基于AT89C52單片機(jī)的低頻信號(hào)發(fā)生器

1、 密級(jí)： 摘要信號(hào)發(fā)生器是一種應(yīng)用廣泛的信號(hào)源,它經(jīng)常應(yīng)用在自動(dòng)控制系統(tǒng)電、子技術(shù)實(shí)驗(yàn)等科研領(lǐng)域。目前, 有很多的信號(hào)發(fā)生器構(gòu)成方法,例如采用專用的信號(hào)發(fā)生芯片max038、采用dds(direct2digital synthesis)型的任意波發(fā)生器、以及傳統(tǒng)的awg等。該可調(diào)低頻信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)以單片機(jī)（at89c52）作為核心控制系統(tǒng)，由晶體振蕩電路，地址發(fā)生電路，波形產(chǎn)生電路，運(yùn)算放大電路，數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路組成。由于輸出波形的頻率較低，所以決定使用at89c52作為控制電路，用中斷查表法形成波形的數(shù)據(jù)輸出，再用d/a轉(zhuǎn)換器輸出需要的波形信號(hào)。該信號(hào)發(fā)生器可以輸出正弦波,方波,三角波三種

2、波形，可提供輸出頻率從1hz-10khz的方波以及頻率從1hz-5000hz的正弦波（三角波）。該設(shè)計(jì)適用于初學(xué)者將其作為一學(xué)習(xí)板使用，系統(tǒng)價(jià)格低廉，功能實(shí)用。關(guān)鍵詞：可調(diào)低頻信號(hào)發(fā)生器；at89c52； 正弦波；方波；三角波design of adjustable low-frequency signal generator based on the mcuabstractsignal generator is a staple signal source ，which is widely used in automatic control system, the experiment of

3、 electronic technology and other scientific research field .at present, the signal generator has many methods to design, such as the dedicated chip max038, the signal generator based on dds (direct2digital synthesis)as well as the traditional, such as awg.the adjustable low-frequency signal generato

4、r consists of the microcontroller at89c52, the crystal circuit, the address maker circuit, the waveforms maker circuit, the operational amplifiers circuit and the transformation circuit between analog signals and digital signals. for the output signals are low frequency, we choose the microcontrolle

5、r at89c52 which use the interrupt lookup method to output the waveform data. the signal generator can output three waves including sine wave, square wave, triangle wave. the range of frequency is 1hz2khz. the design can be used as a developed target board by beginners, and the cost of the system is

6、inexpensive, nevertheless, the function is applied.key words: signal generator; at89c51;frequency of output; sine wave; square wave; triangle wave.目錄摘要abstractii第一章 緒 論11.1低頻信號(hào)發(fā)生器的介紹11.2單片機(jī)的發(fā)展及簡要介紹11.3 at89c52芯片的介紹21.4 tlc7528數(shù)模轉(zhuǎn)換器的介紹7第二章 單片機(jī)的仿真軟件的應(yīng)用82.1 proteus isis軟件的應(yīng)用介紹82.2 keil軟件的應(yīng)用介紹9第三章 可調(diào)低頻信

7、號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)103.1 信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)的基本要求103.2 信號(hào)發(fā)生器的電路設(shè)計(jì)與仿真103.2.1硬件設(shè)計(jì)部分：103.2.2 軟件設(shè)計(jì)部分：113.2.3電路仿真：153.3 信號(hào)發(fā)生器的實(shí)物制作213.3.1 protel dxp制版：213.3.3 測試與調(diào)試233.3.4 心得體會(huì)24參考文獻(xiàn)25致謝26第一章 緒 論1.1低頻信號(hào)發(fā)生器的介紹隨著電子測量以及很多部門對(duì)各種信號(hào)發(fā)生器的廣泛需要以及電子技術(shù)的快速發(fā)展，促使信號(hào)發(fā)生器性能提高，種類增多。尤其隨著70年代微處理器的嶄露頭角，更促使信號(hào)發(fā)生器向著智能化、自動(dòng)化方向發(fā)展?，F(xiàn)在，微處理器運(yùn)用在許多信號(hào)發(fā)生器上，因而這些信號(hào)發(fā)生

8、器具備了自校、自檢、診斷自動(dòng)故障和形成自動(dòng)波形和修正等功能，能夠和控制計(jì)算機(jī)以及其他的測量儀器方便的一起構(gòu)成自動(dòng)測試系統(tǒng)。當(dāng)前信號(hào)發(fā)生器總的發(fā)展是向著低功耗、高頻率精度、寬頻率覆蓋、多功能、智能化和自動(dòng)化方向發(fā)展。在工程教育，科學(xué)研究及生產(chǎn)實(shí)踐中，如教學(xué)實(shí)驗(yàn)、工業(yè)過程控制、材料試驗(yàn)、動(dòng)態(tài)分析、生物醫(yī)學(xué)、機(jī)械振動(dòng)試驗(yàn)等領(lǐng)域，低頻信號(hào)發(fā)生器常常會(huì)有用武之地。而在我們一些科學(xué)研究中，以及日常生活中，方波和正弦波、矩形波信號(hào)是常用的基本測試信號(hào)。譬如在電視機(jī)、示波器等儀器中，為了利用熒光屏顯示圖像，讓電子能夠按照一定得規(guī)律運(yùn)動(dòng)，常用到方波產(chǎn)生器作為時(shí)基電路。信號(hào)發(fā)生器作為一種通用的電子設(shè)備，在科研、測

9、控、通訊生產(chǎn)等領(lǐng)域都得到了非常廣泛的運(yùn)用。 但市面上能看到的信號(hào)發(fā)生器在帶寬、波形種類、頻率精度及程控方面都已經(jīng)不能夠滿足許多方面實(shí)際應(yīng)用的各種要求。加之各類功能的半導(dǎo)體集成芯片的迅速發(fā)展，使我們研制一種寬頻帶、功耗低，能產(chǎn)生多種波形并具有程控等低頻的信號(hào)發(fā)生器成為迫切的需求。該設(shè)計(jì)課題的研究和制作全面說明對(duì)低頻信號(hào)發(fā)生器要有一個(gè)全面的理解掌握、對(duì)低頻信號(hào)的發(fā)生原理要非常了解，以及對(duì)低頻信號(hào)發(fā)生器工作流程要有一定的了解：要熟練聯(lián)接調(diào)試波形的設(shè)定，單片機(jī)（52單片機(jī)，顯示電路），d/a轉(zhuǎn)換，連接通信，顯示和各模塊等各個(gè)部分，能夠正確的掌握常規(guī)芯片的使用方法、掌握簡單低頻信號(hào)發(fā)生器應(yīng)用系統(tǒng)軟件的設(shè)

10、計(jì)方案，進(jìn)一步提高我們在信號(hào)處理方面的實(shí)際操作能力。1.2單片機(jī)的發(fā)展及簡要介紹隨著社會(huì)的發(fā)展，家電智能化給大家的生活帶來了革命性的變化。在我們的生活的周圍，單片機(jī)的運(yùn)用可見，如冰箱、洗衣機(jī)、電腦外圍芯片、防盜器和工業(yè)控制器等。單片機(jī)以其強(qiáng)大的控制能力已經(jīng)被廣泛的運(yùn)用于諸多領(lǐng)域，配以各種接口傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的智能化。無論是在工業(yè)制造領(lǐng)域、醫(yī)療領(lǐng)域，還是在國防軍事領(lǐng)域、航天航空領(lǐng)域，微控制器都起著非常重要的作用。從最初的8位控制器到現(xiàn)在的16位、32位控制器都還有很強(qiáng)勁的發(fā)展和應(yīng)用空間。那到底什么是單片機(jī)呢？所謂“單片機(jī)”，單片機(jī)就是在半導(dǎo)體硅片上合成了微處理器（cpu）、存儲(chǔ)器（ram,ro

11、m,eprom）和各種輸入輸出接口（定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，并行i/o口，串行口，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器以及脈寬調(diào)制器pwm等），這樣的一塊集成電路芯片具備了一臺(tái)計(jì)算機(jī)的屬性，因此被稱為單片機(jī)。在單片機(jī)剛面世的時(shí)候，其結(jié)構(gòu)單一，功能較差，但經(jīng)過20多年的迅猛發(fā)展，單片機(jī)的結(jié)構(gòu)已經(jīng)變得十分的精妙，集成度也提高了好幾個(gè)數(shù)量級(jí)，功能更是當(dāng)年無法相提并論的。在國際上，多把單片機(jī)稱為微控制器mcu，由于在使用中，通常是它處于測控系統(tǒng)的中心地位并嵌入其中，所以我們又把單片機(jī)稱為嵌入式控制器emcu。在中國，我們習(xí)慣于把它稱為“單片機(jī)”，在本課程設(shè)計(jì)中使用的是at89c52。1.3 at89c52芯片的介紹（1）主要性能

12、：與mcs-51單片機(jī)產(chǎn)品兼容、8k字節(jié)的在系統(tǒng)可編程flash存儲(chǔ)器、一千次的擦寫周期、全靜態(tài)操作：0hz24mhz、三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器、三十二個(gè)可編程i/o口線、三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器以及八個(gè)中斷源、全雙工uart串行通道、低功耗空閑和掉電模式、掉電后中斷可喚醒、看門狗定時(shí)器、雙數(shù)據(jù)指針、掉電標(biāo)識(shí)符。（2）功能特性：at89c52是一種低功率消耗、性能較高cmos8位微控制器，具備8k在系統(tǒng)可編程flash 存儲(chǔ)器。使用atmel公司高密度非易失性存儲(chǔ)器高技術(shù)制作，可以與工業(yè)80c51產(chǎn)品指令和引腳全部兼容片上。flash能夠允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程執(zhí)行，亦適合于常規(guī)編程器。在單芯片上

13、，擁有靈巧的8位cpu和在系統(tǒng)可編程flash，使得at89c52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。at89c52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)flash，256字節(jié)ram，32 位i/o口線，看門狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。此外，at89c52 可降低到0hz靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可抉擇節(jié)電模式?？臻e模式時(shí)，cpu 不再工作，卻允許ram、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，ram內(nèi)容被保留下來，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)所有工作都停止，直到下一個(gè)中斷開始或者有硬件復(fù)位為止。（3）管

14、腳說明：圖1-1 at89c52管腳分布vcc：供電電壓，gnd：接地。 p0口：p0口作為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向的i/o口，每腳可以吸納8ttl門電流。當(dāng)p1口的管腳第一次寫1時(shí)，被視為輸入高阻。p0可以用于外部程序或者數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)或者地址的第八位。在fiash編程時(shí)，p0 口被視為為原碼輸入口，當(dāng)fiash開始校驗(yàn)時(shí)，p0輸出原碼，此時(shí)p0外部一定被拉高。p1口：p1口是內(nèi)部提供的8位上拉電阻的雙向i/o口，p1口緩沖器能收到輸出4ttl門電流。p1口管腳寫入1后，可作為輸入，其管腳被內(nèi)部上拉為高電平， p1口被外部下拉為低電平的時(shí)候，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的原因。在

15、flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p1口被認(rèn)為是第八位地址接收。 p2口：p2口是一個(gè)8位內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，p1口緩沖器可收到或者輸出4個(gè)ttl門電流，當(dāng)p2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉為高電平，且作為輸入。作為輸入，p2口的管腳將被外部拉低的時(shí)侯，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的原因。p2口在用于外部程序存儲(chǔ)器或者是16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行操作時(shí)，p2口輸出地址作為高八位。在給出地址“1”時(shí)，它有內(nèi)部上拉的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫操作時(shí)，p2口輸出它的特殊功能寄存器上的內(nèi)容。p2口在flash編程和校驗(yàn)的時(shí)候，接收信號(hào)作為高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 p3口：p3口管腳是

16、8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，p3口緩沖器可接收輸出4個(gè)ttl門電流。當(dāng)p3口寫入“1”后，被內(nèi)部上拉為高電平，并且作用于輸入。作為輸入，因?yàn)橥獠肯吕瓰榈碗娖?，p3口將輸出電流（ill），這是由于上拉的原因。 p3口也可作為at89c51的一些特殊功能口。p3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 /int0（外部中斷0）p3.3 /int1（外部中斷1）p3.4 t0（記時(shí)器0外部輸入）p3.5 t1（記時(shí)器1外部輸入）p3.6 /wr（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）p3.7 /rd（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）p3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制

17、信號(hào)。rst：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持rst腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。ale/prog：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)空間時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。在flash編程期之中，此引腳作用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ale端以一定的頻率周期輸出正脈沖函數(shù)，此頻率為振蕩器頻率的六分之一。因此它可用于對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)作用的目的。然而值得注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的時(shí)候，它將跳過一個(gè)ale脈沖。如想禁止ale的輸出可在sfr8eh地址上復(fù)位。此時(shí)， ale只是在執(zhí)行movx，movc指令是ale時(shí)才能夠起作用。此外，該引腳被略微拉高。若是微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ale為禁止，

18、那么置位無效。psen：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)空間取指期間，每個(gè)機(jī)器周期是兩次psen才有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的psen信號(hào)都將不能夠?qū)崿F(xiàn)。ea/vpp：當(dāng)ea保持低電平時(shí)，不管是否有內(nèi)部的程序存儲(chǔ)空間，那么在此期間外部程序存儲(chǔ)空間（0000h-ffffh）。注意當(dāng)加密方式是1時(shí)，ea將內(nèi)部定為reset；當(dāng)ea端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)空間。在flash編程期間，此引腳也可以用作施加12v編程電源。xtal1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。xtal2：來自反向振蕩器的輸出。（4）復(fù)位電路：mcs-52單片機(jī)復(fù)位電路是指單片機(jī)的初始

19、化操作。單片機(jī)啟運(yùn)開始工作時(shí)，都需要先經(jīng)過復(fù)位，其作用是使cpu和系統(tǒng)中其他配置器件處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始執(zhí)行命令。因而，復(fù)位是一個(gè)非常重要的操作方式。但單片機(jī)自己是不能自動(dòng)執(zhí)行復(fù)位的，必須配合恰當(dāng)?shù)耐獠侩娐凡趴梢詫?shí)現(xiàn)。復(fù)位功能：復(fù)位電路的基本功能：系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位功能，一直到系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，去除復(fù)位信號(hào)。為保險(xiǎn)起見，電源穩(wěn)定后必須經(jīng)一定的延時(shí)才可以撤銷復(fù)位的信號(hào)，以防電源開關(guān)或電源插頭分-合過程中導(dǎo)致的抖動(dòng)而對(duì)復(fù)位功能產(chǎn)生影響。單片機(jī)的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來控制的。片內(nèi)復(fù)位電路是通過復(fù)位引腳rst復(fù)位電路與一個(gè)斯密特觸發(fā)器相連，斯密特觸發(fā)器用來達(dá)到抑制噪聲的目的，在每個(gè)

20、機(jī)器周期它的輸出由復(fù)位電路采樣一次。復(fù)位電路通常運(yùn)用上電自動(dòng)復(fù)位以及按鈕復(fù)位兩種方式。單片機(jī)復(fù)位后的狀態(tài)：單片機(jī)的復(fù)位操作使單片機(jī)達(dá)到初始化的狀態(tài)，其中包括使得程序計(jì)數(shù)器pc0000h，這說明程序從0000h地址開始運(yùn)行。單片機(jī)工作后，片內(nèi)ram為任意值，運(yùn)行中的復(fù)位操作不會(huì)更改片內(nèi)ram區(qū)中的數(shù)據(jù)，21個(gè)特殊功能寄存器在復(fù)位之后的數(shù)據(jù)為確定值，見表1。 值得注意的是，記住在復(fù)位后的一些特殊功能寄存器的主要狀態(tài)，對(duì)于理解單片機(jī)的初態(tài)，減少相關(guān)的應(yīng)用程序中的初始化是非常必要的。 說明：表中符號(hào)*為隨機(jī)狀態(tài)；表1-1 寄存器復(fù)位后狀態(tài)表特殊功能寄存器初始狀態(tài)特殊功能寄存器初始狀態(tài)abpswspdp

21、ldphp0p3ipie00h00h00h07h00h00hffh*00000b0*00000btmodtconth0tl0th1tl1sbufsconpcon00h00h00h00h00h00h不定00h0*bpsw00h，表示選寄存器0組為工作寄存器組； sp07h，說明堆棧指針指向的是片內(nèi)ram 07h字節(jié)存儲(chǔ)空間，依據(jù)堆棧操作的先加后壓原則，第一個(gè)被壓入的數(shù)據(jù)寫入到08h單元中；po-p3ffh，則代表向各端口線都已經(jīng)寫入1，此時(shí)，各端口的作用既可用于輸入又可用于輸出 。ip00000b，則表明各個(gè)中斷源是等級(jí)低的優(yōu)先級(jí)； ie000000b，則表明各個(gè)中斷均已經(jīng)被關(guān)閉；系統(tǒng)復(fù)位是任何

22、微機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行的初始化步驟，使控制芯片整體回到默認(rèn)的硬件狀態(tài)下。由reset引腳來控制的52單片機(jī)復(fù)位，此引腳與高電平相連超過24個(gè)振蕩周期后，52單片機(jī)便可以進(jìn)入芯片內(nèi)部復(fù)位狀態(tài)，并且可以在此狀態(tài)下一直等待，一直至reset引腳轉(zhuǎn)為低電平以后，才校驗(yàn)ea引腳是高電平還是低電平，如果為高電平則運(yùn)行芯片內(nèi)部程序的代碼，若為低電平則會(huì)執(zhí)行外部程序的代碼。在系統(tǒng)復(fù)位后52單片機(jī)將一些其內(nèi)部的重要寄存器設(shè)置為特定的數(shù)值，至于內(nèi)部ram的數(shù)據(jù)則保持不變。（5）晶振電路： 晶振是晶體振蕩器的簡稱，在電路方面它可以等效成一個(gè)電容和一個(gè)電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個(gè)電容的二端口網(wǎng)絡(luò)，電學(xué)上這個(gè)電路有兩個(gè)諧振點(diǎn)，以頻率的高低

23、分把其中較高的頻率稱為并聯(lián)諧振，較低的頻率稱為串聯(lián)諧振。at89c52單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器。引腳xtal2和xtal1分別是此放大器的輸出端和輸入端。作為反饋器件的片外晶體諧振器與該放大器一起構(gòu)成一個(gè)自激振蕩器。電容c2和c1和外接晶體諧振器一起構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。雖然對(duì)外接電容的值沒有非常嚴(yán)格的要求，但震蕩器頻率的高低、震蕩器的穩(wěn)定性、起振的快速性和溫度的穩(wěn)定性會(huì)由電容的大小影響。所以，此電路系統(tǒng)的晶體振蕩器的值為12mhz，電容的種類應(yīng)盡量選擇陶瓷電容，電容值大概30f。在電路板焊接時(shí)，電容和晶體振蕩器應(yīng)盡可能安裝得靠近單片機(jī)芯片，這樣做是

24、為了減少寄生電容，更好地保證震蕩器可靠穩(wěn)定地工作。負(fù)載電容值是晶振的一個(gè)重要的參數(shù)，為了得到晶振標(biāo)稱的諧振頻率，我們可以選擇與負(fù)載電容值相等的并聯(lián)電容。1.4 tlc7528數(shù)模轉(zhuǎn)換器的介紹tlc7528是8位雙路數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器,它具有單獨(dú)的片內(nèi)數(shù)據(jù)鎖存器,它的特點(diǎn)包括非常嚴(yán)密的dac至dac一致性。信號(hào)通過公共輸入口傳送到兩個(gè)dac數(shù)據(jù)鎖存器中的任意一個(gè)。輸入控制端daca/dacb決定哪一個(gè)dac被使用。該元件的裝載周期和隨機(jī)存取存儲(chǔ)器的寫周期很相似,可以非常方便地與大多數(shù)輸出端口和通用微處理器總線相接口。在最高有效位變化期間內(nèi)，分段高階位可以使得閃變最小,該變化期間內(nèi)的閃變脈沖最強(qiáng)大。

25、 tlc7528功耗小于15 mw，工作電源為515 v。2或4象限乘法功能使這種器件成為許多微處理器控制的信號(hào)控制應(yīng)用和增益設(shè)置的良好選擇。它可以工作在電壓方式,產(chǎn)生的不是電流輸出而是電壓輸出。第二章 單片機(jī)的仿真軟件的應(yīng)用2.1 proteus isis軟件的應(yīng)用介紹proteus具有和其他eda工具一樣的原理圖編輯、電路仿真功能及印刷電路板(pcb)設(shè)計(jì)，最大的特色是它的電路仿真的可視化和交互化，通過proteus軟件的vsm(虛擬仿真模式)，用戶可以對(duì)單片機(jī)及外圍元器件、數(shù)字電路、模擬電路、模數(shù)混合電路等電子線路進(jìn)行系統(tǒng)仿真。proteus軟件由isis和ares兩部分構(gòu)成，其中are

26、s是一款強(qiáng)大的pcb布線編輯軟件，isis是一款便捷的電子系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)和仿真平臺(tái)軟件。proteus isis軟件的特點(diǎn)是：第一，提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中可以觀察各個(gè)變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)，同時(shí)具備單步、全速、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試功能，因此在該軟件的仿真系統(tǒng)中，可以支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如keil c51 uvision2等軟件，并且也具備這些功能。第二，支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。目前單片機(jī) 的類型有： 8051系列， pic12系列，68000系列，pic16系列，pic18系列，z80系列，avr系列，hc11系列以及各種外圍芯片。第三，實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和spice電路仿真

27、相結(jié)合，數(shù)字電路仿真、具有模擬電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、12c調(diào)試器、spi調(diào)試器、rs232動(dòng)態(tài)仿真、鍵盤和lcd系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器，邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等。第四，具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能。總之，該軟件是一款集spice和單片機(jī)分析于一身的仿真軟件，功能非常強(qiáng)大。在此介紹proteus isis軟件的一些基本操作和工作環(huán)境?；静僮鳎哼M(jìn)入proteus isis 雙擊桌面上的isis 7 professional 圖標(biāo)或者單擊屏幕下方的 “開始”“程序”“proteus 7 professional”“isis 7 professional”,進(jìn)入

28、proteus isis集成環(huán)境。在進(jìn)入之后開始依照自己的設(shè)計(jì)將元器件找到，完成原理圖。其工作界面如下圖所示: 圖2-1 proteus isis的工作界面2.2 keil軟件的應(yīng)用介紹 keil c51是美國keil software公司出品的51系列兼容單片機(jī)c語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，c語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。keil c51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全windows界面，下面僅介紹該軟件的簡單的應(yīng)用。使用步驟：1.創(chuàng)建工程（作用是管理文件進(jìn)行編譯），工程的后綴名為.uv2。2.選擇芯片的型號(hào)（本設(shè)計(jì)中用at89c5

29、2）。3.創(chuàng)建源文件，即用c語言編寫程序，文件的后綴名為.c。4.將原文件添加到工程中。5.最后將生成的16進(jìn)制文件(.hex文件)加載到原理圖中,即可檢測仿真結(jié)果第三章 可調(diào)低頻信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)3.1 信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)的基本要求設(shè)計(jì)并制作一臺(tái)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，能實(shí)現(xiàn)以下基本要求：第一，能產(chǎn)生方波、正弦波、三角波三種波形，其具體的波形有按鍵選擇。第二，波形無明顯失真；第三， 頻率范圍為1hz1000hz。3.2 信號(hào)發(fā)生器的電路設(shè)計(jì)與仿真3.2.1硬件設(shè)計(jì)部分： 圖3-1信號(hào)發(fā)生器設(shè)計(jì)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖所示，p3.0-p3.2接三個(gè)控制鍵，其中t1為頻率增加鍵，t2為頻率減小鍵，t3為正弦波和三角

30、波的轉(zhuǎn)化鍵。p1口輸出波形數(shù)據(jù)，經(jīng)過dac0832進(jìn) 行數(shù)模轉(zhuǎn)化得到波形。 圖3-2初始化子程序流程圖該程序的主要功能是設(shè)置定時(shí)器的初始值，工作模式，開中斷和開定時(shí)器。當(dāng)定時(shí)器計(jì)到極限時(shí)就要產(chǎn)生中斷，即輸出一波形數(shù)據(jù)。 圖3-3鍵掃描子程序流程圖 圖3-4波形數(shù)據(jù)產(chǎn)生子程序流程圖在鍵掃描子程序中，其任務(wù)是檢查三個(gè)鍵是否按下來執(zhí)行其功能。三個(gè)鍵分別用于頻率增加、減小和選擇正弦波或三角波；在波形數(shù)據(jù)產(chǎn)生子程序是定時(shí)器t1的中斷程序，即當(dāng)定時(shí)器計(jì)數(shù)溢出時(shí)就要產(chǎn)生中斷，此時(shí)單片機(jī)按次序?qū)⒉ㄐ螖?shù)據(jù)表中的波形數(shù)據(jù)一一送至dac0832進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)化。3.2.2 軟件設(shè)計(jì)部分：#include reg51.h

31、 #define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define key p3#define dataout p1uchar code sin_tab256= / 正弦波數(shù)據(jù)表(256個(gè)數(shù)字)； 0x80,0x83,0x85,0x88,0x8a,0x8d,0x8f,0x92,0x94,0x97,0x99,0x9b,0x9e,0xa0,0xa3,0xa5,0xa7,0xaa,0xac,0xae,0xb1,0xb3,0xb5,0xb7,0xb9,0xbb,0xbd,0xbf,0xc1,0xc3,0xc5,0xc7 0xc9,0xcb,0xcc

32、,0xce,0xd0,0xd1,0xd3,0xd4,0xd6,0xd7,0xd8,0xda,0xdb,0xdc,0xdd,0xde,0xdf,0xe0,0xe1,0xe2,0xe3,0xe3,0xe4,0xe4,0xe5,0xe5,0xe6,0xe6,0xe7,0xe7,0xe7,0xe7,0xe7,0xe7,0xe7,0xe7,0xe6,0xe6,0xe5,0xe5,0xe4,0xe4,0xe3,0xe3,0xe2,0xe1,0xe0,0xdf,0xde,0xdd,0xdc,0xdb,0xda,0xd8,0xd7,0xd6,0xd4,0xd3,0xd1,0xd0,0xce,0xcc,0xcb

33、,0xc9,0xc7,0xc5,0xc3,0xc1,0xbf,0xbd,0xbb,0xb9,0xb7,0xb5,0xb3,0xb1,0xae,0xac,0xaa,0xa7,0xa5,0xa3,0xa0,0x9e,0x9b,0x99,0x97,0x94,0x92,0x8f,0x8d,0x8a,0x88,0x85,0x83,0x80,0x7d,0x7b,0x78,0x76,0x73,0x71,0x6e,0x6c,0x69,0x67,0x65,0x62,0x60,0x5d,0x5b,0x59,0x56,0x54,0x52,0x4f,0x4d,0x4b,0x49,0x47,0x45,0x43,0x41

34、,0x3f,0x3d,0x3b,0x39,0x37,0x35,0x34,0x32,0x30,0x2f,0x2d,0x2c,0x2a,0x29,0x28,0x26,0x25,0x24,0x23,0x22,0x21,0x20,0x1f,0x1e,0x1d,0x1d,0x1c,0x1c,0x1b,0x1b,0x1a,0x1a,0x1a,0x19,0x19,0x19,0x19,0x19,0x19,0x19,0x19,0x1a,0x1a,0x1a,0x1b,0x1b,0x1c,0x1c,0x1d,0x1d,0x1e,0x1f,0x20,0x21,0x22,0x23,0x24,0x25,0x26,0x28

35、,0x29,0x2a,0x2c,0x2d,0x2f,0x30,0x32,0x34,0x35,0x37,0x39,0x3b,0x3d,0x3f,0x41,0x43,0x45,0x47,0x49,0x4b,0x4d,0x4f,0x52,0x54,0x56,0x59,0x5b,0x5d,0x60,0x62,0x65,0x67,0x69, 0x6c,0x6e,0x71,0x73,0x76,0x78,0x7b,0x7d,;uchar code thr_tab256= / 三角波數(shù)據(jù)表(256個(gè)數(shù)字)； 0x80,0x81,0x82,0x83,0x84,0x85,0x86,0x87,0x88,0x89,0

36、x8a,0x8b,0x8c,0x8d,0x8e,0x8f,0x90,0x91,0x92,0x93,0x94,0x95,0x96,0x97,0x98,0x99,0x9a,0x9b,0x9c,0x9d,0x9e,0x9f,0xa0,0xa1,0xa2,0xa3,0xa4,0xa5,0xa6,0xa7,0xa8,0xa9,0xaa,0xab,0xac,0xad,0xae，0xaf,0xb0,0xb1,0xb2,0xb3,0xb4,0xb5,0xb6,0xb7,0xb8,0xb9,0xba,0xbb,0xbc,0xbd,0xbe,0xbf,0xbf,0xbe,0xbd,0xbc,0xbb,0xba,0

37、xb9,0xb8,0xb7,0xb6,0xb5,0xb4,0xb3,0xb2,0xb1,0xb0,0xaf,0xae,0xad,0xac,0xab,0xaa,0xa9,0xa8,0xa7,0xa6,0xa5,0xa4,0xa3,0xa2,0xa1,0xa0,0x9f,0x9e,0x9d,0x9c,0x9b,0x9a,0x99,0x98,0x97,0x96,0x95,0x94,0x93,0x92,0x91,0x90,0x8f,0x8e,0x8d,0x8c,0x8b,0x8a,0x89,0x88,0x87,0x86,0x85,0x84,0x83,0x82,0x81,0x80,0x7f,0x7e,0

38、x7d,0x7c,0x7b,0x7a,0x79,0x78,0x77,0x76,0x75,0x74,0x73,0x72,0x71,0x70,0x6f,0x6e,0x6d,0x6c,0x6b,0x6a,0x69,0x68,0x67,0x66,0x65,0x64,0x63,0x62,0x61,0x60,0x5f,0x5e,0x5d,0x5c,0x5b,0x5a,0x59,0x58,0x57,0x56,0x55,0x54,0x53,0x52,0x51,0x50,0x4f,0x4e,0x4d,0x4c,0x4b,0x4a,0x49,0x48,0x47,0x46,0x45,0x44,0x43,0x42,0

39、x41,0x40,0x40,0x41,0x42,0x43,0x44,0x45,0x46,0x47,0x48,0x49,0x4a,0x4b,0x4c,0x4d,0x4e,0x4f,0x50,0x51,0x52,0x53,0x54,0x55,0x56,0x57,0x58,0x59,0x5a,0x5b,0x5c,0x5d,0x5e,0x5f,0x60,0x61,0x62,0x63,0x64,0x65,0x66,0x67,0x68,0x69,0x6a,0x6b,0x6c,0x6d,0x6e,0x6f,0x70,0x71,0x72,0x73,0x74,0x75,0x76,0x77, 0x78,0x79,

40、0x7a,0x7b,0x7c,0x7d,0x7e,0x7f,;/*/uint data thhl=65535; /t1的16位定時(shí)器初值；uchar data keyword,n=0; /鍵值存放，查表指針；bdata sinthr;sbit sin_thr=sinthr0; /正弦波或三角波標(biāo)志（1為正弦波，0為三角波）；sbit ww=key7; /方波輸出口；/*鍵掃描子函數(shù)*/keyscan()keyword=key&0x07;if (keyword!=0x07)while(key&0x07)!=0x07); /等待釋放 switch(keyword) case 6:if(thhl=6

41、5235)thhl=65535;elsethhl=thhl+255;break;case 5:if(thhl=255)n=0;elsen+;ww=ww;ea=1;/*程序結(jié)束*/3.2.3電路仿真：圖3-5電路原理圖（2）仿真結(jié)果：在仿真的過程中，軟件清晰的顯示了調(diào)頻的各個(gè)過程，如截圖所示。圖3-6至圖3-11均是本信號(hào)源可得到的部分頻率（全部的頻率可通過調(diào)節(jié)得到），圖3-6是本設(shè)計(jì)可得的最大的頻率，下面以圖3-6為例，計(jì)算一下其誤差：該信號(hào)源所用的芯片的機(jī)器周期為1us（系統(tǒng)時(shí)鐘為12mhz），定時(shí)器的初值是65279，當(dāng)定時(shí)器計(jì)到65535時(shí)會(huì)溢出，即中斷產(chǎn)生。由于方波是由p3.7產(chǎn)生，所

42、以其周期是1us*256*2=512 us。而三角波（正弦波）是由數(shù)據(jù)表得到，每個(gè)數(shù)據(jù)表中含256個(gè)數(shù)據(jù)，一次中斷取出一個(gè)，所以其周期是1us*256*256=65.536ms。觀察圖3-6得到方波的周期是550us左右，頻率約為1800hz,三角波（正弦波）的周期是70 ms左右，頻率約為14hz.比較二者的數(shù)值可知結(jié)果幾乎相等，所以證實(shí)了該設(shè)計(jì)較為精確。按鍵1和2分別對(duì)應(yīng)于頻率增加和減小，按鍵3用于轉(zhuǎn)化波形。圖3-6至圖3-11顯示了頻率的逐漸變化，圖3-12顯示了在按鍵3按下，三角波和正弦波相互轉(zhuǎn)化的一個(gè)瞬間，具體的調(diào)節(jié)過程可在測試中顯示。圖3-6三角波和正弦波圖3-7頻率增大 圖3-8

43、頻率再增大圖3-9頻率進(jìn)一步增大圖3-10方波和正弦波圖3-11方波和正弦波頻率增大圖3-12波形的轉(zhuǎn)換 隨著頻率要求進(jìn)一步的增大，以上的頻率已經(jīng)達(dá)不到要求。只有通過吧正弦表及三角表中的數(shù)字個(gè)數(shù)減少，并且把初始化函數(shù)中的初值變大為65534，這樣周期變短，使得波形頻率變大。變大后的方波頻率可達(dá)10khz,正弦波和三角波頻率可達(dá)5000hz左右。改動(dòng)的正弦表(16個(gè)數(shù)字)：sin_tab16= 0x80,0xae,0xce,0xe2,0xe7,0xdb,0xc1,0x9e,0x76,0x4f,0x30,0x1d,0x19,0x24,0x3d,0x60,;改動(dòng)的三角表（16個(gè)數(shù)字）：thr_tab

44、64= 0x80,0x90,0xa0,0xb0,0xbf, 0xaf,0x9f,0x8f,0x7f,0x6f,0x5f,0x4f,0x40,0x50,0x60,0x70,;改動(dòng)后的仿真波形如下圖所示： 圖3-13修改后的方波和三角波圖3-14修改后的方波和正弦波3.3 信號(hào)發(fā)生器的實(shí)物制作表3-1 元件清單名稱規(guī)格型號(hào)數(shù)量名稱規(guī)格型號(hào)數(shù)量單片機(jī)at89c521電阻1k1晶振12mhz110k1排阻1數(shù)模轉(zhuǎn)換器tlc7528cn1電容22uf1按鍵430pf2復(fù)位鍵1 1042isp口1 100uf1電源1led-red13.3.1 protel dxp制版：protel dxp是目前最受歡迎的

45、電子線路設(shè)計(jì)軟件，利用它可以方便地設(shè)計(jì)各種電路原理圖和pcb圖，并可以對(duì)電路板進(jìn)行簡單的仿真與分析。同時(shí)，該軟件還附帶了豐富的元件集成庫，其中保存了每個(gè)元件的原理圖符號(hào)、封裝模型和其他模型等。protel dxp通過把工程管理、原理圖設(shè)計(jì)、pcb設(shè)計(jì)、信號(hào)完整性分析等技術(shù)進(jìn)行完美融合，為用戶提供了全面的設(shè)計(jì)解決方案，使用戶可以輕松進(jìn)行各種復(fù)雜的電路板設(shè)計(jì)。以下是信號(hào)發(fā)生器的protel dxp制版過程的簡要介紹：第一，創(chuàng)建設(shè)計(jì)工程：新建一個(gè)文件夾命名為signal,選擇filenewpcb project菜單，創(chuàng)建一個(gè)pcb project1.prjpcb的工程文件，選擇file save project菜單，打開save as對(duì)話框，將所創(chuàng)建的工程名為signal. prjpcb。第二，繪制原理圖：選擇filenewschematic菜單，創(chuàng)建新原理圖文件，并啟動(dòng)原理圖編輯