[優(yōu)秀畢業(yè)論文]采用NE555芯片進行信號波形合成設(shè)計

1、內(nèi)容摘要：本系統(tǒng)采用ne555芯片作為方波發(fā)生電路產(chǎn)生120khz的方波信號，然后利用十進制計數(shù)器cd4017和雙d觸發(fā)器cd4013將120khz的矩形波信號分頻，得到10khz、30khz三種不同頻率的方波，將方波信號經(jīng)濾波處理后，得到單頻的正弦信號，產(chǎn)生的信號波形應(yīng)無明顯失真，為了保證最終波形的疊加效果，使用幅度與移相調(diào)節(jié)電路對兩路信號進行調(diào)整，兩路信號進入加法器疊加，最終得到近似的合成波形。系統(tǒng)主要由四大模塊構(gòu)成：方波發(fā)生電路，分頻濾波電路，幅度與移相調(diào)節(jié)電路和波形合成電路構(gòu)成。關(guān) 鍵 詞：方波振蕩器 分頻與濾波 移相電路 加法器 單片機前 言本設(shè)計的任務(wù)是使學生獲得信號與系統(tǒng)分析方面

2、的基本理論、基本知識和基本技能,培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力,為深入學習通信、電子信息類專業(yè)有關(guān)課程及以后從事專業(yè)工作打下良好的基礎(chǔ)。本設(shè)計的特點是應(yīng)用的數(shù)學工具多、公式多,數(shù)學演繹復(fù)雜。如何把抽象的數(shù)學語言和具體的物理概念與實際應(yīng)用聯(lián)系起來,也是學習中要解決的重要問題。為了達到這一目的,課程實驗是一個必不可少的環(huán)節(jié)。讓學生有機會盡早接觸正弦波、方波等周期信號以及調(diào)幅波、調(diào)頻波等調(diào)制信號,通過多觀察、多測試、多分析,理論聯(lián)系實際,舉一反三,融會貫通,掌握觀察、測試和分析信號與系統(tǒng)的基本方法,培養(yǎng)使用基本分析工具的能力。為此我們引入信號的分解與合成來解決這樣的問題。從而有了我們這次的課題 信

3、號波形合成。學生可以通過示波器來觀察試驗結(jié)果是否與理論一致,觀察出現(xiàn)的誤差并分析原因。經(jīng)過實驗課程的不斷嘗試,證明實踐性教學能夠加強學生對相關(guān)知識的掌握和理解,而且通過實驗,鍛煉學生用模擬，數(shù)字電路理論分析解決實際工程問題的能力,不僅大大提高學生的動手能力,而且為后續(xù)的相關(guān)課程的學習以及畢業(yè)設(shè)計奠定了堅實的基礎(chǔ)。1系統(tǒng)方案設(shè)計及論證1.1系統(tǒng)總體方案本系統(tǒng)采用ne555芯片作為方波發(fā)生電路，產(chǎn)生穩(wěn)定的120khz的方波信號，將信號進行分頻濾波處理，得到10k、30k二種不同頻率的正弦信號，為了保證最終波形的疊加效果，使用調(diào)幅移相電路對二路信號進行調(diào)整，二路信號進入加法器疊加，最終完成波形合成。

4、如圖1-1： 圖1-11.2電源系統(tǒng)考慮到直流電流電源。我們用四個1n4007四個晶體管構(gòu)成橋式整流橋。，將220v 50hz的交流電轉(zhuǎn)換為直流電。該直流穩(wěn)壓電源的穩(wěn)壓電路選用由lm7805和lm7905三端固定式集成穩(wěn)壓器組成穩(wěn)壓電路，他們能滿足放大器所用直流穩(wěn)壓電源，其整流濾波電路采用橋式整流、電容濾波電路。該電路的特點是它們共用兩組組整流、濾波電路，且有共同的公共端，可以同時輸出正、負電壓，使用十分方便，電壓穩(wěn)定性好。其原理圖如圖1-2： 圖1-2 1.3方波合成系統(tǒng)1.3.1方波信號發(fā)生器 方案一：集成運放利用集成運放構(gòu)成的比較器和電容的充電放電，可以實現(xiàn)集成運放的周期性翻轉(zhuǎn)，進而輸出

5、端產(chǎn)生一個方波信號。方案二：ne555定時器利用ne555內(nèi)部靈敏的比較器以及電容的充放電實現(xiàn)方波的的輸出方案比較：采用方案一,用集成運放產(chǎn)生方波,電阻、運放會產(chǎn)生熱噪聲，使得電路的噪聲增大。ne555定時器內(nèi)部的比較器靈敏度比較高,振蕩頻受電源電壓和溫度變化的影響很小，實現(xiàn)起來也不難，因此選用該方案。 1.3.2分頻模塊利用cd4017b十進制計數(shù)器，以及ti公司的d觸發(fā)器cd4013，分別對120khz的方波信號進行12分頻得到10khz方波信號，進行4分頻得到30khz方波信號。1.3.3濾波模塊任何一個周期性函數(shù)都可以用傅立葉級數(shù)來表示，這種用傅立葉級數(shù)展開并進行分析的方法在數(shù)學、物理

6、、工程技術(shù)等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。例如要消除某些電器、儀器或機械的噪聲，就要分析這些噪聲的主要頻譜，從而找出消除噪聲方法；又如要得到某種特殊的周期性電信號，可以利用傅立葉級數(shù)合成，將一系列正弦波形合成所需的電信號等。其原理為：傅里葉解析認為任意一個逐段光滑的周期函數(shù)均可分解出相應(yīng)的三角級數(shù)，且其級數(shù)在每一連續(xù)點收斂于，在每一個間斷點收斂于函數(shù)的左右極限的平均值。反映到電子技術(shù)領(lǐng)域中，就是說任意一個非正弦交流電都可以被分解成一系列頻率與它成整數(shù)倍的正弦分量。也就是說我們在實際工作中所遇到的各種波形的周期波，都可以由有限或無限個不同頻率的正弦波組成。一個非正弦周期波可以用一系列頻率與之成整數(shù)倍的正弦

7、波來表示。反過來說，也就是不同頻率的正弦波可以合成一個非正弦周期波。這些正弦波叫做非正弦波的諧波分量，其中頻率與之相同的成分稱為基波或一次諧波。諧波分量的頻率為基波的幾倍，就稱為幾次諧波，其幅度將隨著諧波次數(shù)的增加而減小直到無窮小。波形所含有的諧波成分，按頻率可分成兩種不同的諧波。一種頻率為基波的1，3，5，7.倍的諧波，稱為奇次諧波；另一種頻率為基波的2，4，6，8倍的諧波，稱為偶次諧波。有些信號中還存在一定的直流成分，可看做零頻率的諧波分量，也屬于偶次諧波。分解方法：傅里葉分解公式周期為t（角頻率）的周期量f（t）可分解為 將正弦函數(shù)展開，還可得到另一種形式 其中稱為傅里葉系數(shù)，可按下式計

8、算 式（5.1）中的本設(shè)計采用單運放帶通濾波器將方波轉(zhuǎn)換成正弦波，一階帶通濾波器濾去方波中高次諧波分量，只留f基波正弦分量。用集成運放和rc網(wǎng)絡(luò)組成的有源濾波器則比較適用于低頻，它還具有一定的增益，且因輸入與輸出之間有良好的隔離而便于級聯(lián)。1.3.4幅度和相位調(diào)節(jié)模塊采用rc移相電路，在r-c串聯(lián)電路中，若輸入電壓是正弦波，則電路中各處的電壓、電流都是正弦波。從相量圖可以看出，以電阻電壓作為輸出電壓時，輸出電壓相位超前輸入電壓相位一個角，如果輸入電壓大小不變，則當改變電源頻率f或電路參數(shù)r或c時，角都將改變，而且a點的軌跡是一個半圓。同理可以分析出，以電容電壓作為輸出電壓時，輸出電壓相位滯后輸

9、入電壓相位一個角。因此，不論以r端或c端作輸出，其輸出電壓較輸入電壓都具有移相作用，這種作用效果稱阻容移相。rc移相電路主要是由電容器的電流超前電壓90度這一特性，使得 rc之間的相位關(guān)系，超前或滯后，從而使相位發(fā)生變化。1.3.5加法器合成模塊利用集成運算放大器實現(xiàn)信號的合成，在進行電壓相加的同時， 仍能保證各輸入電壓及輸出電壓間有公共的接地端。由于虛地點的隔離作用，輸出電壓分別與各個輸入電壓間的比例系數(shù)僅僅取決于反饋電阻與各相應(yīng)輸入回路的電阻之比，而與其他各路的電阻無關(guān)。因此，參數(shù)值的調(diào)整比較方便。1.4幅值顯示系統(tǒng)1.4.1幅值檢測模塊本設(shè)計采用橋式全波整流濾波的方式將正弦波轉(zhuǎn)換成易測量

10、的直流量。如下圖1-3，圖1-4：圖1-3 經(jīng)過電容濾波后的值為： 近似認為。 圖1-41.4.2模數(shù)轉(zhuǎn)化模塊方案一： adc0809adc0809是帶有8位a/d轉(zhuǎn)換器、8路多路開關(guān)以及微處理機兼容的控制邏輯的cmos組件。多路開關(guān)可選通8個模擬通道，允許8路模擬量分時輸入，轉(zhuǎn)換時間約為100us。方案二：tlv1544tlv1544是cmos10位開關(guān)電容逐次逼近10位分辨率a/d轉(zhuǎn)換器，器件片內(nèi)具有11通道多路轉(zhuǎn)換器，tlv1544可工作在寬電源電壓范圍，其轉(zhuǎn)換間10us。方案三：tlc2543tlc2543是12位串行a/d轉(zhuǎn)換器，可以節(jié)省i/o端口，轉(zhuǎn)換時間為10us，具有線性誤差。

11、方案比較： tlv1544采用寬范圍的單電源供電，芯片內(nèi)部有著較高的轉(zhuǎn)換速率，轉(zhuǎn)換時間小于10us；在試驗中我們采用it公司提供的tlv1544，采用方案二。1.4.3顯示模塊方案一：lcd1602液晶顯示液晶顯示屏（lcd）具有輕薄短小、低耗電量、無輻射危險，平面直角顯示以及影像穩(wěn)定不閃爍等優(yōu)勢，可視面積大，畫面效果好，分辨率高，抗干擾能力強等特點。 方案二：數(shù)碼管顯示數(shù)碼管是采用 bcd編碼顯示數(shù)字，程序編譯容易，資源占用較多，但是顯示內(nèi)容少。 方案選擇：綜上，我們采用方案一，以達到題目要求。2.硬件設(shè)計2.1正弦波合成設(shè)計2.1.1方波發(fā)生電路本設(shè)計采用555定時器作為方波產(chǎn)生芯片。利用

12、cd4013進行二分頻將其占空比調(diào)整為0.5。集成555定時器因為其內(nèi)部有3個精密的5k電阻而得名。后來國內(nèi)外許多公司和廠家都相繼生產(chǎn)出雙極型和cmos型555集成電路。雖然cmos型3個分壓電阻不再是5k,但仍然延用555名稱。555定時器是一種將模擬功能與邏輯功能巧妙結(jié)合在一起的中規(guī)模集成電路。該電路功能靈活、適用范圍廣，只要外圍電路稍作配置，即可構(gòu)成單穩(wěn)觸發(fā)器、多諧振蕩器或施密特觸發(fā)器，因而可在定時、檢測、控制、報警等方面。cd4013是一雙d觸發(fā)器,由兩個相同的、相互獨立的數(shù)據(jù)型觸發(fā)器構(gòu)成。每個觸發(fā)器有獨立的數(shù)據(jù)、置位、復(fù)位、時鐘輸入和q及q輸出，此器件可用作移位寄存器，且通過將q輸出

13、連接到數(shù)據(jù)輸入，可用作計算器和觸發(fā)器。在時鐘上升沿觸發(fā)時，加在d輸入端的邏輯電平傳送到q輸出端。置位和復(fù)位與時鐘無關(guān)，而分別由置位或復(fù)位線上的高電平完成。在本電路中，555定時器主要作為構(gòu)成產(chǎn)生方波的多諧振蕩器的器件。其電路圖與工作波形如下圖2-1（a）（b）所示：圖2-1工作原理: 當接通vcc后，vcc經(jīng)r1和r2對c充電。當uc上升到2vcc/3時，uo=0，t導通，c通過r2和t放電，uc下降。當uc下降到vcc/3時，uo又由0變?yōu)?，t截止，vcc又經(jīng)r1和r2對c充電。如此重復(fù)上述過程，在輸出端uo產(chǎn)生了連續(xù)的矩形脈沖。其第一個暫穩(wěn)態(tài)的脈沖寬度tp1，即uc從vcc/3充電上升到

14、2vcc/3所需的時間：tp10.7(r1+r2)c第二個暫穩(wěn)態(tài)的脈沖寬度tp2，即uc從2vcc/3放電下降到vcc/3所需的時間tp20.7r2c振蕩周期：ttp1tp20.7(r12r2)c根據(jù)以上公式：將r1=1k，r2為滑動變阻器，調(diào)節(jié)r2的阻值即可改變振蕩周期與頻率。多諧振蕩器輸出120khz的頻率之后，經(jīng)過4013分頻之后，即可得到需要的波形。2.1.2分頻電路本設(shè)計采用cd4017對120khz的矩形波進行一次分頻分別得到20khz、60khz的矩形波，然后用cd4013進行第二次分頻得到占空比為0.5的10khz、30khz方波信號。cd4017為十進制計數(shù)分頻器，其內(nèi)部由計

15、數(shù)器及譯碼器兩部分組成，由譯碼輸出實現(xiàn)對脈沖信號的分配，整個輸出時序就是o0、o1、o2、o9依次出現(xiàn)與時鐘同步的高電平，寬度等于時鐘周期。 cd4017有10個輸出端（o0o9）和1個進位輸出端o5-9。每輸入10個計數(shù)脈沖，o5-9就可得到1個進位正脈沖，該進位輸出信號可作為下一級的時鐘信號。cd4017有3個輸入（mr、cp0和cp1），mr為清零端，當在mr端上加高電平或正脈沖時其輸出o0為高電平，其余輸出端（o1o9）均為低電平。cp0和cpl是2個時鐘輸入端，若要用上升沿來計數(shù)，則信號由cp0端輸入；若要用下降沿來計數(shù)，則信號由cpl端輸入。cd4017在本電路中的功能：其功能是：

16、當復(fù)位端cr加上高電平和正脈沖時，輸出端q0為高電平，其余9個輸出端q0q9均為低電平。時鐘輸出端cp對輸入時鐘脈沖的上升沿計數(shù)，en則對時鐘脈沖的下降沿計數(shù)。q0q9這10個輸出端的輸出狀態(tài)分別與輸入的時鐘個數(shù)相對應(yīng)。如從0開始計數(shù)，則輸入到第1個時鐘脈沖時，q1就變成高電平，輸入第2個時鐘脈沖時，q2變成高電平直到輸入第6或第2個時鐘脈沖，q6或q2變?yōu)楦唠娖?，然后?fù)位，繼續(xù)循環(huán)。這樣就會將20khz，60khz的矩形波分出來。cd4013是一雙d觸發(fā)器,由兩個相同的、相互獨立的數(shù)據(jù)型觸發(fā)器構(gòu)成。每個觸發(fā)器有獨立的數(shù)據(jù)、置位、復(fù)位、時鐘輸入和q及q輸出，此器件可用作移位寄存器，且通過將q輸

17、出連接到數(shù)據(jù)輸入，可用作計算器和觸發(fā)器。在時鐘上升沿觸發(fā)時，加在d輸入端的邏輯電平傳送到q輸出端。置位和復(fù)位與時鐘無關(guān)，而分別由置位或復(fù)位線上的高電平完成。在本電路中，cd4013主要的的作用是進行二分頻并將矩形波轉(zhuǎn)換成占空比為0.5的方波信號。分頻電路的總電路圖如下圖2-2： 圖2-22.1.3濾波電路本電路采用lm324構(gòu)成帶通濾波器進行濾波。lm324是四運放集成電路，它采用14腳雙列直插塑料封裝，lm324原理圖如圖2-3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

18、號輸入端，“v+”、“v-”為正、負電源端，“vo”為輸出端。兩個信號輸入端中，vi-（-）為反相輸入端，表示運放輸出端vo的信號與該輸入端的相位相反；vi+（+）為同相輸入端，表示運放輸出端vo的信號與該輸入端的相位相同。lm324引腳圖見圖2-4所示。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。 圖2-3 圖2-4圖2-5在本設(shè)計中采用單運放帶通濾波器，其原理圖如圖2-5所示。 2.1.4幅度和相位調(diào)節(jié)本實驗采用模擬移相，由r、c組成滯后移相網(wǎng)絡(luò)進行移相，實現(xiàn)了對一定頻率的輸入信號進行相移，經(jīng)過幅度和相移網(wǎng)絡(luò)后，該信號發(fā)

19、生幅度和相位的變化。如圖2-6所示。圖2-62.1.5加法電路利用集成運放lm324實現(xiàn)信號的合成，在進行電壓相加的同時， 仍能保證各輸入電壓及輸出電壓間有公共的接地端。由于虛地點的隔離作用，輸出v分別與各個v間的比例系數(shù)僅僅取決于r與各相應(yīng)輸入回路的電阻之比，而與其他各路的電阻無關(guān)。因此，參數(shù)值的調(diào)整比較方便。其原理圖如圖2-7所示。圖2-72.2幅度顯示系統(tǒng)幅值檢測電路采用整流濾波的方式將正弦波轉(zhuǎn)換成平穩(wěn)的正電壓，并利用tlv1544進行模數(shù)轉(zhuǎn)化，然后將轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)送入單片機處理顯示在lcd1602液晶顯示器上。2.2.1單片機最小系統(tǒng)單片機是隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)極其發(fā)展，將計算機的c

20、pu，ram，rom，定時/計數(shù)器和多種i/o接口集成在一片芯片上，形成了芯片級的計算機，因此單片機早期的含義稱為單片微型計算機(single chipmicrocomputer).它擁有優(yōu)異的性價比、集成度高、體積小、可靠性高、控制功能強、低電壓、低功耗的顯著優(yōu)點.主要應(yīng)用于智能儀器儀表、工業(yè)檢測控制、機電一體化等方面,并且取得了顯著的成果.單片機應(yīng)用系統(tǒng)可以分為:（1）最小應(yīng)用系統(tǒng)是指能維持單片機運行的最簡單配置的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)成本低廉,結(jié)構(gòu)簡單，常構(gòu)成一些簡單的控制系統(tǒng)，如開關(guān)狀態(tài)的輸入/輸出控制等。片內(nèi)有rom/eprom的單片機，其最小應(yīng)用系統(tǒng)即為配有晶振，復(fù)位電路，電源的單個單片機

21、.片內(nèi)無rom/eprom的單片機，其最小應(yīng)用系統(tǒng)除了外部配置晶振，復(fù)位電路，電源外，還應(yīng)外接eprom或eeprom作為程序存儲器用.（2）最小功耗應(yīng)用系統(tǒng)是指為了保證正常運行，系統(tǒng)的功耗最小.（3）典型應(yīng)用系統(tǒng)是指單片機要完成工業(yè)測控功能所必須的硬件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。80c51單片機是把那些作為控制應(yīng)用所必需的基本內(nèi)容都集成在一個尺寸有限的集成電路芯片上2。如果按功能劃分，它由如下功能部件組成，即微處理器、數(shù)據(jù)存儲器、程序存儲器、并行i/o口、串行口、定時器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)及特殊功能寄存器。它們都是通過片內(nèi)單一總線連接而成，其基本結(jié)構(gòu)依舊是cpu加上外圍芯片的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式。但對各種功能部件的控制

22、是采用特殊功能寄存器的集中控制方式。1 微處理器該單片機中有一個8位的微處理器，與通用的微處理器基本相同，同樣包括了運算器和控制器兩大部分，只是增加了面向控制的處理功能，不僅可處理數(shù)據(jù)，還可以進行位變量的處理。2 數(shù)據(jù)存儲器片內(nèi)為128個字節(jié)，片外最多可外擴至64k字節(jié)，用來存儲程序在運行期間的工作變量、運算的中間結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存和緩沖、標志位等，所以稱為數(shù)據(jù)存儲器。3 程序存儲器由于受集成度限制，片內(nèi)只讀存儲器一般容量較小，如果片內(nèi)的只讀存儲器的容量不夠，則需用擴展片外的只讀存儲器，片外最多可外擴至64k字節(jié)。4 中斷系統(tǒng)具有5個中斷源，2級中斷優(yōu)先權(quán)。5 定時器/計數(shù)器片內(nèi)有2個16位的定時

23、器/計數(shù)器， 具有四種工作方式。6 串行口1個全雙工的串行口，具有四種工作方式?？捎脕磉M行串行通訊，擴展并行i/o口，甚至與多個單片機相連構(gòu)成多機系統(tǒng)，從而使單片機的功能更強且應(yīng)用更廣。7 p1口、p2口、p3口、p4口為4個并行8位i/o口。8 特殊功能寄存器共有21個，用于對片內(nèi)的個功能的部件進行管理、控制、監(jiān)視。實際上是一些控制寄存器和狀態(tài)寄存器，是一個具有特殊功能的ram區(qū)。最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計80c51是片內(nèi)有rom/eprom的單片機，因此，這種芯片構(gòu)成的最小系統(tǒng)簡單可靠。用80c51單片機構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時，只要將單片機接上時鐘電路和復(fù)位電路即可，如圖2-8所示。由于集成度的限制，最

24、小應(yīng)用系統(tǒng)只能用作一些小型的控制單元。其應(yīng)用特點：(1) 有可供用戶使用的大量i/o口線。(2) 內(nèi)部存儲器容量有限。(3) 應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)具有特殊性。圖2-81、時鐘電路80c51雖然有內(nèi)部振蕩電路，但要形成時鐘，必須外部附加電路。80c51單片機的時鐘產(chǎn)生方法有兩種。內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。本設(shè)計采用內(nèi)部時鐘方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路，在xtal1、xtal2引腳上外接定時元件，內(nèi)部的振蕩電路便產(chǎn)生自激振蕩。本設(shè)計采用最常用的內(nèi)部時鐘方式，即用外接晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。振蕩晶體可在1.2mhz到12mhz之間選擇。電容值無嚴格要求，但電容取值對振蕩頻率輸出的穩(wěn)定性、大小、振蕩電

25、路起振速度有少許影響，cx1、cx2可在20pf到100pf之間取值，但在60pf到70pf時振蕩器有較高的頻率穩(wěn)定性。所以本設(shè)計中，振蕩晶體選擇6mhz,電容選擇65pf。在設(shè)計印刷電路板時，晶體和電容應(yīng)盡可能靠近單片機芯片安裝，以減少寄生電容，更好的保證振蕩器穩(wěn)定和可靠地工作。為了提高溫度穩(wěn)定性，應(yīng)采用npo電容。2、復(fù)位電路80c51的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來實現(xiàn)的。復(fù)位引腳rst通過一個斯密特觸發(fā)器用來抑制噪聲，在每個機器周期的s5p2,斯密特觸發(fā)器的輸出電平由復(fù)位電路采樣一次，然后才能得到內(nèi)部復(fù)位操作所需要的信號。復(fù)位電路通常采用上電自動復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方式。最簡單的上電自動復(fù)位電

26、路中上電自動復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實現(xiàn)的。只要vcc的上升時間不超過1ms,就可以實現(xiàn)自動上電復(fù)位。時鐘頻率用6mhz時c取22uf,r取1k。除了上電復(fù)位外，有時還需要按鍵手動復(fù)位。本設(shè)計就是用的按鍵手動復(fù)位。按鍵手動復(fù)位有電平方式和脈沖方式兩種。其中電平復(fù)位是通過rst端經(jīng)電阻與電源vcc接通而實現(xiàn)的。按鍵手動復(fù)位電路見圖2-9。時鐘頻率選用6mhz時，c取22uf,rs取200，rk取1k。圖2-92.2.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路此電路采用ti的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片tlv1544，tlv1544是ti公司生產(chǎn)的cmos型10 b模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，其內(nèi)部采用開關(guān)電容逐次近似來得到模數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果。芯片

27、有4路模擬信號輸入通道，通過芯片內(nèi)部參數(shù)設(shè)置選擇不同通道輸入，進行ad轉(zhuǎn)換輸出。該器件非常適合于數(shù)據(jù)分析儀器儀表、醫(yī)療監(jiān)護儀等，通過多通道輸入不同信號并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，經(jīng)dsp或微處理器進行數(shù)字信號處理得出所需的不同參數(shù)的值。 tlv1544的引腳功能如表2-10所示，封裝圖如圖2-11所示，其與單片機的接口方式如圖2-12所示。 圖2-11 圖2-10 圖2-122.2.3 lcd1602液晶顯示器液晶顯示模塊已作為很多電子產(chǎn)品的通過器件，如在計算器、萬用表、電子表及很多家用電子產(chǎn)品中都可以看到，顯示的主要是數(shù)字、專用符號和圖形。在單片機的人機交流界面中，一般的輸出方式有以下幾種：發(fā)光管、l

28、ed數(shù)碼管、液晶顯示器。發(fā)光管和led數(shù)碼管比較常用，軟硬件都比較簡單，在前面章節(jié)已經(jīng)介紹過，在此不作介紹，本章重點介紹字符型液晶顯示器的應(yīng)用。 在單片機系統(tǒng)中應(yīng)用晶液顯示器作為輸出器件有以下幾個優(yōu)點：顯示質(zhì)量高：由于液晶顯示器每一個點在收到信號后就一直保持那種色彩和亮度，恒定發(fā)光，而不像陰極射線管顯示器（crt）那樣需要不斷刷新新亮點。因此，液晶顯示器畫質(zhì)高且不會閃爍。數(shù)字式接口：液晶顯示器都是數(shù)字式的，和單片機系統(tǒng)的接口更加簡單可靠，操作更加方便。體積小、重量輕：液晶顯示器通過顯示屏上的電極控制液晶分子狀態(tài)來達到顯示的目的，在重量上比相同顯示面積的傳統(tǒng)顯示器要輕得多。功耗低：相對而言，液晶

29、顯示器的功耗主要消耗在其內(nèi)部的電極和驅(qū)動ic上，因而耗電量比其它顯示器要少得多。液晶顯示簡介液晶顯示原理液晶顯示的原理是利用液晶的物理特性，通過電壓對其顯示區(qū)域進行控制，有電就有顯示，這樣即可以顯示出圖形。液晶顯示器具有厚度薄、適用于大規(guī)模集成電路直接驅(qū)動、易于實現(xiàn)全彩色顯示的特點，目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在便攜式電腦、數(shù)字攝像機、pda移動通信工具等眾多領(lǐng)域。液晶顯示器的分類 液晶顯示的分類方法有很多種，通常可按其顯示方式分為段式、字符式、點陣式等。除了黑白顯示外，液晶顯示器還有多灰度有彩色顯示等。如果根據(jù)驅(qū)動方式來分，可以分為靜態(tài)驅(qū)動（static）、單純矩陣驅(qū)動（simple matrix）和

30、主動矩陣驅(qū)動（active matrix）三種。液晶顯示器各種圖形的顯示原理:字符的顯示用lcd顯示一個字符時比較復(fù)雜，因為一個字符由68或88點陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個位置對應(yīng)的顯示ram區(qū)的8字節(jié)，還要使每字節(jié)的不同位為“1”，其它的為“0”，為“1”的點亮，為“0”的不亮。這樣一來就組成某個字符。但由于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器來說，顯示字符就比較簡單了，可以讓控制器工作在文本方式，根據(jù)在lcd上開始顯示的行列號及每行的列數(shù)找出顯本設(shè)計采用的是lcd1602字符型液晶顯示器，其外觀圖如圖2-13，主要參數(shù)及接口信號說明，如下表2.1.圖2-13 lcd1602外觀圖表2.1 160

31、2型lcd的接口信號說明編號符號引腳說明編號符號引腳說明1vss電源地9d2data i/o2vdd電源正極10d3data i/o3vl液晶顯示偏壓信號11d4data i/o4rs數(shù)據(jù)/命令選擇端（h/l）12d5data i/o5r/w讀寫選擇端（h/l）13d6data i/o6e使能信號14d7data i/o7d0data i/o15bla背光源正極8d1data i/o16blk背光源負極1602lcd主要技術(shù)參數(shù)：顯示容量:162個字符芯片工作電壓:4.55.5v工作電流:2.0ma(5.0v)模塊最佳工作電壓:5.0v字符尺寸:2.954.35(wh)mm引腳接口說明表： 第

32、1腳：vss為地電源。第2腳：vdd接5v正電源。第3腳：vl為液晶顯示器對比度調(diào)整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產(chǎn)生“鬼影”，使用時可以通過一個10k的電位器調(diào)整對比度。第4腳：rs為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。第5腳：r/w為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當rs和r/w共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當rs為低電平r/w為高電平時可以讀忙信號，當rs為高電平r/w為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳：e端為使能端，當e端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。第714腳：d0d7為8位雙向數(shù)據(jù)線。第15腳

33、：背光源正極。第16腳：背光源負極。圖2-143.軟件設(shè)計系統(tǒng)主程序主要完成lcd以及模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片tlv1544的初始化,正弦波信號的讀取與顯示,系統(tǒng)主程序流程圖如下圖所示.開始初始化lcd初始化tlv1544通道選取寫指令讀取被測電阻的電壓延時實現(xiàn)eoc轉(zhuǎn)換處理讀取的數(shù)據(jù)進行檔位范圍比較比較設(shè)置顯示的位置結(jié)束4.系統(tǒng)測試4.1 測試儀器序號名稱數(shù)量備注1萬用表dt9205n1測試系統(tǒng)參數(shù)及電路連接2數(shù)字存儲示波器ads-1102c1測試輸出波形4.2 測試方案按照原理圖連接電路，采用示波器顯示波形，同時可看到各路正弦波的頻率，通過lcd顯示可得實際電路的峰值，記錄測試結(jié)果。4.3 測試結(jié)果顯

34、示：頻率幅 值誤差合成波形理論值實際值正弦波110khz3v2.90v3%正弦波230khz1v956mv4.4%結(jié)束語歷時一個多月的畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)告一段落。經(jīng)過自己不斷的搜索努力以及指導老師的耐心指導和熱情幫助，本設(shè)計已經(jīng)基本完成。在這段時間里，指導老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度和熱忱的工作作風令我十分欽佩，他的指導使我受益非淺。在此對指導老師和實驗室的指導老師表示深深的感謝。通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我深刻地認識到學好專業(yè)知識的重要性，也理解了理論聯(lián)系實際的含義，并且檢驗了大學四年的學習成果。雖然在這次設(shè)計中對于知識的運用和銜接還不夠熟練。但是我將在以后的工作和學習中繼續(xù)努力、不斷完善。這一個月的設(shè)計是對過去

35、所學知識的系統(tǒng)提高和擴充的過程，為今后的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。由于自身水平有限，設(shè)計中一定存在很多不足之處，敬請各位老師批評指正。參考文獻：1孫肖子 模擬及數(shù)模混合器件的原理與應(yīng)用 科學出版社2王靜霞 單片機應(yīng)用技術(shù)（c語言版） 電子工業(yè)出版社3熊偉林 模擬電子技術(shù)及應(yīng)用 機械工業(yè)出版社4廖 芳 電子產(chǎn)品制作工藝與實訓 電子工業(yè)出版社5宋文緒，楊帆 .自動檢測技術(shù)（3版） .北京：高等教育出版社，20086邱寄帆 .protel 99se印制電路板設(shè)計與仿真 .北京：人民郵電出版社，2006待添加的隱藏文字內(nèi)容3附錄a 程序清單#include #include /庫函數(shù)頭文件，代碼中引用了_

36、nop_()函數(shù)#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned char/*lcd1602*/ 定義控制信號端口sbit rs=p30; /p3.0sbit rw=p31;/p3.1sbit e=p32; /p3.2sbit cs_ad=p20;sbit clk=p21;sbit data_in=p22;sbit data_out=p23;/sbit cstart=p25;unsigned int volt;unsigned char buffer11=volt:0.0000;/ 聲明調(diào)用函數(shù)void lcd_w_cmd(un

37、signed char com);/寫命令字函數(shù)void lcd_w_dat(unsigned char dat); /寫數(shù)據(jù)函數(shù)unsigned char lcd_r_start();/讀狀態(tài)函數(shù)void int1();/lcd初始化函數(shù)void delay(unsigned char t);/可控延時函數(shù)void delay1();/軟件實現(xiàn)延時函數(shù)，5個機器周期void write_1544(unsigned char a);void init_1544(); /*初始化1544口線*/unsigned int read_1544( unsigned char a);void cstar

38、t_1544();void tlv1544();/函數(shù)名：delay/函數(shù)功能：采用軟件實現(xiàn)可控延時 /形式參數(shù)：延時時間控制參數(shù)存入變量t中/返回值：無void delay(unsigned char t) unsigned char j,i; for(i=0;it;i+) for(j=0;j250;j+); /函數(shù)名：delay1/函數(shù)功能：采用軟件實現(xiàn)延時，5個機器周期 /形式參數(shù)：無/返回值：無void delay1() _nop_(); _nop_(); _nop_();/函數(shù)名：int1/函數(shù)功能：lcd初始化 /形式參數(shù)：無/返回值：無void int1() lcd_w_cmd(

39、0x3c);/ 設(shè)置工作方式 lcd_w_cmd(0x0e);/ 設(shè)置光標 lcd_w_cmd(0x01);/ 清屏 lcd_w_cmd(0x06);/ 設(shè)置輸入方式 lcd_w_cmd(0x80);/ 設(shè)置初始顯示位置/函數(shù)名：lcd_w_cmd/函數(shù)功能：寫命令字/形式參數(shù)：命令字已存入com單元中/返回值：無void lcd_w_cmd(unsigned char com) e=0; rw=1; rs=1; delay1(); rw=0; rs=0;/ rw=1，rs=0，寫lcd命令字 delay1(); e=1;/e端時序 delay1(); p1=com;/將com中的命令字寫入lcd數(shù)據(jù)口 e=0; delay1(); rw=1; rs=1;/函數(shù)名：lcd_w_dat/函數(shù)功能：寫數(shù)據(jù)/形式參數(shù)：數(shù)據(jù)已存入dat單元中/返回值：無void lcd_w_dat(unsigned char dat) e=0; rw=1; rs=1; delay1(); rw=