基于單片機(jī)的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)

1、 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）題 目:基于單片機(jī)的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 專業(yè)名稱： 準(zhǔn)考證號(hào)： 學(xué)生姓名： 2013年 12 月 5 日 摘 要本文以AT89C51單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)了一個(gè)低頻函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。信號(hào)發(fā)生器采用了數(shù)字波形合成技術(shù),通過硬件電路和軟件程序相結(jié)合，輸出自定義波形,如正弦波、方波、三角波、鋸齒波，波形的頻率和幅度在一定范圍內(nèi)可任意改變。波形和頻率的改變可以通過軟件來控制，幅度的改變可以通過硬件實(shí)現(xiàn)。本文介紹了波形的生成原理、硬件電路和軟件部分的設(shè)計(jì)原理。本系統(tǒng)可以產(chǎn)生最高頻798.6HZ的波形。該信號(hào)發(fā)生器具有體積小、價(jià)格低、性能穩(wěn)定、功能齊全等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞：AT89C5

2、1；單片機(jī)；DAC；數(shù)字波形合成；低頻信號(hào)發(fā)生器目 錄第一章 緒論 11.1 研究?jī)?nèi)容 11.2課題的來源與技術(shù)背景 11.3研究信號(hào)發(fā)生器的目的及意義 11.4單片機(jī)概述 21.5信號(hào)發(fā)生器的分類 2第二章 方案的設(shè)計(jì)與選擇 22.1 方案的比較 22.2 設(shè)計(jì)原理 32.3 設(shè)計(jì)思想42.4 設(shè)計(jì)功能 4第三章 硬件設(shè)計(jì) 53.1 硬件原理框圖 53.2 主控電路 53.3 數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路 73.4波形產(chǎn)生模塊設(shè)計(jì) 73.5 鍵盤顯示模塊的設(shè)計(jì) 83.6時(shí)鐘電路 93.7運(yùn)算放大電路和低通濾波電路 93.8 顯示電路 103.9 程序流程圖 10第四章 安裝調(diào)試及測(cè)量數(shù)據(jù)分析114.1調(diào)試

3、過程 114.2出現(xiàn)的問題與解決的方法 114.3實(shí)驗(yàn)波形圖 12第五章 小結(jié) 13參考文獻(xiàn) 13附錄 14 第一章 緒論1.1 研究?jī)?nèi)容本文是做基于單片機(jī)的信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)，將采用編程的方法來實(shí)現(xiàn)三角波、鋸齒波、矩形波、正弦波的發(fā)生。根據(jù)設(shè)計(jì)的要求，對(duì)各種波形的頻率和幅度進(jìn)行程序的編寫，并將所寫程序裝入單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器中。在程序運(yùn)行中，當(dāng)接收到來自外界的命令時(shí)，需要輸出某種波形時(shí)可以調(diào)用相應(yīng)的中斷服務(wù)子程序和波形發(fā)生程序，經(jīng)電路的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器和運(yùn)算放大器處理后，將波形從信號(hào)發(fā)生器的輸出端口輸出。 1.2課題的來源與技術(shù)背景無論是在生產(chǎn)上還是在科研與教學(xué)上，信號(hào)發(fā)生器都是電子工程師仿真實(shí)驗(yàn)的

4、最佳工具。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，對(duì)相應(yīng)的測(cè)試儀器和測(cè)試手段也提出了更高的要求，信號(hào)發(fā)生器己成為測(cè)試儀器中至關(guān)重要的一類，因此開發(fā)信號(hào)發(fā)生器具有重大的意義。傳統(tǒng)的信號(hào)發(fā)生器采用專用芯片，不僅成本高，而且控制方式不靈活。本設(shè)計(jì)充分利用單片機(jī)能靈活的控制、豐富的外設(shè)處理能力，并采用DDS技術(shù)，實(shí)現(xiàn)頻率、幅值可調(diào)的函數(shù)波形的輸出，同時(shí)可以根據(jù)需要方便地實(shí)現(xiàn)各種比較復(fù)雜的調(diào)頻、調(diào)相和調(diào)幅功能，其具有良好的實(shí)用性。根據(jù)其頻率發(fā)生方法又可分為諧振法和合成法兩種。一般的傳統(tǒng)發(fā)生器都是采用的諧振法，即用具有頻率選擇性的回路來產(chǎn)生正弦振蕩，從而來獲得所需頻率，也可以根據(jù)頻率合成技術(shù)來獲得所需頻率。利用頻率合成

5、技術(shù)制成的合成波形發(fā)生器，通常被稱為頻率合成器或頻率綜合器。頻率綜合器是指利用頻率合成技術(shù)合成的頻率源，它常常是沒有調(diào)制的，也沒有足夠?qū)挼暮妥銐驕?zhǔn)確的輸出電平調(diào)節(jié)，其工作范圍往往也不寬，最小頻率間隔也比較大，一般用作專用設(shè)備使用，或做某一個(gè)系統(tǒng)中的一個(gè)組成部分。1.3研究信號(hào)發(fā)生器的目的及意義 波形發(fā)生器是信號(hào)源的一種，主要給被測(cè)電路提供所需要的己知信號(hào)(各種波形)，然后用其它儀表測(cè)量感興趣的參數(shù)。可見信號(hào)源在各種實(shí)驗(yàn)應(yīng)用和試驗(yàn)測(cè)試處理中，它的應(yīng)用非常廣泛。它不是測(cè)量?jī)x器，而是根據(jù)使用者的要求，作為激勵(lì)源，仿真各種測(cè)試信號(hào)，提供給被測(cè)電路，以滿足測(cè)量或各種實(shí)際需要。 隨著信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展，臺(tái)

6、式儀器在走了一段下坡路之后，又重新繁榮起來。不過現(xiàn)在新的臺(tái)式儀器的形態(tài)，和幾年前的己有很大的不同。這些新一代臺(tái)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(jià)格，都比過去的類似產(chǎn)品減少了一半。1.4單片機(jī)概述隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，中央處理器(CPU)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、(I/O)接口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和串行通信接口，以及其他一些計(jì)算機(jī)外圍電路等均可集成在一塊芯片上構(gòu)成單片微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱為單片機(jī)。單片機(jī)具有體積小、成本低、性能穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。其最明顯的優(yōu)勢(shì)就是可以嵌入到各種儀器、設(shè)備中，這是其他計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)都無法做到的。1.5信號(hào)發(fā)生器的分類信

7、號(hào)發(fā)生器應(yīng)用廣泛，種類繁多，性能各異，分類也有很多。按照頻率范圍分類可以分為：超低頻信號(hào)發(fā)生器、低頻信號(hào)發(fā)生器、視頻信號(hào)發(fā)生器、高頻波形發(fā)生器、甚高頻波形發(fā)生器和超高頻信號(hào)發(fā)生器。按照輸出波形分類可以分為：正弦信號(hào)發(fā)生器和非正弦信號(hào)發(fā)生器，非正弦信號(hào)發(fā)生器又包括：脈沖信號(hào)發(fā)生器，函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、掃頻信號(hào)發(fā)生器、數(shù)字序列波形發(fā)生器、圖形信號(hào)發(fā)生器、噪聲信號(hào)發(fā)生器等。按照信號(hào)發(fā)生器性能指標(biāo)可以分為一般信號(hào)發(fā)生器和標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)生器。前者指對(duì)輸出信號(hào)的頻率、幅度的準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度以及波形失真等要求不高的一類信號(hào)發(fā)生器。后者是指其輸出信號(hào)的頻率、幅度、調(diào)制系數(shù)等在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，并且讀數(shù)準(zhǔn)確、穩(wěn)定、屏蔽

8、良好的中、高檔信號(hào)發(fā)生器。 第二章 方案的設(shè)計(jì)與選擇2.1 方案的比較方案一：采用單片函數(shù)發(fā)生器（如8038），8038可同時(shí)產(chǎn)生正弦波、方波等，而且方法簡(jiǎn)單易行，用D/A轉(zhuǎn)換器的輸出來改變調(diào)制電壓，也可以實(shí)現(xiàn)數(shù)控調(diào)整頻率，但產(chǎn)生信號(hào)的頻率穩(wěn)定度不高。方案二：采用鎖相式頻率合成器，利用鎖相環(huán)，將壓控振蕩器（VCO）的輸出頻率鎖定在所需頻率上，該方案性能良好，但難以達(dá)到輸出頻率覆蓋系數(shù)的要求，且電路復(fù)雜。方案三：采用單片機(jī)編程的方法來實(shí)現(xiàn)。該方法可以通過編程的方法來控制信號(hào)波形的頻率和幅度，而且在硬件電路不變的情況下，通過改變程序來實(shí)現(xiàn)頻率的變換。此外，由于通過編程方法產(chǎn)生的是數(shù)字信號(hào)，所以信號(hào)

9、的精度可以做的很高。鑒于方案一的信號(hào)頻率不夠穩(wěn)定和方案二的電路復(fù)雜，頻率覆蓋系數(shù)難以達(dá)標(biāo)等缺點(diǎn)，所以決定采用方案三的設(shè)計(jì)方法。它不僅采用了軟件和硬件的結(jié)合，即用軟件控制硬件的方法來實(shí)現(xiàn)，從而使得信號(hào)頻率的穩(wěn)定性和精度的準(zhǔn)確性得以保證，而且它使用的幾種元器件都是常用的元器件，容易得到，且價(jià)格便宜，以使所需硬件的成本不會(huì)太高。2.2 設(shè)計(jì)原理數(shù)字信號(hào)可以通過數(shù)/模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，因此可通過產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)再轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的方法來獲得所需要的波形。89C51單片機(jī)本身就是一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)，具有組成微型計(jì)算機(jī)的各部分部件：中央處理器CPU、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、I/O接口電路、

10、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器以及串行通訊接口等，只要將89C51配置鍵盤及其接口、顯示器及其接口、數(shù)/模轉(zhuǎn)換及其波形輸出、指示燈及其接口等四部分，即可構(gòu)成所需的波形發(fā)生器，其信號(hào)發(fā)生器構(gòu)成原理框圖如圖（2-1）所示。 輸出濾波放大D/A轉(zhuǎn)換器89C51單片機(jī)接口電路2.圖（2-1）89C51是整個(gè)波形發(fā)生器的核心部分，通過程序的編寫和執(zhí)行，產(chǎn)生各種各樣的信號(hào)，并從鍵盤接收數(shù)據(jù)，進(jìn)行各種功能的轉(zhuǎn)換和信號(hào)幅度的調(diào)節(jié)。當(dāng)數(shù)字信號(hào)經(jīng)過接口電路到達(dá)轉(zhuǎn)換電路時(shí)，將其轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，也就是所需要的輸出波形。波形ROM表示將信號(hào)一個(gè)周期等間距地分離成64個(gè)點(diǎn)，儲(chǔ)存在單片機(jī)得ROM內(nèi)。具體ROM表示通過MATLAB生成的，例

11、如正弦表，MATLAB生成的程序如下：x=0:2*pi/64:2*pi; y=round(sin(x)*127)+1282.3 設(shè)計(jì)思想（1）利用單片機(jī)產(chǎn)生方波、正弦波、三角波和鋸齒波等信號(hào)波形，信號(hào)的頻率和幅度可變。（2）將一個(gè)周期的信號(hào)分離成256個(gè)點(diǎn)（按X軸等分），每?jī)牲c(diǎn)之間的時(shí)間間隔為T，用單片機(jī)的定時(shí)器產(chǎn)生，其表示式為：T=T/256。如果單片機(jī)的晶振為12MHz，采用定時(shí)器方式0，則定時(shí)器的初值為： X=213T/Tmec (2.1)定時(shí)時(shí)間常數(shù)為： TL =（8192T）/MOD256 (2.2)TH=(8192T)/256 (2.3)MOD32表示除32取余數(shù)（3）正弦波的模擬

12、信號(hào)是D/A轉(zhuǎn)換器的模擬量輸出，其計(jì)算公式為： Y=（A/2sint）+A/2 (其中A=VREF) (2.4) t=NT (N=1256) (2.5)那么對(duì)應(yīng)著存放在計(jì)算機(jī)里的這一點(diǎn)的數(shù)據(jù)為： （2.6） （4）一個(gè)周期被分離成256個(gè)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的四種波形的256個(gè)數(shù)據(jù)存放在以TAB1-TAB4為起始地址的存儲(chǔ)器中。2.4 設(shè)計(jì)功能（1）本方案利用8155擴(kuò)展8個(gè)獨(dú)立式按鍵，6個(gè)LED顯示器。其中“S0”號(hào)鍵代表方波輸出，“S1”號(hào)鍵代表正弦波輸出，“S2”號(hào)鍵代表三角波輸出，“S3” 號(hào)鍵代表鋸齒波輸出。（2）“S4”號(hào)鍵為10Hz的頻率信號(hào)，“S5”號(hào)鍵為100Hz的頻率信號(hào)，“S6”號(hào)鍵

13、為500Hz的頻率信號(hào)，“S7”號(hào)鍵為1KHz的頻率信號(hào)，6個(gè)LED顯示器輸出信號(hào)的頻率值，選用共陽極LED。（3）利用兩片DAC0832實(shí)現(xiàn)幅度可調(diào)的信號(hào)源，（其中一片用來調(diào)節(jié)幅度，另外一片用來實(shí)現(xiàn)信號(hào)源的輸出）。（4）頻率范圍：101000Hz。（5）輸出波形幅度為05V。 第三章 硬件設(shè)計(jì)3.1 硬件原理框圖硬件原理方框圖如圖（3-1）所示。波形輸出放大電路復(fù)位電路顯示電路數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路鍵盤電路單片機(jī)圖（3-1）3.2 主控電路設(shè)計(jì)中主要采用AT89C51型單片機(jī)，它具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）擁有完善的外部擴(kuò)展總線，通過這些總線可方便地?cái)U(kuò)展外圍單元、外圍接口等。（2）該單片機(jī)內(nèi)部擁有4K字節(jié)的

14、FLASH ROM程序存儲(chǔ)器空間和256字節(jié)的RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，完全可以滿足程序的要求。由于該芯片可電可擦寫1，故可重復(fù)使用。如果更改程序內(nèi)容，可將芯片拿下重新燒寫。（3）該單片機(jī)與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51型機(jī)的指令集和輸出引腳兼容。AT89C51單處機(jī)內(nèi)部設(shè)置兩個(gè)16位可編程的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1，它們具有計(jì)數(shù)器方式和定時(shí)器方式兩種工作方式及4種工作模式。在波形發(fā)生器中，將其作定時(shí)器使用，用它來精確地確定波形的兩個(gè)采樣點(diǎn)輸出之間的延遲時(shí)間。模式1采用的是16位計(jì)數(shù)器，當(dāng)T0或T1被允許計(jì)數(shù)后，從初值開始加計(jì)數(shù)，最高位產(chǎn)生溢出時(shí)向CPU請(qǐng)求中斷。中斷系統(tǒng)是使處理器具有對(duì)外界異步事件的處理能力

15、而設(shè)置的。當(dāng)中央處理器CPU正在處理某件事的時(shí)候外界發(fā)生了緊急事件，要求CPU暫停當(dāng)前的工作，轉(zhuǎn)而去處理這個(gè)緊急事件。在波形發(fā)生器中，只用到片內(nèi)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器溢出時(shí)產(chǎn)生的中斷請(qǐng)求，即是在AT89C51輸出一個(gè)波形采樣點(diǎn)信號(hào)后，接著啟動(dòng)定時(shí)器，在定時(shí)器未產(chǎn)生中斷之前，AT89C51等待，直到定時(shí)器計(jì)時(shí)結(jié)束，產(chǎn)生中斷請(qǐng)求，1電可擦寫1：在設(shè)備上擦除芯片上已有的信息，芯片可以重新編程，即芯片的一種寫入方法。AT89C51響應(yīng)中斷，接著輸出下一個(gè)采樣點(diǎn)的信號(hào)，如此循環(huán)產(chǎn)生所需要的信號(hào)波形。主控電路圖如圖（3-2）所示，AT89C51從P0口接收來自鍵盤的信號(hào)，并通過P2口輸出一些控制信號(hào)，將其輸入到8

16、155的信號(hào)控制端，用于控制其信號(hào)的輸入、輸出。如果有鍵按下，則在讀控制端會(huì)產(chǎn)生一個(gè)讀信號(hào)，使單片機(jī)讀入信號(hào)。如果有信號(hào)輸出，則在寫控制端產(chǎn)生一個(gè)寫信號(hào)，并將所要輸出的信號(hào)通過8155的PB口輸出，并在數(shù)碼管上顯示出來。圖（3-2） 89C51是片內(nèi)有ROM/EPROM的單片機(jī)，因此，這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠。用89C51單片機(jī)構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，只要將單片機(jī)接上時(shí)鐘電路和復(fù)位電路即可，如圖（3-3）89C51單片機(jī)最小系統(tǒng)所示。由于集成度的限制，最小應(yīng)用統(tǒng)只能用作一些小型的控制單元。其應(yīng)用特點(diǎn)： 1） 有可供用戶使用的大量I/O口線；2） 內(nèi)部存儲(chǔ)器容量有限；3）應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性

17、。圖（3-3） 3.3 數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路由于單片機(jī)產(chǎn)生的是數(shù)字信號(hào)，要想得到所需要的波形，就要把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，所以該文選用價(jià)格低廉、接口簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)換控制容易并具有8位分辨率的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器DAC0832。DAC0832主要由8位輸入寄存器、8位DAC寄存器、8位D/A轉(zhuǎn)換器以及輸入控制電路四部分組成。但實(shí)際上，DAC0832輸出的電量也不是真正能連續(xù)可調(diào)，而是以其絕對(duì)分辨率為單位增減，是準(zhǔn)模擬量的輸出。DAC0832是電流型輸出，在應(yīng)用時(shí)外接運(yùn)放使之成為電壓型輸出。數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路如圖（3-4）所示。根據(jù)對(duì)DAC0832的數(shù)據(jù)鎖存器和DAC寄存器的不同的控制方式，DAC0832有三種工作方式

18、：直通方式、單緩沖方式和雙緩沖方式。本設(shè)計(jì)選用直通方式。DAC0832的數(shù)據(jù)口和單片機(jī)的P0口相連。CSDA：片選信號(hào)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(fù)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(dāng)LE1為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)鎖存器狀態(tài)隨輸入數(shù)據(jù)線變換，LE1的負(fù)跳變時(shí)將輸入數(shù)據(jù)鎖存。如圖（3-4）3.4 波形產(chǎn)生模塊設(shè)計(jì) 由單片機(jī)采用編程方法產(chǎn)生三種波形，通過DA轉(zhuǎn)換模塊DAC0832在進(jìn)行過濾波放大之后輸出。其電路圖（3-5）波形產(chǎn)生電路如下： 圖（3-5）如上圖所示，單片機(jī)的P0口連接DAC0832的八位數(shù)據(jù)輸入端，DAC0

19、832的輸出端接放大器，經(jīng)過放大后輸出所要的波形。DAC0832的為八位數(shù)據(jù)并行輸入的，其結(jié)構(gòu)圖（3-6）DAC0832的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下： 圖（3-6）3.5 鍵盤顯示模塊的設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用獨(dú)立鍵盤，其連接電路圖如圖（3-7）按鍵接口如下：圖（3-7）為鍵盤接口電路的原理圖，圖中鍵盤和8155的PA口相連，AT89C51的P0口和8155的D0口相連，AT89C51不斷的掃描鍵盤，看是否有鍵按下，如果有，則根據(jù)相應(yīng)按鍵作出反應(yīng)。其中“S0”號(hào)鍵代表方波輸出，“S1”號(hào)鍵代表正弦波輸出，“S2”號(hào)鍵代表三角波輸出，“S3”號(hào)鍵代表鋸齒波輸出，“S4”號(hào)鍵為10Hz的頻率信號(hào)，“S5”號(hào)鍵為100Hz

20、的頻率信號(hào)，“S6”號(hào)鍵為500Hz的頻率信號(hào)，“S7”號(hào)鍵為1KHz的頻率信號(hào)。圖（3-7）3.6時(shí)鐘電路8051單片機(jī)有兩個(gè)引腳（XTAL1，XTAL2）用于外接石英晶體和微調(diào)電容，從而構(gòu)成時(shí)鐘電路，其電路圖如圖（3-8）時(shí)鐘電路所示。電容C1、C2對(duì)振蕩頻率有穩(wěn)定作用，其容量的選擇為30pf，振蕩器選擇頻率為12MHz的石英晶體。由于頻率較大時(shí)，三角波、正弦波、鋸齒波中每一點(diǎn)的延時(shí)時(shí)間為幾微秒，故延時(shí)時(shí)間還要加上指令時(shí)間才能獲得較大的頻率波形。 圖（3-8） 3.7運(yùn)算放大電路和低通濾波電路如圖（3-9）圖（3-9）LM324的5管腳與DAC0832的（IOUT2）12管腳相連，LM32

21、4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(jí)運(yùn)算放大器的作用是將DAC0832輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)V1，第二級(jí)運(yùn)算放大器的作用是將V1通過反向放大電路-（R2/R1）倍。根據(jù)要求輸出的電壓在0-5V可調(diào)，而V1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(shí)現(xiàn)要求的電壓0-5V。在第二個(gè)運(yùn)算放大器的輸出端連了一個(gè)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(hào)會(huì)有毛刺，如果加一個(gè)低通濾波器不僅能起到濾波的作用，還能起

22、到平滑的作用。低通濾波器的截止頻率F=1/(2*pi*R3*C6),這里我們選擇R3為100歐姆的電阻，C6為104電容，截止頻率F=16KHZ。實(shí)驗(yàn)表明，此時(shí)的輸出波形效果不錯(cuò)。3.8 顯示電路顯示電路是用來顯示波形信號(hào)的頻率，從而使得整個(gè)系統(tǒng)更加合理，如果從經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，顯示器件采用LED數(shù)碼管顯示器較好。LED數(shù)碼管是采用共陽極接法，當(dāng)主控端口輸出一個(gè)低電平后，與其相對(duì)應(yīng)的數(shù)碼管即變亮，顯示所需數(shù)據(jù)。其器件模型如圖(3-10)所示。圖(3-10)3.9 程序流程圖本文中子程序的調(diào)用是通過按鍵的選擇來實(shí)現(xiàn)，在取得按鍵相應(yīng)的鍵值后，啟動(dòng)計(jì)時(shí)器和相應(yīng)的中斷服務(wù)程序，再直接查詢程序中預(yù)先設(shè)置的

23、數(shù)據(jù)值，通過轉(zhuǎn)換輸出相應(yīng)的電壓，從而形成所需的各種波形。主程序的流程圖如圖(3-11)所示，在程序開始運(yùn)行之后，首先是對(duì)8155進(jìn)行初始化，之后判斷信號(hào)頻率值，如符合所需的頻率，則重置時(shí)間常數(shù)， 并通過顯示器顯示出來，如不符合則返回。在中斷結(jié)束后，還要來判斷波形是否符合，如符合，則顯示其頻率，如不符合則返回，重新判斷。 圖(3-11)圖(3-12)為各波形子程序的流程圖。如圖所示，在中斷服務(wù)子程序開始后，通過判斷來確定各種波形的輸出，當(dāng)判斷選擇的不是方波時(shí)，則轉(zhuǎn)向?qū)φ也ㄟM(jìn)行判斷，如此反復(fù)。如果選擇的是方波，則用查表的方法求出相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并通過D/A轉(zhuǎn)換器將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，形成所需波形信號(hào)

24、。 圖(3-12) 第四章 安裝調(diào)試及測(cè)量數(shù)據(jù)分析4.1調(diào)試過程1)不通電，檢查各線路連接是否正常。2)首先是調(diào)試單片機(jī)部分，D/A轉(zhuǎn)換器和運(yùn)算放大器芯片不接。用STC_ISP_V483軟件通過串口輸入程序，看是否可以正常輸入程序。3)當(dāng)可以正常輸入程序時(shí)，給89C51單片機(jī)輸入一個(gè)讓所有I/0口一會(huì)兒輸入0，延時(shí)，再輸出1的程序，以此類推。并用萬能表不斷測(cè)量各I/O口的電壓是不是一會(huì)兒高，一會(huì)兒低。4)安上D/A轉(zhuǎn)換器和運(yùn)算放大器芯片，給單片機(jī)輸入一個(gè)輸出正弦波的測(cè)試程序，通過示波器看輸出是否正常。4.2出現(xiàn)的問題與解決的方法1）調(diào)試單片機(jī)的串口時(shí)，發(fā)現(xiàn)不能正常的輸入程序。我想可能是單片機(jī)壞了，于是借了一塊學(xué)習(xí)板測(cè)試了一下單片機(jī)芯片，發(fā)現(xiàn)可以正常下載。這說明很可能是LM324的電路出了問題。我仔細(xì)查看了電路圖，又上網(wǎng)查了下其他的LM324的電路圖，發(fā)現(xiàn)我的電路圖和別人的不一樣。通過看書，得知，電路圖中LM3242的TIOU1接串口的第3腳。而其他書上有些電路圖卻是LM324的TIOU1接到了串口的第2腳。于是我將LM324的TIOU1接串口的第2腳，再輸入程序，終于可以常下載了。2）剛開始寫的測(cè)試程序輸出的波形失真很大。我想可能是波形的ROM表里的數(shù)據(jù)值過小，導(dǎo)致DA輸出的誤差很大。因而臥將波形的ROM表里的數(shù)據(jù)值調(diào)大，在測(cè)試時(shí)發(fā)現(xiàn)波形變得好多了。3）調(diào)試