基于單片機(jī)的可調(diào)頻的簡(jiǎn)易信號(hào)發(fā)生器

1、常熟理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)（報(bào)告） 單片機(jī)課程設(shè)計(jì)報(bào)告 題 目 簡(jiǎn)易信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì) 學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院 年 級(jí) 10級(jí) 專 業(yè) 測(cè)控技術(shù)與儀器 班 級(jí) 一班 學(xué) 號(hào) 1003030113 學(xué)生姓名 黃志恒 指導(dǎo)教師 傅國(guó)紅 設(shè)計(jì)時(shí)間 2013.6.21 1目 錄1.概述12.系統(tǒng)設(shè)計(jì)22.1 方案設(shè)計(jì)與比較22.2 設(shè)計(jì)原理23.硬件設(shè)計(jì)43.1主要器件介紹43.1.1主控電路43.1.2數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路53.2 單元電路63.2.1晶振電路63.2.2復(fù)位電路63.2.3按鍵接口電路73.2.4放大電路83.2.5 端口配置83.3 器件清單104.軟件設(shè)計(jì)114.1 軟件功能模塊劃分114.1.1

2、 鍵盤掃描114.1.2 方波實(shí)現(xiàn)過程124.1.3 三角波實(shí)現(xiàn)過程134.1.4正弦波實(shí)現(xiàn)過程144.2 各功能模塊間關(guān)系描述155.系統(tǒng)調(diào)試165.1 硬件調(diào)試165.2 軟件調(diào)試175.3 設(shè)計(jì)效果18結(jié)束語(yǔ)20參考文獻(xiàn)211.概述這次課程設(shè)計(jì)的主要目的是自己動(dòng)手做一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì),在設(shè)計(jì)中考慮到波形可以在一定范圍里的頻率的調(diào)整和不同波形的變換?？梢詼?zhǔn)確,穩(wěn)定的講信號(hào)的波形顯示出來(lái)。信號(hào)發(fā)生器應(yīng)用廣泛,種類繁多,性能各異,分類也不盡一致。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

3、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、屏蔽良好的中、高檔信號(hào)發(fā)生器。這次課程設(shè)計(jì)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(lái)實(shí)現(xiàn)三角波、方波、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

4、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(lái)自外界的命令,可按實(shí)際的需要調(diào)整信號(hào)波的頻率及波形,需要輸出某種波形時(shí)再調(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,從信號(hào)發(fā)生器的輸出端口輸出。2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1 方案設(shè)計(jì)與比較在設(shè)計(jì)過程中,我們根據(jù)需求利用不同的芯片來(lái)生成波形,由此設(shè)計(jì)了以下三個(gè)方案:方案一：采用單片函數(shù)發(fā)生器（如0832）,0832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(lái)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

5、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(lái)實(shí)現(xiàn)。該方法可以通過編程的方法來(lái)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(lái)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)的精度可以做的很高。通過比較,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。它不僅采用軟硬件結(jié)合,軟件控制硬件的方法來(lái)實(shí)現(xiàn),使得信號(hào)頻率的穩(wěn)定性和精度的準(zhǔn)確性得以保證,并且可以隨時(shí)按照實(shí)際的需求來(lái)改變信號(hào)的波形與頻率,使信號(hào)發(fā)生器能適用于大多數(shù)的情況,而且它使用的幾種元

6、器件都是常用的元器件,容易得到,且價(jià)格便宜,使得硬件的開銷達(dá)到最省。信號(hào)發(fā)生器流程圖如圖2-1所示.圖2-1 信號(hào)發(fā)生器流程圖2.2 設(shè)計(jì)原理設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器,該函數(shù)信號(hào)發(fā)生器可以輸出四種波形,有正弦波,鋸齒波,三角波,方波。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步通過復(fù)位按鈕的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)波形頻率的調(diào)節(jié)和波形的選擇。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(lái)獲得所需要的波形。AT89S51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、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器以及串行

7、通訊接口等,只要將AT89S51再配置鍵盤及其接口、顯示器及其接口、數(shù)模轉(zhuǎn)換及波形輸出、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2-2所示。AT89S51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)DAC0832單片機(jī)進(jìn)行D/A模擬轉(zhuǎn)換,然后通過運(yùn)算放大器將波形進(jìn)行濾波和放大然后將其轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)也就是所需要的輸出波形。按波形頻率計(jì)算輸出波形兩點(diǎn)之間的時(shí)間間隔,修改T2的TH0。具體編程算法是:先去頻率的倒數(shù)得到周期,再將周期內(nèi)的波形點(diǎn)數(shù),得到兩個(gè)點(diǎn)間

8、的時(shí)間間隔。輸出參數(shù)WAVE_FREQ(波形頻率) 。在得到波點(diǎn)間隔時(shí)間。波點(diǎn)間隔時(shí)間Tinterval = (1000000/WAVE_FREQ)/WAVE_POINT一個(gè)周期被分離成若干個(gè)點(diǎn),對(duì)應(yīng)的四種波形的若干個(gè)數(shù)據(jù)存放在以TAB1-TAB4為起始地址的存儲(chǔ)器中。圖2-2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖213.硬件設(shè)計(jì)圖3-1 硬件結(jié)構(gòu)圖如圖3-1：要實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng),需主控電路、數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路、單元電路劃分：晶振電路、復(fù)位電路、按鍵接口電路、放大電路。3.1主要器件介紹3.1.1主控電路AT89S51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

9、模式。在波形發(fā)生器中,將其作定時(shí)器使用,用它來(lái)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AT89S51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,AT89S51等待,直到定時(shí)器計(jì)時(shí)結(jié)束,產(chǎn)生中斷請(qǐng)求,AT89S51響應(yīng)中斷,接著輸出下一

10、個(gè)采樣點(diǎn)信號(hào),如此循環(huán)產(chǎn)生所需要的信號(hào)波形。如圖3-2所示,AT89S51從P0口接收來(lái)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8155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(lái)。圖3-2 AT89C52電路圖3.1.2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

11、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。由圖3-3可知,DAC0832的片選地址為7FFFH,當(dāng)P25有效時(shí),若P0口向其送的數(shù)據(jù)為00H, 則U1 的輸出電壓為0V;若P0口向其送的數(shù)據(jù)為0FFH時(shí), 則U1的輸出電壓為-5V. 故當(dāng)U1 輸出電壓為0V時(shí),由公式 得：Vout = - 5V.當(dāng)輸出電壓為- 5V時(shí),可得：Vout = +5V,所以輸出波形的電壓變化范圍為- 5V+

12、5V. 故可推得,當(dāng)P0所送數(shù)據(jù)為80H時(shí),Vout為0V。圖3-3 數(shù)/模轉(zhuǎn)換電路3.2 單元電路3.2.1晶振電路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3-2所示。電容C3、C4對(duì)振蕩頻率有穩(wěn)定作用,其容量的選擇為30pf,振蕩器Y1選擇頻率為11.0592MHz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3-4 晶振電路3.2.2復(fù)位電路單片機(jī)在啟動(dòng)時(shí)需進(jìn)行復(fù)位,以使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài),并從初態(tài)開始工作。89系列單片

13、機(jī)的復(fù)位信號(hào)是從RST引腳輸入到芯片內(nèi)的施密特觸發(fā)器中的。當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí),且振蕩器穩(wěn)定后,如果RST引腳上有一個(gè)高電平并維持2個(gè)機(jī)器周期(24個(gè)振蕩周期)以上,則CPU就可以響應(yīng)并將系統(tǒng)復(fù)位。單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位方式有：手動(dòng)按鈕復(fù)位和上電復(fù)位。1、手動(dòng)按鈕復(fù)位 手動(dòng)按鈕復(fù)位需要人為在復(fù)位輸入端RST上加入高電平。一般采用的辦法是在RST端和正電源Vcc之間接一個(gè)按鈕。當(dāng)人為按下按鈕時(shí)，則Vcc的+5V電平就會(huì)直接加到RST端。由于人的動(dòng)作再快也會(huì)使按鈕保持接通達(dá)數(shù)十毫秒，所以，完全能夠滿足復(fù)位的時(shí)間要求。2、上電復(fù)位AT89S51的上電復(fù)位電路如圖2所示,只要在RST復(fù)位輸入引腳上接一電

14、容至Vcc端,下接一個(gè)電阻到地即可。對(duì)于CMOS型單片機(jī),由于在RST端內(nèi)部有一個(gè)下拉電阻,故可將外部電阻去掉,而將外接電容減至10F。上電復(fù)位的工作過程是在加電時(shí),復(fù)位電路通過電 容加給RST端一個(gè)短暫的高電平信號(hào),此高電平信號(hào)隨著Vcc對(duì)電容的充電過程而逐漸回落,即RST端的高電平持續(xù)時(shí)間取決于電容的充電時(shí)間。為了保證系統(tǒng)能夠可靠地復(fù)位,RST端的高電平信號(hào)必須維持足夠長(zhǎng)的時(shí)間。上電時(shí),Vcc的上升時(shí)間約為10ms,而振蕩器的起振時(shí)間取決于振蕩頻率,如晶振頻率為10MHz,起振時(shí)間為1ms。在圖3-3的復(fù)位電路中,當(dāng)Vcc掉電時(shí),必然會(huì)使RST端電壓迅速下降到0V以下,但是,由于內(nèi)部電路的

15、限制作用,這個(gè)負(fù)電壓將不會(huì)對(duì)器件產(chǎn)生損害。圖3-5 復(fù)位電路3.2.3按鍵接口電路圖3-4為鍵盤接口電路的原理圖,圖中鍵盤和8155的PA口相連,AT89S51的P0口和8155的D0口相連,AT89S51不斷的掃描鍵盤,看是否有鍵按下,如有,則根據(jù)相應(yīng)按鍵作出反應(yīng)。其中“SELECT_WAVE”號(hào)鍵控制選擇不同的波形的輸出,“ADD_FREQUBNCY”可增加輸出波形的輸出頻率, “DELETE_FREQUBNCY”可減少輸出波形的輸出頻率。圖3-6 按鍵接口電路3.2.4放大電路LM324 是四運(yùn)放集成電路,它采用14腳雙列直插塑料封裝,外形如圖3-4所示。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)

16、算放大器, 除電源共用外,四組運(yùn)放相互獨(dú)立。每一組運(yùn)算放大器可用圖3-4所示的符號(hào)來(lái)表示,它有5個(gè)引出腳,其中“+”、“-”為兩個(gè)信號(hào)輸入端,“4”為正電源端,“11” 為負(fù)電源端,“1”為輸出端。兩個(gè)信號(hào)輸入端中, “2”為反相輸入端,表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的位相反,“3”為同相輸入端,表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的相位相同。放大器電壓放大倍數(shù)Av僅由外接電阻Ri、Rf決定：Av=-Rf/Ri。負(fù)號(hào)表示輸出信號(hào)與輸入信號(hào)相位相反。從單片機(jī)中輸出的數(shù)字信號(hào)經(jīng)過DAC0832轉(zhuǎn)換后，由于信號(hào)的幅值比較小，所以需要放大。采用常規(guī)的放大方式，采用兩片運(yùn)放，實(shí)現(xiàn)兩級(jí)放大。如圖3-5。

17、 圖3-7 LM324 圖3-8 放大電路3.2.5 端口配置以上各單元電路的端口配置見表3-9：表3-9單片機(jī)端口配置表編號(hào)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)端口配置輸入/輸出功能描述1S0S7PC7PC1、PE5輸入8路撥碼開關(guān)進(jìn)行燈質(zhì)設(shè)定2OPCONPB3輸入光照度檢測(cè)3SW_MSPB2輸入工作模式切換（備用）4AD0_VOLPB1輸入電壓A/D檢測(cè)5AD1_CURPB0輸入電流A/D檢測(cè)6LED_DRV1PD2輸出LED燈第一路輸出7LED_DRV2PD3輸出LED燈備用輸出8UART1_TXPD5輸出串口發(fā)送9UART1_RXPD6輸入串口接收10SWIMPD1雙向ISP與調(diào)試11RSTRST輸入復(fù)位輸入12

18、ALE/PROGALE輸出輸出脈沖鎖存地址的低8位字13PSENPSEN輸出外部存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)14XTAL1XTAL1輸入振蕩器反相放大器的輸入15XTAL2XTAL2輸出振蕩器反相放大器的輸出16DI7DI0P0輸入8位的數(shù)據(jù)輸入端17ILEVCC輸入輸入鎖存信號(hào),高電平有效18CSGND輸入片選信號(hào),低電平有效19WRGND輸入寫信號(hào),低電平有效20XFERDGNG輸入傳送控制信號(hào),低電平有效21IOUT1LM324-3輸出電路輸入,隨寄存器線性變化22IOUT2LM324-2輸出IOUT2,IOUT1的和為一個(gè)常數(shù)3.3 器件清單表3-10 主要器件清單編號(hào)器件名稱型號(hào)數(shù)量1萬(wàn)能板5c

19、m*7cm12集成電路AT89S5113集成電路DAC083214集成電路插座DIP4015集成電路AMS1117-5V16電阻20K17電阻10K18電阻1K109電阻100310瓷片電容104111瓷片電容30pF212電解電容10uF/16V113紅色發(fā)光二極管LED114接插器CON2215接插器IDC10216微動(dòng)按鈕SW517晶振11.0592MHZ1184輸入雙與非門LM32414.軟件設(shè)計(jì)圖4-1 軟件功能模塊圖如圖4-1系統(tǒng)軟件功能包括：波形的選擇、波形頻率的調(diào)整、電路的復(fù)位、數(shù)/模的轉(zhuǎn)換、信號(hào)的放大。通過按鍵的調(diào)整能對(duì)信號(hào)的輸出波形進(jìn)行選擇,能輸出正弦波、三角波、鋸齒波。并

20、可對(duì)輸出波形的頻率進(jìn)行調(diào)整,復(fù)位按鈕可對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行初始化,將系統(tǒng)還原到初始的狀態(tài),將調(diào)整妥當(dāng)?shù)男盘?hào)通過芯片傳輸?shù)綌?shù)/模轉(zhuǎn)換器將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成波形,然后將信號(hào)輸入進(jìn)信號(hào)放大器,進(jìn)行濾波和信號(hào)的放大,再輸出到顯示器上。下面進(jìn)行詳細(xì)介紹:4.1 軟件功能模塊劃分4.1.1 鍵盤掃描如圖4-2流程圖中,首先先對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行初始化,然后單片機(jī)AT89S51對(duì)鍵盤的按鍵進(jìn)行掃描,檢測(cè)到按鍵閉合電平后先執(zhí)行個(gè)延時(shí)程序,做一個(gè)12ms至24ms的延時(shí),讓前抖動(dòng)消失后再做一次檢測(cè)按鍵的狀態(tài),如果仍然閉合狀態(tài)下的電平,則認(rèn)為真的有按鍵按下;若不是閉合的電平,則認(rèn)為沒有按鍵按下。當(dāng)按鍵按下后,連接到該按鍵的I/O

21、輸入口為高電平變?yōu)榈碗娖?然后單片機(jī)記錄下當(dāng)前的輸入值,然后再一次檢測(cè)按鍵的狀態(tài)是否已釋放,結(jié)束當(dāng)前的數(shù)值輸入。圖4-2 鍵盤掃描程序流程圖核心源碼分析：k=KEY_Scan(0); /按鍵掃描if(k=1) state+; if(state>3)state=0;if(k=2)ys+=1; /按鍵減頻率 if(k=3)ys-=1; /按鍵加頻率if(state=0) /正弦波 lcd_pos(0x07); i = 0; while(i<8) lcd_wdat(display3i); i+; delay_ms(1); DAC0832_sin(ys);if(state=1)/鋸齒波 l

22、cd_pos(0x07); i = 0; while(i<8) lcd_wdat(display4i); i+; delay_ms(1); DAC0832_juchi(ys); /三角波if(state=2) lcd_pos(0x07);i = 0;while(i<8) lcd_wdat(display5i); i+; delay_ms(1); DAC0832_sanjiao(ys);/方波if(state=3) lcd_pos(0x07);i = 0;while(i<8) lcd_wdat(display6i); i+; delay_ms(1); DAC0832_fangb

23、o(ys); 4.1.2 方波實(shí)現(xiàn)過程設(shè)個(gè)自變量i=0使之延時(shí)一段時(shí)間，再另i=255時(shí)在延時(shí)與i=0相同的時(shí)間，然后再重復(fù)上述過程。程序如下：void DAC0832_fangbo(unsigned int ys) /方波 unsigned char i,j; j=128; for(i=128;i>0;i-)P2=0;delay(ys); while(j-)P2=255;delay(ys); 圖4-3 方波實(shí)現(xiàn)流程圖4.1.3 三角波實(shí)現(xiàn)過程設(shè)個(gè)自變量i讓它不斷地自加1，直到加到255時(shí)，t=i，對(duì)t進(jìn)行不斷地自減1直到減到t=0，然后再不斷地重復(fù)上述過程產(chǎn)生三角波。程序如下：void

24、 DAC0832_sanjiao(unsigned int ys) /三角波 unsigned char i; for(i=0;i<255;i+)P2=i;delay(ys); while(i-)P2=i;delay(ys); 圖4-4 三角波實(shí)現(xiàn)過程4.1.4正弦波實(shí)現(xiàn)過程輸入正弦波的采樣點(diǎn)，計(jì)算出一個(gè)周期內(nèi)正弦波信號(hào)值。然后通過輸出的兩點(diǎn)間的延時(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)頻。依次循環(huán)輸出，可得出正弦波。void DAC0832_sin(unsigned int ys)unsigned char i; for(i=0;i<255;i+) P2=SinTabi; delay(ys); 圖4-5 正弦

25、波實(shí)現(xiàn)過程4.2 各功能模塊間關(guān)系描述集成電路由89S51單片機(jī),時(shí)鐘電路和復(fù)位電路構(gòu)成一個(gè)基本的單片機(jī)系統(tǒng)。組成一個(gè)AT89S51最小系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的寄存與傳輸,其中復(fù)位電路可是系統(tǒng)初始化,其中信號(hào)通過按鍵接口電路控制電壓信號(hào)的輸入,來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出波形的控制選擇和頻率的調(diào)整。時(shí)鐘電路控制著信號(hào)的中斷,在單片機(jī)的外部擴(kuò)展D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832接受來(lái)自89S51的D3-D0口的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換,D/A轉(zhuǎn)換器的輸出端OUT連接運(yùn)算放大器的同相,反相端,將原有的信號(hào)進(jìn)行二級(jí)放大,再將DAC0832輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。其中LM324運(yùn)放電路的2、3、5、6管腳為信號(hào)的輸入端,管腳4、11

26、上分別加載+12V和-12V的電壓供電。DAC0832連接為直通工作方式,單片機(jī)的數(shù)字信號(hào),通過P1口送到DAC0832的數(shù)據(jù)輸入端,經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換后送出電流信號(hào),再經(jīng)過運(yùn)算放大器的轉(zhuǎn)換變?yōu)閷?duì)應(yīng)的電壓輸出,再根據(jù)輸出顯示的波形來(lái)調(diào)整相對(duì)應(yīng)的程序。5.系統(tǒng)調(diào)試 5.1 硬件調(diào)試在繪制系統(tǒng)原理圖時(shí)采用的是電氣連接線實(shí)現(xiàn)各器件間的連接,發(fā)現(xiàn)繪制出的原理連線多、圖紙紊亂,直接影響其可讀性。后改成單元電路加網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)的形式進(jìn)行繪制,繪制出的原理圖美觀、大方。在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)時(shí),部分器件的封裝形式在庫(kù)中找不到,采用自己制作完成；在布局時(shí)采用手動(dòng)布局,布局效果較好。但采用自動(dòng)布線時(shí)發(fā)現(xiàn)走線亂,且電源、地等大功

27、率線寬較細(xì),原因是布線規(guī)則未進(jìn)行設(shè)置,后設(shè)置完成并實(shí)現(xiàn)手動(dòng)布線,布線效果較好。由于STM8S單片機(jī)采用的是LQFP32封裝形式,第一次進(jìn)行此類器件焊接,焊接完成后發(fā)現(xiàn)引腳有短路現(xiàn)象,后重新焊接解決。具體焊接流程是：先焊接電源并進(jìn)行調(diào)試,通過后焊接矮的器件,再焊接高的器件；按單元電路焊接一部分進(jìn)行調(diào)試一部分,通過測(cè)試后焊下一單元電路。在進(jìn)行最小系統(tǒng)原理圖的電路排版的時(shí)候,只顧著將正面的元器件排布整齊,未能考慮到背面電路元件引腳的焊接,導(dǎo)致電路的引線異常的復(fù)雜,多繞了許多的路。不僅占用了電路板上有限的空間,更是為之后的電路焊接增添了困難。后將電器元件重新排版,解決了這一問題。如圖5-1、圖5-2所

28、示采用DAC0832轉(zhuǎn)換電路將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào),再經(jīng)LM324放大器放大輸出波形。 圖5-2 DAC0832實(shí)物圖圖5-1 模擬放大電路圖5.2 軟件調(diào)試軟件開發(fā)環(huán)境采用ST Visual Develop Version 4.1.4,界面見圖5-3。開發(fā)步驟包括編輯、編譯、連接、下載運(yùn)行等步驟。 圖5-3 軟件開發(fā)環(huán)境界面圖開發(fā)工具采用如圖5-4所示的ST-LINKIII,采用SWIM方式進(jìn)行下載與調(diào)試。圖5-4函數(shù)信號(hào)調(diào)試工具圖結(jié)束語(yǔ)這次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)歷時(shí)五天,我們選的課題是可調(diào)頻函數(shù)信號(hào)發(fā)生器,可以說(shuō)是苦多于甜,苦盡甘來(lái),但是學(xué)到了很多東西,不僅可以鞏固以前所學(xué)過的知識(shí),而且學(xué)到了很多在書本上沒學(xué)到的知識(shí)。通過這次設(shè)計(jì),進(jìn)一步加深了對(duì)單片機(jī)芯片,還有protelDXP2004軟件,SmartDr