次聲波干擾器原理教材

1、次聲波發(fā)生器的制作目錄緒 論 錯(cuò).誤！未定義書簽。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 錯(cuò). 誤！未定義書簽。四、次聲信號(hào)的轉(zhuǎn)換 錯(cuò). 誤！未定義書簽。五、次聲的產(chǎn)生 錯(cuò). 誤！未定義書簽。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

2、.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 1.0.第一節(jié) 單片機(jī)的發(fā)展歷史及趨勢(shì) 1.0第二節(jié) STC89C52 單片機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介 1.1一、 STC89C52 的基本特性 1.1二、 STC89C52 單片機(jī)的外部引腳介紹 1. 2第三節(jié) 本章小結(jié) 1.4.第四章 系統(tǒng)硬件的設(shè)計(jì) 1.5.第一節(jié) 總體框圖 1.5.第二節(jié) 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1.6第三節(jié) 8位DA 轉(zhuǎn)換器 DAC0832 1.6一、 DAC0832 的引腳圖及內(nèi)部結(jié)構(gòu) 1.7二、 DAC0832 的工作方式 1.8第四節(jié) 系統(tǒng)顯示功能設(shè)計(jì) 1.9第五節(jié) 系統(tǒng)按鍵功能設(shè)計(jì) 2.

3、3第六節(jié) 本章小結(jié) 2.4.第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 2.5.第一節(jié) 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì) 2.5第二節(jié) 子系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 2.5一、 外部中斷 02.5.二、 外部中斷 12.6.次聲波發(fā)生器的制作三、定時(shí)器 02.7.第三節(jié) 本章小結(jié) 2.8.第六章 調(diào)試的過(guò)程和出現(xiàn)的問(wèn)題分析 2.9結(jié) 論 錯(cuò).誤！未定義書簽。致 謝 錯(cuò).誤！未定義書簽。參考文獻(xiàn) 錯(cuò). 誤！未定義書簽。附 錄 錯(cuò).誤！未定義書簽。一、英文原文： 錯(cuò). 誤！未定義書簽。二、英文翻譯： 錯(cuò). 誤！未定義書簽。三、源程序： 錯(cuò). 誤！未定義書簽。- II -次聲波發(fā)生器的制作次聲發(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聲頻率

4、范圍的聲波，它的頻率范圍大致為 0.00001Hz20Hz。人的耳朵聽不見次聲。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)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

5、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。次聲的頻率與人體器官的固有頻率相近 （ 人體各器官的固有頻率為 3 17Hz，頭部的固有頻率為 812Hz，腹部?jī)?nèi)臟的固有頻

6、率為 4 6Hz），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、次聲波發(fā)生器的制作肌肉痙攣、神經(jīng)錯(cuò)亂、失去知覺，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

7、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器官發(fā)出的微弱次聲的特性， 可以了解 人體或其他生物

8、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、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，此次聲波發(fā)生器，由電動(dòng)機(jī)

9、、壓圈、換能腔殼體、噴嘴和門等組成。利用 氣流載波的方法獲得了比當(dāng)前國(guó)際上的同類技術(shù)更高的聲壓級(jí)和更大功率的次聲波發(fā)生器的制作聲波，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。可用于 清除鍋爐燃燒室和煙道內(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，大 致可分為以下五種 7 ：1、氣爆式產(chǎn)生次聲將壓

10、縮空氣、 高壓蒸汽或高壓燃?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)周圍媒質(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)生次聲次聲波發(fā)生器的制作其構(gòu)造和工作原理很像

11、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)

12、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)。次聲波發(fā)生器的制作系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案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

13、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)此方案的總體設(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)

14、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 MATLAB 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：MATLAB 產(chǎn)生數(shù)載板聲 卡D/A轉(zhuǎn) 換驅(qū)動(dòng)音 響發(fā)出 次聲字音頻 信號(hào)圖 2.1 電子式次聲發(fā)生器總體設(shè)計(jì)次聲波發(fā)生器的制作次生信號(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

15、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=0:0.0001:30;%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

16、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)、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 DAC083

17、2 生成，鍵盤控制 模塊采用 5 個(gè)按鍵來(lái)選擇波形類型及調(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 所示次聲波發(fā)生器的制作單片機(jī)編程輸出數(shù)字信號(hào)通過(guò) D/A 把數(shù)字 信號(hào)轉(zhuǎn) 換成模 擬信號(hào)用示波器檢測(cè)波形圖 2.2 基于單片機(jī)的次聲信號(hào)發(fā)生器總體設(shè)計(jì)、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 所示次聲波發(fā)生器的制作圖 2.4 LCD 與單片機(jī)

18、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)程有沒有出問(wèn)題。5、硬件焊接過(guò)程沒有問(wèn)題之后，就開始程序的編寫次聲波發(fā)生器的制作6、程序編寫完成后，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)

19、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)

20、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。第四節(jié) 本章小結(jié)本章主要介紹了這次設(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)。次聲波發(fā)生器的制作單片機(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

21、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) 20MH

22、z 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、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) 并沒有消失，尤其是 51 系列單片機(jī)不僅

23、沒有消失，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- 10 -次聲波發(fā)生器的制作現(xiàn)在市面上最多的有兩種類型的單片機(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 類型的單片機(jī)資源比 AT 的多，執(zhí)行速度也快。STC 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

24、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、掉電模式。4.

25、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。- 11 -次聲波發(fā)生器的制作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如圖 3.1 所示：圖

26、3.1 STC89C52 單片機(jī)的外部引腳單片機(jī)的各管腳功能如表3-1名稱管腳號(hào)類型名稱和功能Vss20I地Vcc40I電源：提供掉電空閑正常工作電 壓P0 口 ：P0 口是開漏雙向口，可 以寫為 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P0.0-0.739-32I/O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，此時(shí)通過(guò)內(nèi)部 強(qiáng)上拉輸出 1- 12 -次聲波發(fā)生器的制作P1.0-1.71-8 I/OP2.0-2.721-28 I/OP3.0-3.710-17 I/OP1 口： P1 口是帶內(nèi)部上拉的雙 向I/O 口，向P1 口寫入1時(shí)，P1 口被 內(nèi)部

27、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DC 電 氣特性) 。P1 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 口： P2 口是帶內(nèi)部上拉的雙 向 I/O 口,向 P2 口寫入 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 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)

28、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(MOVR訪i) 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 口 :P3 口是帶內(nèi)部上拉的雙 向 I/O 口。向 P3 口寫入 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 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 0 INT1(P3.3): 外部中斷 T0(P3.4): 定時(shí)器

29、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)器寫信號(hào)RD(P3.7): 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀信號(hào)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)- 13 -次聲波發(fā)生器的制作RST 9 IALE 30 OPSEN 29 OEA/Vpp31IXTAL119IXTAL218O位。內(nèi)部有擴(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 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

30、 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 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 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 晶體

31、 1: 反相振蕩放大器輸入和 內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路輸入 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)。- 14 -次聲波發(fā)生器的制作系統(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： 單片機(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

32、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)顯示波形的類型、占空比的大小、頻率的 大小。鍵盤部分：本設(shè)計(jì)采用 5 個(gè)獨(dú)立按鍵來(lái)控制波形類型的選擇、占空比大小的改 變及頻率大小的改變。- 15 -次聲波發(fā)生器的制作第二節(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

33、振蕩器，接18（XTAL2 ）、19（XTAL1 ）腳。只要買來(lái)晶振、電容，按圖接上即可。3、復(fù)位引腳：按圖中畫法連好 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 DAC0832- 16 -次聲波發(fā)生器的制作DAC0832 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。DAC0832 是雙列直插式 8

34、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，在 DAC0832 中有兩級(jí)鎖存器，第 一級(jí)鎖存器稱為輸入寄存器，它的允許鎖存信號(hào)為 ILE ，第二級(jí)鎖存器稱為 DAC 寄存器，它的鎖存信號(hào)也稱為通道控制信號(hào) /XFER17。圖 4.3中，當(dāng) ILE 為高電平，片選信號(hào) /CS 和寫信號(hào) /WR1 為低電平時(shí)， 輸入寄存

35、器控制信號(hào)為 1，這種情況下，輸入寄存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?于是將輸入寄存器的 信息鎖存到 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

36、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，當(dāng) DAC 寄存器中數(shù)據(jù)全為 1 時(shí)，輸出電流最- 17 -次聲波發(fā)生器的制作大，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 IOUT1 IOUT2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

37、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 （+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

38、量。例如在構(gòu)成波形發(fā)生器的場(chǎng)合，就要用到這種- 18 -次聲波發(fā)生器的制作方式，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

39、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)寫入輸入寄存器；再選中 XFER 端口，把輸入寄存器內(nèi)容寫入 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)行一次寫操作，使 XFER 變低同時(shí)選通 3 個(gè) D/A 的 DAC 寄存器，實(shí)

40、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)- 19 -次聲波發(fā)生器的制作本設(shè)計(jì)采用 LCD1602 來(lái)顯示波形的類型、 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：LCD 接口管腳功能表 4-1引符狀功能腳號(hào)號(hào)態(tài)1V電源地ss2V電源+5Vdd3V對(duì)比度控制0端4R輸寄存器選擇S入5R輸讀、寫操作/W入6E輸使能信號(hào)入- 20 -次聲波發(fā)生器的制作7B0D態(tài)數(shù)據(jù)總線（LSB

41、）8D三數(shù)據(jù)總線B態(tài)9D三數(shù)據(jù)總線B態(tài)10D三數(shù)據(jù)總線B態(tài)11D三數(shù)據(jù)總線B態(tài)12D三數(shù)據(jù)總線B態(tài)13D三數(shù)據(jù)總線B態(tài)14D三數(shù)據(jù)總線B態(tài)（MSB）15L輸背光+5VEDA入16L輸背地光EDK入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 ：讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作， 低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。 當(dāng)RS和 R/W 共同為低電平時(shí)可以寫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

42、時(shí)可以寫入數(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：指令功能清屏歸位 輸入方式設(shè) 置清 DDRAM和 AC值A(chǔ)C=0，光標(biāo)、畫面回 HOME位 設(shè)置光標(biāo)、畫面移動(dòng)方式- 21 -次聲波發(fā)生器的制作顯示開關(guān)控 設(shè)置顯示、光標(biāo)及閃爍開、關(guān)制光標(biāo)、畫面光標(biāo)、畫面移動(dòng)，不影響 DDRAM位移功能設(shè)置 工作方式設(shè)置（）CGRAM地址設(shè)置 CGRAM地址。A5A0=03FH設(shè)置DDRAM地址DDRAM地址設(shè)置設(shè)置讀 BF及 AC讀忙標(biāo)志 BF 值呵地址計(jì)時(shí)器值A(chǔ)C 值寫數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)寫入 DDRAM

43、或 CGRAM內(nèi)讀數(shù)據(jù)從 DDRRA或M CGRAM清屏RRDDDDDDDDS /WB7B6B5B4B3B2B1B00000000001顯示開關(guān)控制RRDDDDDDDDS /WB7B6B5B4B3B2B1B00000001DCB功能：設(shè)置顯示、光標(biāo)及閃爍開、關(guān)；其中：D 表示顯示開關(guān)：C 表示光標(biāo)開關(guān)： B 表示閃爍開關(guān)：D=1 為開， D=0 為關(guān)；C=1 為開， C=0 為關(guān)；B=1 為開， B=0 為關(guān)。光標(biāo)、畫面位移RRDDDDDDDDS /W B7B6B5B4 B3B2 B1 B000000 1S R * */C/L功能：光標(biāo)、畫面移動(dòng)，不影響 DDRAM其中： S/C=1:畫面平移

44、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RRDDDDDDDDS /W B7B6 B5B4B3B2B1 B0000 01DNF * *L 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；- 22 -次聲波發(fā)生器的制作F=1，5 10點(diǎn)陣字符； F=0，5 7點(diǎn)陣字符 讀寫控制時(shí)序讀寫控制時(shí)序如下表所示：RRE功能S /W00下寫指令代碼降沿01高讀忙標(biāo)志和電平AC碼1 0下寫數(shù)據(jù)降沿1 1高讀數(shù)據(jù)電平LCD1602 與單片機(jī)連接圖如圖 4.7 下：圖 4

45、.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)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。- 23 -次聲波發(fā)生器的制作mode:FSZM、A、FA:x.xvF:xxxxxHz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

46、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。- 24 -次聲波發(fā)生器的制作系統(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

47、示：主程序圖 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)，執(zhí)行相應(yīng)的操作。其程序流程圖如圖 5.2所示：- 25 -次聲波發(fā)生器的制作定時(shí)中斷 0中斷入口關(guān)中斷波形控制？否變換波形是是頻率控制？增加增加調(diào)用頻率控制程序占空比控制？ 是否開中斷中斷返回增加占空比調(diào)用占空比控制程序圖 5.2 外部中斷 0 程序流程外部中斷 1當(dāng)程序本設(shè)計(jì)采用外部中斷 1 控制波形類型的選擇以及幅值頻率的減小，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：- 26 -次聲波發(fā)生器的制作定時(shí)中斷 0

48、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：- 27 -次聲波發(fā)生器的制作定時(shí)中斷 0中斷入口圖 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 出了詳細(xì)的流程圖，使人看的更加清晰明白。- 28 -次聲波發(fā)生器的制作系統(tǒng)功能測(cè)試系統(tǒng)軟件上的調(diào)試仿真為了證明電路圖沒有錯(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

49、.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：- 29 -次聲波發(fā)生器的制作圖 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。- 30 -次聲波發(fā)生器的制作為保證系統(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、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。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)