簡易波形發(fā)生器

1、任務(wù)書課題:簡易波形發(fā)生器系別:電氣工程系專業(yè):電子信息工程技術(shù)班級 :智能電子102學(xué)生姓名：指導(dǎo)老師：時間 :2012-11-15摘要本系統(tǒng)是基于AT89C52單片機的數(shù)字式低頻信號發(fā)生器。采用AT89C52單片機 作為控制核心，外圉釆用數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換電路（DAC0832）、運放電路（LM324）、按鍵和 8位數(shù)碼管等。通過按鍵控制可產(chǎn)生方波、三角波、正弦波等，同時用數(shù)碼管指示其 對應(yīng)的頻率。其設(shè)計簡單、性能優(yōu)好，可用于多種需要低頻信號的場所，具有一定的 實用性。各種各樣的信號是通信領(lǐng)域的重要組成部分，其中正弦波、三角波和方波等是較 為常見的信號。在科學(xué)研究及教學(xué)實驗中常常需要這兒種信號的

2、發(fā)生裝置。為了實驗、 研究方便，研制一種靈活適用、功能齊全、使用方便的信號源是十分必要的。本文介紹的是利用AT89C52單片機和數(shù)模轉(zhuǎn)換器件DAC0832產(chǎn)生所需不同信 號的低頻信號源，其信號幅度和頻率都是可以按要求控制的。文中簡要介紹了 DAC0832 數(shù)模轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)原理和使用方法，AT89C52的基礎(chǔ)理論，以及與設(shè)計電路有關(guān)的各 種芯片。文中著重介紹了如何利用單片機控制D/A轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生上述信號的硬件電路和 軟件編程。信號頻率幅度也按要求可調(diào)。本次關(guān)于產(chǎn)生不同低頻信號的信號源的設(shè)計方案，不僅在理論和實踐上都能滿足 實驗的要求，而且具有很強的可行性。該信號源的特點是：體積小、價格低廉、性能

3、穩(wěn)定、實現(xiàn)方便、功能齊全。關(guān)鍵詞：AT89C52 DAC0832 LM324 8位數(shù)碼管顯示AbstractWaveform The system is a digital signal generator based on single chip compute匚AT89C52 is used as a control microcontroller core The system is composed by digital/analog comversionDAC0832 imply circuit button and nixie tube .It can generate the s

4、quare triangle and sine wave with nixietube. Te system can be used for a signal soure in the low-frequency signal soure It is very practicalVarious signals are an important part of correspondent area In this area sine wave triangle wave and square wave are common signals. In science research and tea

5、ching experiment we often need the occurrence equipment of these signals. In order to make the experiment and research easier to develop a suitable full functional and easily used signals source is essential. This paper introduces the low frequency sources of different signals that are produced by A

6、T89C52 SCM and DAC0832Its signal range and frequency can be controlled by requirement. This paper briefly introduces the structure principle and usage of DAC0832 the basic theory of AT89C52 and various chips which relevant to design circuit. This paper emphasized how to use SCM to control the hardwa

7、re circuit and software program of Hie signals above which produced by DAC0832.The signal frequency range also can be adjusted by requirement. This signal source design plan concerns on producing different low frequency signals not only meet the request of experiment in theory and in practice but al

8、so have strong feasibility. The trait of this signal source is : small volume low price stable function easily achievable and full function.Keywords : AT89C52DA0832 LM324 8 nixie tube display目錄摘要Abstract第1章緒論1波形發(fā)生器的發(fā)展狀況1.2國內(nèi)外波形發(fā)生器產(chǎn)品比較1.3波形發(fā)生器示意圖1.4課題內(nèi)容與設(shè)計要求第2章硬件電路構(gòu)成2MCS-51單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 2.1內(nèi)部結(jié)構(gòu)概述2.1.2 AT8

9、9C52 單片機2.1.3 CPU 結(jié)構(gòu)2.1.4存儲器和特殊功能寄存器2.2 P0-P3 口結(jié)構(gòu)2.3時鐘電路和復(fù)位電路231時鐘電路2.3.2單片機的復(fù)位狀態(tài)2.4 DAC0832的引腳及功能2.4.1 DAC0832 芯片2.4.2 DAC0832引腳圖和內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2.4.3 DAC0832 特性參數(shù)2.5數(shù)模轉(zhuǎn)換電路2.6 LM324集成運放2.7 8位數(shù)碼管顯示第3章軟件原理3.1上流程圖3.2波形發(fā)生程序第4章系統(tǒng)調(diào)試與測試4.1波形發(fā)生器的調(diào)試-4-4.2遇到的問題及解決方法4.3三角波仿真圖4.4方波仿真圖4.5正弦波仿真圖第5章總結(jié)致謝參考文獻附錄-5-第1章緒論波形發(fā)生器也

10、稱函數(shù)發(fā)生器，作為實驗信號源，是現(xiàn)今各種電子電路實驗設(shè)計應(yīng) 用中必不可少的儀器設(shè)備之一。H前，市場上常見的波形發(fā)生器多為純硬件的搭接而 成，且波形種類有限，多為鋸齒波，正弦波，方波，三角波等波形。信號發(fā)生器作為 一種常見的應(yīng)用電子儀器設(shè)備，傳統(tǒng)的可以完全山硬件電路搭接而成，如采用555振 蕩電路發(fā)生正弦波、三角波和方波的電路便是可取的路經(jīng)之一，不用依靠單片機。但 是這種電路存在波形質(zhì)量差，控制難，可調(diào)范圉小，電路復(fù)雜和體積大等缺點。在科 學(xué)研究和生產(chǎn)實踐中，如工業(yè)過程控制，生物醫(yī)學(xué)，地震模擬機械振動等領(lǐng)域常常要 用到低頻信號源。而山硬件電路構(gòu)成的低頻信號其性能難以令人滿意，而且山于低頻 信號源

11、所需的RC很大；大電阻，大電容在制作上有困難，參數(shù)的精度亦難以保證； 體積大，漏電，損耗顯著更是致命的弱點。一旦工作需求功能有增加，則電路復(fù)朵程 度會大大增加。1.波形發(fā)生器概述在電子工程、通信工程、自動控制、遙測控制、測量儀器、儀表和計算機等技術(shù)領(lǐng) 域，經(jīng)常需要用到各種各樣的信號波形發(fā)生器。隨著集成電路的迅速發(fā)展，用集成電 路可很方便地構(gòu)成各種信號波形發(fā)生器。用集成電路實現(xiàn)的信號波形發(fā)生器與其它信 號波形發(fā)生器相比，其波形質(zhì)量、幅度和頻率穩(wěn)定性等性能指標，都有了很大的提高。1.1波形發(fā)生器的發(fā)展狀況波形發(fā)生器是能夠產(chǎn)生大量的標準信號和用戶定義信號，并保證高精度、高穩(wěn)定 性、可重復(fù)性和易操作性

12、的電子儀器。函數(shù)波形發(fā)生器具有連續(xù)的相位變換、和頻率 穩(wěn)定性等優(yōu)點，不僅可以模擬各種復(fù)雜信號，還可對頻率、幅值、相移、波形進行動 態(tài)、及時的控制，并能夠與其它儀器進行通訊，組成自動測試系統(tǒng)，因此被廣泛用于 自動控制系統(tǒng)、震動激勵、通訊和儀器儀表領(lǐng)域。在70年代前，信號發(fā)生器主要有兩類：正弦波和脈沖波，而函數(shù)發(fā)生器介于兩 類之間，能夠提供正弦波、余弦波、方波、三角波、上弦波等兒種常用標準波形，產(chǎn) 生其它波形時，需要采用較復(fù)雜的電路和機電結(jié)合的方法。這個時期的波形發(fā)生器多 采用模擬電子技術(shù)，而且模擬器件構(gòu)成的電路存在著尺寸大、價格貴、功耗大等缺點, 并且要產(chǎn)生較為復(fù)雜的信號波形，則電路結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜

13、。同時，主要表現(xiàn)為兩個突出 問題，一是通過電位器的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)輸出頻率的調(diào)節(jié)，因此很難將頻率調(diào)到某一固定 值；二是脈沖的占空比不可調(diào)節(jié)。在70年代后，微處理器的出現(xiàn)，可以利用處理器、A/D和D/A,硬件和軟件使 波形發(fā)生器的功能擴大，產(chǎn)生更加復(fù)雜的波形。這時期的波形發(fā)生器多以軟件為主， 實質(zhì)是采用微處理器對DAC的程序控制，就可以得到各種簡單的波形。90年代末，出現(xiàn)兒種真正高性能、高價格的函數(shù)發(fā)生器、但是HP公司推出了型 號為HP770S的信號模擬裝置系統(tǒng)，它山HP8770A -2-任意波形數(shù)字化和HP1776A波 形發(fā)生軟件組成。HP8770A實際上也只能產(chǎn)生8中波形，而且價格昂貴。不久以后，

14、 Analogic公司推出了型號為Data-2020的多波形合成器,Lecroy公司生產(chǎn)的型號為 9100的任意波形發(fā)生器等。到了二十一世紀，隨著集成電路技術(shù)的高速發(fā)展，出現(xiàn)了多種工作頻率可過GHz 的DDS芯片，同時也推動了函數(shù)波形發(fā)生器的發(fā)展,2003年,Agilent的產(chǎn)品33220A 能夠產(chǎn)生17種波形，最高頻率可達到20M, 2005年的產(chǎn)品N6030A能夠產(chǎn)生高達 500MHz的頻率，采樣的頻率可達1.25GHz。山上面的產(chǎn)品可以看出，函數(shù)波形發(fā)生器發(fā)展很快近兒年來，國際上波形發(fā)生器 技術(shù)發(fā)展主要體現(xiàn)在以下兒個方面：（1）過去山于頻率很低應(yīng)用的范圍比較狹小，輸出波形頻率的提高，使得

15、波形發(fā) 生器能應(yīng)用于越來越廣的領(lǐng)域。波形發(fā)生器軟件的開發(fā)正使波形數(shù)據(jù)的輸入變得更加 方便和容易。波形發(fā)生器通常允許用一系列的點、直線和固定的函數(shù)段把波形數(shù)據(jù)存 入存儲器。同時可以利用一種強有力的數(shù)學(xué)方程輸入方式，復(fù)雜的波形可以山兒個比 較簡單的公式復(fù)合成vf t形式的波形方程的數(shù)學(xué)表達式產(chǎn)生。從而促進了函數(shù)波形 發(fā)生器向任意波形發(fā)生器的發(fā)展，各種計算機語言的飛速發(fā)展也對任意波形發(fā)生器軟 件技術(shù)起到了推動作用。H前可以利用可視化編程語言如Visual Basic Visual C等 等編寫任意波形發(fā)生器的軟面板，這樣允許從計算機顯示屏上輸入任意波形，來實現(xiàn) 波形的輸入。（2）與VXI資源結(jié)合。前

16、，波形發(fā)生器山獨立的臺式儀器和適用于個人計算 機的插卡以及新近開發(fā)的VXI模塊。山于VXI總線的逐漸成熟和對測量儀器的高要 求，在很多領(lǐng)域需要使用VXI系統(tǒng)測量產(chǎn)生復(fù)雜的波形，VXI的系統(tǒng)資源提供了明顯 的優(yōu)越性，但由于開發(fā)VXI模塊的周期長，而且需要專門的VXI機箱的配套使用， 使得波形發(fā)生器VXI模塊僅限于航空、軍事及國防等大型領(lǐng)域。在民用方面，VXI模 塊遠遠不如臺式儀器更為方便。（3）隨著信息技術(shù)蓬勃發(fā)展，臺式儀器在走了一段下坡路之后，乂重新繁榮起來。 不過現(xiàn)在新的臺式儀器的形態(tài)，和兒年前的己有很-3-大的不同。這些新一代臺式儀 器具有多種特性，可以執(zhí)行多種功能。而且外形尺寸與價格，都

17、比過去的類似產(chǎn)品減-7- 少了一半。1.2國內(nèi)外波形發(fā)生器產(chǎn)品比較早在1978年，由美國Wavetek公司和H本東亞電波工業(yè)公司公布了最高取樣頻 率為5MHz ,可以形成256點存儲長度波形數(shù)據(jù)，垂直分辨率為8bit,主要用于振 動、醫(yī)療、材料等領(lǐng)域的第一代高性能信號源，經(jīng)過將近30年的發(fā)展，伴隨著電子 元器件、電路、及生產(chǎn)設(shè)備的高速化、高集成化，波形發(fā)生器的性能有了飛速的提高。 變得操作越來越簡單而輸出波形的能力越來越強。波形操作方法的好壞，是山波形發(fā) 生器控制軟件質(zhì)量保證的，編輯功能增加的越多，波形形成的操作性越好。純硬件設(shè)訃法功能較單一，波形改變困難、控制的靈活性不夠，不具備智能性， 其

18、中山運算放大器加分立元件組成的波形發(fā)生器，除在學(xué)生實驗訓(xùn)練中使用外，基本 不被采用。純軟件設(shè)計法實現(xiàn)簡單，程序改變及功能升級靈活，但實現(xiàn)的波形精度及 響應(yīng)速度不如硬件法高。純軟件法主要適用于對波形精度、響應(yīng)速度要求不是很高的 場合。相比之下，軟硬件結(jié)合的方法可以設(shè)訃出性能最優(yōu)、功能擴展靈活、控制智能 化的新一代的波形發(fā)生器，可以滿足教學(xué)、科研、工業(yè)生產(chǎn)等各方面對波形發(fā)生器性 能有較高要求的應(yīng)用場合。綜合以上兒種設(shè)計方案，本設(shè)計采用方案三的方法一軟硬 件設(shè)計法。其方案能夠產(chǎn)生很好的波形，也易實現(xiàn)。12課題內(nèi)容與設(shè)計要求1. 2.1課題內(nèi)容設(shè)計一個簡易信號發(fā)生器，至少能輸出正弦波、方波、三角波波形

19、，還可以輸出 任意波形。1.2.2設(shè)計任務(wù)要求（1）能夠輸出方波、三角波、正弦波（2）通過單片機按鍵選擇波形的類型（3）能夠通過按鍵修改其波形頻率（4）輸出波形幅度為0-5V1.2.3設(shè)計方案選擇：純硬件設(shè)訃法功能較單一，波形和參數(shù)改變困難、控制的靈活性不夠，不具備智 能性，其中由運算放大器加分立元件組成的波形發(fā)生器，除在學(xué)生實驗訓(xùn)練中使用外, 基本不被采用。純軟件設(shè)汁法實現(xiàn)簡單，程序改變及功能升級靈活，但實現(xiàn)的波形精 度及響應(yīng)速度不如碩件法高。純軟件法主要適用于對波形精度、響應(yīng)速度要求不是很 高的場合。但是軟硬件相結(jié)合起來，既能夠?qū)崿F(xiàn)在軟件上的控制，乂可以解決做到硬 件不方便的控制作用，我們

20、可以用軟件控制波形的特征，硬件作為傳送的橋梁、所以、 相比之下，軟硬件結(jié)合的方法可以設(shè)訃出性能最優(yōu)、功能擴展靈活、控制智能化的新 一代的波形發(fā)生器，可以滿足教學(xué)、科研、工業(yè)生產(chǎn)等各方面對波形發(fā)生器性能有較 高要求的應(yīng)用場合。綜合以上兒種設(shè)計方案，本設(shè)計采用方案三的方法,用軟硬件相結(jié) 合的辦法實現(xiàn)這一設(shè)計的方案。1.2.4方案任務(wù)實施：本電路采用AT89C52單片機作為信號發(fā)生器的控制單元，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片將數(shù) 字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號，就能夠?qū)纹瑱C產(chǎn)生方波、三角波、正弦波等任意波形進行 輸出；電路控制方便，波形和參數(shù)修改簡單，就只需要在對其程序上做改動。第2章硬件電路的構(gòu)成波形的產(chǎn)生是通過AT8

21、9S52單片機執(zhí)行某一波形發(fā)生程序，向D/A轉(zhuǎn)換器的輸 入端按一定的規(guī)律發(fā)生數(shù)據(jù)，從而在D/A轉(zhuǎn)換電路的輸出端得到相應(yīng)的電壓波形。2.1波形發(fā)生器硬件示意圖圖1.1軟硬件結(jié)合的波形發(fā)生器示意圖-9-2.2 MCS-51單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)2. 2.1內(nèi)部結(jié)構(gòu)概述典型的MCS-51單片機芯片集成了以下兒個基本組成部分。（1）個8位的CPU（2）128B或256B單元內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器（RAM）（3）4KB或8KB片內(nèi)程序存儲器（ROM或EPROM）（4）4個8位并行I/O接口 POP3o（5）兩個定時/計數(shù)器。（6）5個中斷源的中斷管理控制系統(tǒng)。（7）一個全雙工串行I/O 口 UART （通用異步接收、發(fā)

22、送器）（8）一個片內(nèi)振蕩器和時鐘產(chǎn)生電路。2. 2. 2 AT89C52 單片機AT89C52是一個低電壓，高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù) 擦寫的Flash只讀程序存儲器和256 bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM）,器件 采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)， 片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元,AT89C52單片機在電子行業(yè)中有著 廣泛的應(yīng)用。P1.0匚P1.1匚P1.2匚R1.3匚P1.4匚P1.5匚P1.6匚P1.7匚RST匚(RXD)P3.0(TXD)P3.1匚(INTO)P3.2匚(I N T1 )

23、P3.3匚(TO)P3.4匚(T1)P3.5匚(WTT)P3.6匚(FIT)P3.7匚XTAL2 匚XTAL1 匚GND匚0 12234567 891110987654 321094333333 33332vccPO.O (ADO) P0.1 (AD1 P0.2 (AD2 P0.3 (AD3 P0.4 (AD4 P0.5 (AD5) P0.6 (AD6) PQ7 (AD7 TT/VPP ALE/PRT)P5EN3456789011111112876543212222 2 2226 5 4 3 2 10 2 2 2 2 2 2 2 p p p p p p P(A 15) (A14) (A13)

24、(A 12) (A11) (A10) (A9) (A8)S 2.2 AT89C52單片機芯片引腳圖主要功能特性1、兼容MCS51指令系統(tǒng)2、8k可反復(fù)擦寫（大于1000次）Flash ROM：3、32個雙向I/O 口；4、256x8bit 內(nèi)部 RAM；5、3個16位可編程定時/計數(shù)器中斷;6、時鐘頻率0-24MHZ；7、2個串行中斷，可編程UART串行通道；8、2個外部中斷源，共8個中斷源；9、2個讀寫中斷口線，3級加密位；10、低功耗空閑和掉電模式，軟件設(shè)置睡眠和喚醒功能；11、有PDIP、PQFP、TQFP及PLCC等幾種封裝形式,以適應(yīng)不同產(chǎn)品的需求。（1）管腳說明VCC：供電電壓。G

25、ND：接地。P0 口： P0 口為一個8位漏級開路雙向I/O 口，每腳可吸收8TTL門電流。當 P1 口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它 可以被定義為數(shù)據(jù)/ 89C52引腳圖地址的低八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼 輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1 口： P1 口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O 口，P1 口緩沖器能接收 輸出4TTL fl電流。P1 口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1 口被外部 下拉為低電平時，將輸出電流，這是曲于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時， P1 口

26、作為第八位地址接收。P2 口： P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口，P2 口緩沖器可接收，輸 出4個TTL門電流，當P2 口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。 并因此作為輸入時，P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是山于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2 口輸出地址 的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器 進行讀寫時，P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2 口在FLASH編程和校驗時接收高 八位地址信號和控制信號。P3 口： P3 口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/

27、O 口，可接收輸出4個TTL 門電流。當P3 口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入， 由于外部下拉為低電平，P3 口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3 口也可作為AT89C52的一些特殊功能口，如下所示：口管腳備選功能P3. 0 RXD （串行輸入口）P3. 1 TXD （串行輸出口）P3. 2 /INTO （外部中斷0）P3. 3 /INT1 （外部中斷1）P3. 4 T0 （記時器0外部輸入）P3.5 T1 （記時器1外部輸入）P3.6 /WR （外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）P3.7 /RD （外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信

28、號。RST：復(fù)位輸入。當振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位 字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率 周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的l/6o因此它可用作對外部輸出的脈沖 或用于定時LI的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈 沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時，ALE只有在執(zhí)行MOVX, MOVC 指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE 禁止，置位無效。/PS

29、EN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周 期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（OOOOH-FFFFH）,不 管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保 持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程 電源（VPP）oXTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。2.2.3 CPU 結(jié)構(gòu)CPU是單片機的核心部件。它由運算器和控制器等部件

30、組成。1. 運算器運算器以完成二進制的算術(shù)/邏輯運算部件ALU為核心。它可以 對半字節(jié)單字節(jié)等數(shù)據(jù)進行操作。例如，能完成加、減、乘、除、加1、減1、 BCD碼十進制調(diào)整、比較等算術(shù)運算，完成與、或、異或、求反、循環(huán)等邏操作, 操作結(jié)果的狀態(tài)信息送至狀態(tài)寄存器。運算器還包含有一個布爾處理器，用以處 理位操作。它以進位標志位C為累加器，可執(zhí)行置位、復(fù)位、取反、位判斷轉(zhuǎn)移, 可在進位標志位與其他可位尋址的位之間進行位數(shù)據(jù)傳誦等操作，還可以完成進 位標志位與其他可位尋址的位之間進行邏輯與、或操作。2. 程序計數(shù)器PC PC是一個16位的計數(shù)器，用于存放一條要執(zhí)行的指令 地址，尋址范圍為64KB, PC

31、有自動加1功能，即完成了一條指令的執(zhí)行后，其 內(nèi)容自動加1。3. 指令寄存器 指令寄存器用于存放指令代碼。CPU執(zhí)行指令時，曲程序存 儲器中讀取的指令代碼送如指令寄存器，經(jīng)指令譯碼器譯碼后山定時有控制電路 發(fā)出相應(yīng)的控制信號，完成指令功能2.2.4存儲器和特殊功能寄存器存儲器(Memory)是計算機系統(tǒng)中的記憶設(shè)備，用來存放程序和數(shù)據(jù)。計算 機中全部信息，包括輸入的原始數(shù)據(jù)、計算機程序、中間運行結(jié)果和最終運行結(jié) 果都保存在存儲器中。它根據(jù)控制器指定的位置存入和取出信息。特殊功能寄存 器(SFR)的地址范圍為80H、FFH,在MCS-51中，除程序計數(shù)器PC和四個工作寄 存器區(qū)外，其余21個特殊

32、功能寄存器都在這個SFR塊中。2.3 PO P3 口結(jié)構(gòu)P0 口功能：P0具有2個功能。P0可以作為通用10接口使用，PO. 7-P0. 0用于 傳送CPU的輸入輸出數(shù)據(jù)，P1 口功能：僅用于傳遞10輸入輸出數(shù)據(jù)。P2 口功能：P2 口第一功能和上述2組引腳的第一功能相同，也可作為通用10接 口使用；它的第二功能和P0引腳的第二功能相配合，作為地址總線用于輸出片外 存儲器的高八位地址。P3 口功能：P3 口有2個功能，第一個功能與其余三個端口的第一功能相同，第二 個功能作控制用，每個引腳不同。P3. 0RXD串行數(shù)據(jù)接收口P3. 1TXD串行數(shù)據(jù)發(fā)送口P3. 2INTO外中斷0輸入P3. 3I

33、NT1外中斷1輸入P3. 4T0計數(shù)器0計數(shù)輸入P3. 5T1計數(shù)器1計數(shù)輸入P3. 6WR外部RAM寫選通信號-13-P3. 7RD外部RAM讀選通信號2.4時鐘電路和復(fù)位電路單片機的時鐘信號用來提供單片機內(nèi)各種微操作的時間基準，復(fù)位電路則使單片 機的片內(nèi)電路初始化，使單片機從一種確定的狀態(tài)開始運行。2.4.1時鐘電路單片機的時鐘信號通常用兩種電路形式得到：內(nèi)部振蕩和外部振蕩方式。I rC2I 30pf Y1| II)1C3_30pf圖3.1時鐘電路在引腳XTAL1和XTAL2外接晶體振蕩器或陶瓷諧振蕩器，構(gòu)成了內(nèi)部振蕩方式。 山于單片機內(nèi)部有一個高增益反相放大器，當外接晶振后，就構(gòu)成了自積

34、振蕩， 并產(chǎn)生振蕩時鐘脈沖。晶振通常選用6MHZ、12 MHZ或24 MHZ。單片機的時序單位振蕩周期：晶振的振蕩周期，又稱時鐘周期，為最小的時序單位。狀態(tài)周期：振蕩頻率經(jīng)單片機內(nèi)部的二分頻器分頻后提供給片內(nèi)CPU的時鐘周期。 因此一個狀態(tài)周期包含2個振蕩周期。機器周期：一個機器周期山6個狀態(tài)周期12個振蕩周期組成，是計算機執(zhí)行一種 基本操作的時間單位。指令周期：執(zhí)行一條指令所需的時間，一般由4個機器周期組成，依據(jù)指令不 同而不同。2.4.2單片機的復(fù)位狀態(tài)當MCS-51系列單片機的復(fù)位引腳RST出現(xiàn)2個周期以上的高電平時，根據(jù)應(yīng)用的要求, 復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電復(fù)位和上電或開關(guān)復(fù)位

35、。上電復(fù)位要求接通電源 后，自動實現(xiàn)復(fù)位操作。上電或開關(guān)復(fù)位，要求電源接通后，單片機自動復(fù)位，并且 在單片機運行期間，用開關(guān)操作也能使單片機復(fù)位。單片機的復(fù)位操作使單片機進入初始狀態(tài)，其中包括使程序計數(shù)器PC二0000H, 這表明程序從0000H地址單元開始執(zhí)行。單片機冷啟動后，片內(nèi)RAM為隨機值， 運行中的復(fù)位操作不改變片內(nèi)RAM區(qū)中的內(nèi)容，21個特殊功能寄存器復(fù)位后的狀 態(tài)為確定值統(tǒng)復(fù)位是任何微機系統(tǒng)執(zhí)行的第一步，使整個控制芯片回到默認的硬 件狀態(tài)下。51單片機的復(fù)位是山RESET引腳來控制的，此引腳與高電平相接超過 24個振蕩周期后，51單片機即進入芯片內(nèi)部復(fù)位狀態(tài)，而且一直在此狀態(tài)下等

36、待, 知道RESET引腳轉(zhuǎn)為低電平后，才檢查EA引腳是高電平或低電平，若為高電平則 執(zhí)行芯片內(nèi)部的程序代碼，若為低電平則執(zhí)行外部程序。51單片機在系統(tǒng)復(fù)位時, 將其內(nèi)部的一些重要寄存器設(shè)定為特定的值，至于內(nèi)部RAM內(nèi)部的數(shù)據(jù)則不變。2.4.3 DAC0832的引腳及功能圖3.3 DAC0832內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖和引腳圖2.4.4 DAC0832 芯片DAC0832是8分辨率的D/A轉(zhuǎn)換集成芯片。與微處理器完全兼容。這 個DA芯片以其價格低廉、接口簡單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點，在單片機應(yīng)用系 統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。D/A轉(zhuǎn)換器由8位輸入鎖存器、8位DAC寄存器、8位 D/A轉(zhuǎn)換電路及轉(zhuǎn)換控制電路構(gòu)成2.4.5

37、 DAC0832的引腳功能說明DI0DI7：數(shù)據(jù)輸入線,TLL電平。ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號輸入線，高電平有效。CS：片選信號輸入線，低電平有效。WR1：為輸入寄存器的寫選通信號。XFER：數(shù)據(jù)傳送控制信號輸入線，低電平有效。WR2：為DAC寄存器寫選通輸入線。Ioutl ：電流輸出線。當輸入全為1時Ioutl最大。Iout2：電流輸出線。其值與Ioutl之和為一常數(shù)。Rfb：反饋信號輸入線，芯片內(nèi)部有反饋電阻.Vcc:電源輸入線(+5v+15v)Vref：基準電壓輸入線 (T0v+10v)AGD：模擬地，摸擬信號和基準電源的參考地.DGND:數(shù)字地，兩種地線在基準電源處共地比較好2.4.

38、6 DAC0832的主要特性參數(shù)(1) 分辨率為8位；(2) 電流穩(wěn)定時間lus；(3) 可單緩沖、雙緩沖或直接數(shù)字輸入；(4) 只需在滿量程下調(diào)整其線性度；(5) 單一電源供電(+5V+15V)；(6) 低功耗,20mWo2.5數(shù)模轉(zhuǎn)換電路-16-DAC0832有三種連接方式：第一種是兩級緩沖器型，即輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過兩級緩沖器 型，即輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過兩級緩沖器后，送D/A轉(zhuǎn)換電路。第二種是單級緩沖器型，輸入 數(shù)據(jù)經(jīng)輸入寄存器直接送入DAC寄存器，然后送D/A轉(zhuǎn)換電路。第三種是兩個緩沖器 直通，輸入數(shù)據(jù)直接送D/A轉(zhuǎn)換電路進行轉(zhuǎn)換。本設(shè)訃選用直通方式。即DAC0832的數(shù)據(jù)口和單片機的P0 口相連。C

39、SDA：片選信號 輸入線(選通數(shù)據(jù)鎖存器)，低電平有效：WR：數(shù)據(jù)鎖存器寫選通輸入線，負脈沖(脈 寬應(yīng)大于500ns)有效。由ILE、CS、WR1的邏輯組合產(chǎn)生LE1,當LE1為高電平時, 數(shù)據(jù)鎖存器狀態(tài)隨輸入數(shù)據(jù)線變換，LE1的負跳變時將輸入數(shù)據(jù)鎖P404車07圖3. 4數(shù)模轉(zhuǎn)換電路2.6 LM324集成運放(DLM324是四運放集成電路，它采用14腳雙列直插塑料封裝，外形如圖所 示。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運算放大器，除電源共用外，四組運 放相互獨立。每一組運算放大器可用圖1所示的符號來表示，它有5個引出 腳，其中“ + ”、“-”為兩個信號輸入端，“V+”、“V-”為正、負電源端,

40、“V?！睘檩敵龆?。兩個信號輸入端中，Vi-(-)為反相輸入端，表示運放輸 出端V。的信號與該輸入端的位相反；Vi+( + )為同相輸入端，表示運放輸出 端V。的信號與該輸入端的相位相同-17 -圖3.5 LM324的結(jié)構(gòu)及引腳排列圖(2) LM324的特點*內(nèi)部頻率補償* 直流電壓增益高(約lOOdB)* 單位增益頻帶寬(約1MHz)* 電源電壓范圍寬：單電源(332V)；* 雙電源(1.5 16V)* 低功耗電流，適合于電池供電* 低輸入偏流* 低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流* 共模輸入電壓范圍寬，包括接地*差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍* 輸出電壓擺幅大(0至VCC-1.5V)(3) LM

41、324的應(yīng)用由于LM324四運放電路具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使 用，價格低廉等優(yōu)點，因此被廣泛應(yīng)用在各種電路中。本電路釆用LM324實現(xiàn)對DAC0832輸出的信號進行放大，然后用示波 器就可以檢測到輸出的波形信號。-18-圖3.6運算放大電路和低通濾波電路LM324的5管腳與DAC0832的(IOUT2) 12管腳相連，LM324的6管腳與 DAC0832 的(IOUT1) 11 管腳相連，LM324 的 7 管腳與 DAC0832 的 REF (9)管 腳相連.第一級運算放大器的作用是將DAC0832輸出的電流信號轉(zhuǎn)化為電壓信號 VI,第二級運算放大器的作用是將VI通過反向放

42、大電路-(R2/R1)倍。題LI要 求輸出的電壓在0-5V可調(diào)，而VI的電壓大約是5V,所以R1選擇5K的電阻， R2選擇10K的電位器，這樣最大的輸出電壓為5* (10/2) =10,最小電壓為0,可 以實現(xiàn)題訂要求的0-5Vo在第二個運算放大器的輸出端連了一個低通濾波器。如 果不加低通濾波器，也能夠生成波形，但是產(chǎn)生的信號中毛刺很多，加一個低通濾 波器不僅起到的濾波的作用，還起到了平滑的作用。低通濾波器的截止頻率 F=l/(2*pi*R3*C6),這里我們選擇R3為100歐姆電阻，C6為104電容，截止頻率 F=16KHZo實驗表明，此時的輸出波形效果不錯。第3章軟件原理3.1主流程圖3.

43、2波形發(fā)生程序#include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit sl=P3A2;sbit s2=P3A3;uchar k=O,p=O,delay=O;uchar bxxz=O;pinglv=O;uchar a=l,b=0.c=05d=0,e=0;uchar code sin 140=0x00,0x01,0x02,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08, 0x09,0x0a,0x0b,0x0d,0x0e,0x 10,0x 1 LOx 13,Ox 15,Ox 16, Ox 18,Ox 1

44、a,Ox 1 c,0x 1 e,0x20,0x22,0x25,0x27,0x29,0x2b, 0x2e,0x30,0x33,0x35,0x3&0x3a,0x3d,0x40,0x43,0x45, 0x4&0x4c,0x4e,0x51,0x55,0x57,0x5a,0x5d,0x60,0x63, 0x66,0x69,0x6c,0x6f,0x70,0x71,0x72,0x73,0x74,0x75, 0x76,0x77,0x7&0x79,0x7a,0x7b,0x7c,0x7d,0x7e,0x7e, 0x7f,0x80、0x7f,0x7e，0x7e,0x7d,0x7c,0x7b,0x7a,0x79, 0

45、x7&0x77,0x76,0x75,0x74,0x73,0x72,0x6f,0x6c,0x69, 0x66.0x63,0x60,Ox5d,0x5 久0x57,0x55,0x51,0x4e,0x4c, 0x4&0x45,0x43,0x40,Ox3d,Ox3a,0x38,0x35,0x33,0x30, 0x2c,0x2b,0x29,0x27,0x25,0x22,0x20,Ox le.Ox 1 c.Ox 1 a, Ox 18,Ox 16,Ox 15,0x13,Ox 1 LOx 10,0x0e,0x0d,0x0b,0x0a, 0x09,OxO&0x07,0x06,0x05,0x04,0x03,0x02

46、,0x02,0x01, ;uchar code juxing 140=0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff, 0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff, 0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff, 0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff, 0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff, 0xff,0xff,

47、0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff, 0xff,0xff,0xff,0xff,0xif,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff, 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x00,OxOOOxOO,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x00,OxOOOxOO,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00,0x00,0x00.0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x00,0

48、x00,0x00,0x00,0x00.0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,-20-OxOO,OxOO,OxOO,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, ;uchar code sanjiao64=0,8,16,24,32,40,48,56,64,72,80,8 &96,104,11220,128,136,144,152,160,16& 176,184,192,200,20&216,224,232,240248,24&240,232,224,216,2

49、0&200,192,184,176,168,160,152,144,136,128,120,112,104,96,88,80,72,64,56,48,40,32,24,16,&0；void delay 1()int a,b;for(a=l;a0;a)for(b= 122 ;b0;b);void intO() interrupt 0EX0=0;delay 1();if(sl=O)bxxz+;if(bxxz=5)bxxz=0;switch(bxxz)case 0 :a= 1 ,b=O,c=O,d=O,e=O; break;case 1 :a=O,b= 1 ,c=O,d=O,e=O; break;c

50、ase 2 :a= 1 ,b=O,c= 1 ,d=O,e=O; break;case 3 :a=O,b=O,c=O,d= 1 ,e=0; break;case 4 :a=O,b=O,c=O,d=O.e= 1; break;delay 1();while(lsl);)while(lsl);EXO=1;)void intl() interrupt 2EX 1=0;delayl();if(s2=0)p+；if(p=8)p=0;switch(p)case 1 : pinglv=3; break;case 2 : pinglv=6; break;case 3 : pinglv=9; break;case

51、 4 : pinglv=12; break;case 5 : pinglv=15; break;case 6 :pinglv= 1& break;case 7 : pinglv=21; break;default : pinglv=O; break;Idelay 1(); while(!s2);)while(!s2);EX1=1;1void main()EA=1;ITO=1;EXO=1;IT1=1;EX1=1;while( 1)(while(a) delay=pinglv;Pl=sink; k+; if(k=140)k=0;while(delay) delay;while(b) delay=p

52、inglv; Pl=juxing|k; k+;if(k=140)k=0; while(delay) delay;)while(c) delay=pinglv;Pl=juchik;k+; if(k=64)k=0;while(delay) delay;I while(d) delay=pinglv; Pl=tixing k;k+;if(k=64)k=0;while(delay) delay;)while(e) delay=pinglv; Pl=sanjiaok; k+;if(k=64)k=0;while(delay) delay;)第4章調(diào)試、檢測過程4.1波形發(fā)生器的調(diào)試步驟-25 -軟件調(diào)試：（1）先設(shè)計一個波形發(fā)生程序的流程圖，根據(jù)流程圖編寫程序的代碼。（2）編寫代碼好了之后用Keil進行程序的軟件仿真。如果沒有什么錯誤就下載 到單片機進行測試。硬件調(diào)試：（1）不通電，用萬用表根據(jù)電路圖測試仔細檢查各線路連接是否正常。（2）首先是調(diào)試單片機部分，DA和運算放大器芯片不接。用STC_ISP_V483軟 件通過串口下程序?？词欠窨梢哉Ｏ鲁绦?。（3）當可以正常下程序時，給51單片機下一個讓