī)控制系統(tǒng)測(cè)量單元模擬信號(hào)的輸入通道，疊加在有用信號(hào)之上，會(huì)使數(shù)據(jù)采集誤差加大，特別是當(dāng)傳感器輸出弱信號(hào)時(shí)干擾更加嚴(yán)重。 （2）控制狀態(tài)失靈。微機(jī)輸出的控制信號(hào)常依賴(lài)某些條件的狀態(tài)輸入信號(hào)和這些信號(hào)的邏邏輯處理結(jié)果。若這些輸入的狀態(tài)信號(hào)受到干擾，引入虛假狀態(tài)信號(hào)，將導(dǎo)致輸出控制

47、誤差加大，甚至控制失常。 （3）數(shù)據(jù)受干擾發(fā)生變化。單片機(jī)控制系統(tǒng)中，由于RAM存儲(chǔ)器是可以讀/寫(xiě)的，故在干擾的侵害下，RAM中的數(shù)據(jù)有可能被竄改。在單片微機(jī)系統(tǒng)中，程序及表格、常數(shù)存于程序存儲(chǔ)器中，避免了這些數(shù)據(jù)受到干擾破壞，但對(duì)于內(nèi)RAM、外擴(kuò)RAM中的數(shù)據(jù)都有可能受到外界干擾而變化。根據(jù)干擾竄入的途徑、受干擾數(shù)據(jù)的性質(zhì)不同，系統(tǒng)受損壞的情況也不同有的造成數(shù)據(jù)誤差有的使控制失靈，有的改變程序狀態(tài)，有的改變某些部件（如定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，串行口等）的工作狀態(tài)等。 （4）程序運(yùn)行失常。單片機(jī)控制系統(tǒng)中程序計(jì)數(shù)器的正常工作，是系統(tǒng)維持程序正常運(yùn)行的關(guān)鍵所在。如果外界干擾導(dǎo)致計(jì)數(shù)器的值改變，破壞了程序的正常運(yùn)行。由于受到干擾后計(jì)數(shù)器的值是隨機(jī)的，因而導(dǎo)致程序混亂。通常的情況是程序?qū)?zhí)行一系列毫無(wú)意義的指令，最后進(jìn)入死循環(huán)，這將使輸出嚴(yán)重混亂或系統(tǒng)失靈。 2.系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)的分析和方法 單片機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用的可靠性技術(shù)涉及到生產(chǎn)過(guò)程的方方面面，不僅與設(shè)計(jì)、制造、檢檢驗(yàn)、安裝、維護(hù)有關(guān)，還與生產(chǎn)管管理、質(zhì)量監(jiān)控體系、使用人員的專(zhuān)業(yè)水平與素質(zhì)有關(guān)。這里主要是從技術(shù)角度分析提高系統(tǒng)可靠性的最常用方法。導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定的內(nèi)部因素主要有以下三點(diǎn)： （1）元器件本身的性能與可靠性。元器件是組成系統(tǒng)的基本單元，其特性好壞與穩(wěn)定性直接影響整系統(tǒng)性能與可靠性。因此，在可靠性設(shè)計(jì)當(dāng)中，首要的工