版本01-基于單片機(jī)的數(shù)字信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)

1、摘要本系統(tǒng)采用單片機(jī)C8051為控制核心，輸出數(shù)字量，然后由DAC0832把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量;但是輸出的是電流，需要用運(yùn)放(OP07)，把電流轉(zhuǎn)換成電壓量。顯示利用的是LCD1602的液晶，顯示其波形、幅值。按鍵應(yīng)用的是獨(dú)立按鍵，用來(lái)波形的切換，幅值，頻率的調(diào)解。其運(yùn)算核心，我們通過(guò)MATLAB對(duì)正弦波，三角板，正弦波進(jìn)行采樣，得到一組組數(shù)據(jù)，然后同過(guò)數(shù)組存儲(chǔ)；利用中斷對(duì)數(shù)組進(jìn)行掃描。其頻率的調(diào)解就是調(diào)節(jié)其中斷間隔的時(shí)間，幅值就是調(diào)節(jié)其數(shù)字的大?。ㄍ瑫r(shí)乘以某個(gè)小于1的數(shù)）。為了波形的合成，我們采用的點(diǎn)的個(gè)數(shù)都是20個(gè)。關(guān)鍵詞：AT-89C51 DAC0832 獨(dú)立按鍵 OP07緒論波形發(fā)生器

2、亦稱(chēng)函數(shù)發(fā)生器，作為實(shí)驗(yàn)用信號(hào)源，是現(xiàn)今各種電子電路實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)用中必不可少的儀器設(shè)備之一。目前，市場(chǎng)上常見(jiàn)的波形發(fā)生器多為純硬件的搭接而成，且波形種類(lèi)有限，多為鋸齒、正弦、方波、三角等波形。信號(hào)發(fā)生器作為一種常見(jiàn)的應(yīng)用電子儀器設(shè)備，傳統(tǒng)的可以完全由硬件電路搭接而成，如采用555振蕩電路發(fā)生正弦波、三角波和方波的電路便是可取的路徑之一，不用依靠單片機(jī)。但是這種電路存在波形質(zhì)量差，控制難，可調(diào)范圍小，電路復(fù)雜和體積大等缺點(diǎn)。在科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐中，如工業(yè)過(guò)程控制，生物醫(yī)學(xué)，地震模擬機(jī)械振動(dòng)等領(lǐng)域常常要用到低頻信號(hào)源。而由硬件電路構(gòu)成的低頻信號(hào)其性能難以令人滿意，而且由于低頻信號(hào)源所需的RC很大；大

3、電阻，大電容在制作上有困難，參數(shù)的精度亦難以保證；體積大，漏電，損耗顯著更是其致命的弱點(diǎn)。一旦工作需求功能有增加，則電路復(fù)雜程度會(huì)大大增加。當(dāng)今是科學(xué)技術(shù)及儀器設(shè)備高度智能化飛速發(fā)展的信息社會(huì)，電子技術(shù)的進(jìn)步，給人們帶來(lái)了根本性的轉(zhuǎn)變?，F(xiàn)代電子領(lǐng)域中，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷的走向深入，這必將導(dǎo)致傳統(tǒng)控制與檢測(cè)技術(shù)的日益革新。單片機(jī)構(gòu)成的儀器具有高可靠性、高性能價(jià)格比，在智能儀表系統(tǒng)和辦公自動(dòng)化等諸多領(lǐng)域得以極為廣泛的應(yīng)用，并走入家庭，從洗衣機(jī)、微波爐到音響汽車(chē)，處處可見(jiàn)其應(yīng)用。因此，單片機(jī)技術(shù)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用水平已逐步成為一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志之一。一塊單片機(jī)芯片就是一臺(tái)計(jì)算機(jī)。由于單片機(jī)的這種特

4、殊的結(jié)構(gòu)形式，在某些應(yīng)用領(lǐng)域中，它承擔(dān)了大中型計(jì)算機(jī)和通用微型計(jì)算機(jī)無(wú)法完成的一些工作。使其具有很多顯著的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，因此在各個(gè)領(lǐng)域中都得到了迅猛的發(fā)展。單片機(jī)的特點(diǎn)歸納起來(lái)有以下幾個(gè)方面。（1）具有優(yōu)異的性能價(jià)格比單片機(jī)盡可能地把應(yīng)用所需的存儲(chǔ)器，各種功能的I/O 接口集成在一塊芯片內(nèi)，因而其性能很高，而價(jià)格卻相對(duì)較低廉，即性能價(jià)格比很高。（2）集成度高、體積小、可靠性高單片機(jī)把各種功能部件集成在一塊芯片上，因而集成度高，均為大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路。又內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，減少了芯片之間的連線，這大大提高了單片機(jī)的可靠性與抗干擾能力。同時(shí)，其體積小，對(duì)于強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境易于采取屏蔽措施，適合于在惡劣

5、環(huán)境下工作。（3）控制功能強(qiáng)單片機(jī)體積雖小，但“五臟俱全”，它非常適用于專(zhuān)門(mén)的控制用途。為了滿足工業(yè)控制要求，一般單片機(jī)的指令系統(tǒng)中有極豐富的轉(zhuǎn)移指令，I/O口的邏輯操作指令以及位操作指令。其邏輯控制功能及運(yùn)行速度均高于同一檔次的微機(jī)。（4）低壓、低功效單片機(jī)大量用于攜帶式產(chǎn)品和家用消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品，低電壓和低功耗尤為重要。目前，許多單片機(jī)已可在2.2V電壓下運(yùn)行，有的已能在1.2V或0.9V下工作，功耗降至A級(jí)，一粒鈕扣電池就可長(zhǎng)期使用。利用單片機(jī)采用程序設(shè)計(jì)方法來(lái)產(chǎn)生低頻信號(hào)，其下限頻率很低。具有線路相對(duì)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，價(jià)格低廉，頻率穩(wěn)定度高，抗干擾能力強(qiáng)，用途廣泛等優(yōu)點(diǎn)，并且能夠?qū)Σㄐ芜M(jìn)行細(xì)微

6、調(diào)整，改良波形，使其滿足系統(tǒng)的要求。只要對(duì)電路稍加修改，調(diào)整程序，即可完成功能升級(jí)。這里介紹一種采用C8051為控制核心，輸出數(shù)字量，然后由DAC0832把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量;但是輸出的是電流，需要用運(yùn)放(OP07)，把電流轉(zhuǎn)換成電壓量。顯示利用的是LCD1602的液晶，顯示其波形、幅值。它的特點(diǎn)是價(jià)格低、性能高，在低頻范圍穩(wěn)定性好、操作方便、體積小、耗電少等。信號(hào)發(fā)生器與其它相比還具有如下優(yōu)點(diǎn)：較分立元件信號(hào)發(fā)生器而言，具有頻率高，工作穩(wěn)定，容易調(diào)試等特性；較專(zhuān)用DDS芯片的信號(hào)發(fā)生器而言，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低等特性。第一章 總體系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)1.1題目要求及分析設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)制作一個(gè)波形發(fā)生

7、器，該波形發(fā)生器能產(chǎn)生正弦波、方波、三角波和由用戶(hù)編輯的特定形狀波形。示意圖如下：圖1 設(shè)計(jì)要求圖設(shè)計(jì)要求：1.具有產(chǎn)生正弦波、方波、三角波三種周期性波形的功能；2.用鍵盤(pán)輸入編輯生成上述三種波形（同周期）的線性組合波形，以及由基波及其諧波（5次以下）線性組合的波形。3.具有波形存儲(chǔ)功能。4.輸出波形的頻率范圍為100Hz20kHz（非正弦波頻率按10次諧波計(jì)算）；重復(fù)頻率可調(diào)，頻率步進(jìn)間隔100Hz。5.輸出波形幅度范圍O5V（峰峰值），可按步進(jìn)0.1V（峰峰值）調(diào)整。6.具有顯示輸出波形的類(lèi)型、重復(fù)頻率（周期）和幅度的功能。7.增加紅外配置功能（串口配置程序或其他方式）題目要求實(shí)現(xiàn)的任務(wù)是

8、設(shè)計(jì)并制作一個(gè)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，能夠產(chǎn)生正弦波、方波、三角波，要求不用DDS和專(zhuān)用的波形產(chǎn)生芯片，頻率范圍在1Hz1MHZ可調(diào)，在頻率范圍為1HZ10KHz時(shí)，步進(jìn)不大于10Hz在頻率范圍為10KHz1MHz時(shí)，步進(jìn)不大于100Hz，并且電壓范圍在05V可調(diào)，步進(jìn)為0.1V，能夠?qū)崟r(shí)的顯示波形的類(lèi)型及其頻率和幅值?，F(xiàn)在對(duì)以下方案進(jìn)論證和驗(yàn)證。1.2總體設(shè)計(jì)思路根據(jù)題目的要求，經(jīng)過(guò)仔細(xì)的考慮各種要素，制定了整體方案：以AT89C51單片機(jī)為控制核心，P0口接DAC0832信號(hào)輸入并進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，P1口接矩陣鍵盤(pán)，P2口接液晶顯示器LCD1602，由程序控制P0口產(chǎn)生波形（分別是正弦波、方波、三角波

9、），再由按鍵及按鍵次數(shù)控制產(chǎn)生波形的種類(lèi)及頻率和幅值在一定范圍內(nèi)可調(diào)，并且能夠按任意鍵實(shí)現(xiàn)波形頻率和幅值的設(shè)定（不通過(guò)步進(jìn)按鍵設(shè)定來(lái)控制）。由運(yùn)放OP07實(shí)現(xiàn)DAC0832輸出電流到電壓的轉(zhuǎn)換，即實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)到模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換。在LCD上實(shí)時(shí)的顯示波形的頻率和幅值，波形在示波器上產(chǎn)生。其波形的存儲(chǔ)方式，我們通過(guò)按鍵確定，一旦按鍵按下后，就把當(dāng)時(shí)的波形對(duì)應(yīng)的參數(shù)存儲(chǔ)起來(lái)，例如幅度值，頻率值等參數(shù)。波形的合成：為了波形的合成，我們?cè)诓蓸拥臅r(shí)候，對(duì)正弦波，三角波，方波都只取樂(lè)20個(gè)點(diǎn)；因?yàn)辄c(diǎn)越少，其頻率達(dá)到的值就會(huì)越大；合成時(shí)就是對(duì)幅值點(diǎn)進(jìn)行一個(gè)疊加后賦給DAC0832輸出一組波形。紅外，通過(guò)外部中斷

10、高低電平的延時(shí)的時(shí)間來(lái)進(jìn)行解碼。1.3總體框圖本系統(tǒng)總體框圖如圖2所示：圖2系統(tǒng)總體框圖1.4信號(hào)發(fā)生部分方案一：采用模擬分立元件或單片壓控函數(shù)發(fā)生器，可以產(chǎn)生正弦波、方波、三角波，通過(guò)調(diào)整外部元件可以改變輸出頻率，但采用模擬元器件由于元件分散性太大，因而產(chǎn)生頻率穩(wěn)定性較差，精度低，地抗干擾能力低，成本高，而且靈活心性較差，不能實(shí)現(xiàn)任意波形以及波形運(yùn)算輸出等智能化的功能。方案二：采用鎖相式頻率合成方案，鎖相式頻率合成一個(gè)高穩(wěn)定度和精確度的大量離散技術(shù)，他在一定程度上解決了既要頻率穩(wěn)定精確又要頻率在較大的范圍內(nèi)可調(diào)的矛盾，但是頻率受VCO可便頻率范圍的影響，高低頻率比不可能做的很高，而且只能產(chǎn)生

11、正弦波或方波，不能滿足任意波形的要求。方案三：采用單片機(jī)和數(shù)模轉(zhuǎn)換DAC0832實(shí)現(xiàn)波形的產(chǎn)生。波形的產(chǎn)生是通過(guò)AT89C51執(zhí)行方波波形程序，向D/A轉(zhuǎn)換器的輸入端按一定的規(guī)律發(fā)生數(shù)據(jù)，從而在DA轉(zhuǎn)換電路輸出端得到相應(yīng)的電壓波形。在AT89C51的P1口接矩陣按鍵，通過(guò)軟件編程來(lái)選擇波形、幅值、頻率，每種波形對(duì)應(yīng)一個(gè)按鍵，此方案原理簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較容易。經(jīng)比較，方案三能夠更好的實(shí)現(xiàn)題目的要求，三種波形的產(chǎn)生可有程序控制，并通過(guò)按鍵選擇波形的輸出，在示波器上顯示波形。波形的周期與頻率步進(jìn)也可以用程序控制，具有線路簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)。在本設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，加上LCD顯示器，則可以通過(guò)按鍵設(shè)定波形

12、頻率，并在LCD顯示頻率、幅值電壓。輸出的波形穩(wěn)定，精度高，濾波好，抗干擾效果好，連接簡(jiǎn)單，性?xún)r(jià)比高。綜上所述，我們選擇第三種方案。1.5顯示部分方案一：數(shù)碼管顯示，由于本題要求實(shí)時(shí)的顯示輸出信號(hào)的幅度、頻率，而數(shù)字不能顯示字符。方案二：LED點(diǎn)陣顯示，LED點(diǎn)陣顯示雖然能夠顯示數(shù)字和字符，但是顯示的效果不好，而且不易編程。方案三：LCD液晶顯示，LCD液晶顯示不但能顯示字符和數(shù)字，而且效果較好，且容易實(shí)現(xiàn)。1.6按鍵部分方案一：采用獨(dú)立按鍵，他的按鍵的數(shù)目比少，但是它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便操作，執(zhí)行效率高等優(yōu)勢(shì)。方案二：采用矩陣鍵盤(pán)，它以較少得IO口實(shí)現(xiàn)了按鍵的功能，隨之其操作比較復(fù)雜。經(jīng)對(duì)比，由

13、于我們需求的按鍵比較少，但是對(duì)執(zhí)行的效率比較高，所以采用獨(dú)立按鍵。第二章 硬件電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)由單片機(jī)、波形轉(zhuǎn)換（D/A）電路、顯示接口電路、鍵盤(pán)電路、電源電路、串口電路等六部分組成。電路圖如圖2.1所示：圖3硬件電路原理圖2.1功能與基本原理功能：形成掃描碼、鍵值識(shí)別、案件處理、參數(shù)設(shè)置、字符設(shè)置等形成液晶顯示波形的類(lèi)型及頻率和幅值；通過(guò)定時(shí)器0產(chǎn)生定時(shí)中斷，形成波形的數(shù)字編碼，并輸出到D/A接口電路和顯示驅(qū)動(dòng)電路。AT89C51外接12M晶振作為時(shí)鐘頻率，并采用電源復(fù)位設(shè)計(jì)。復(fù)位電路采用上電復(fù)位，其工作原理是，當(dāng)通電時(shí)，電容兩端相當(dāng)于短路，于是TST引腳為高電平，然后對(duì)電容充電。RST端電壓

14、慢慢下降，降到一定程度，即為低電平，單片機(jī)開(kāi)始工作。產(chǎn)生方波程序思路：對(duì)于小于100Hz的頻率，根據(jù)定時(shí)器溢出時(shí)間1us，將頻率值換算為定時(shí)器溢出次數(shù)，當(dāng)達(dá)到規(guī)定的次數(shù)時(shí)，將輸出管腳的狀態(tài)取反達(dá)到方波的產(chǎn)生；對(duì)于大于100HZ的頻率，直接根據(jù)頻率值設(shè)置其定時(shí)溢出的時(shí)間，當(dāng)溢出時(shí)間達(dá)到時(shí)，將輸出管腳取反達(dá)到方波的產(chǎn)生。產(chǎn)生三角波程序思路：要產(chǎn)生峰值電壓為5V的三角波，一個(gè)周期需要定時(shí)510次，由此便可以計(jì)算出每次定時(shí)溢出的時(shí)間，再將每次定時(shí)的電壓加權(quán)便可以達(dá)到三角波的波形；產(chǎn)生正弦波程序思路：給正弦波的一個(gè)周期設(shè)定table表，由20個(gè)數(shù)據(jù)，相當(dāng)于每個(gè)周期定時(shí)255次，則每次定時(shí)溢出的時(shí)間便可計(jì)

15、算出，每個(gè)點(diǎn)的電壓加權(quán)便可得到正弦波的電壓，即，形成正弦波。2.2資源分配軟、硬件設(shè)計(jì)是比不可少的，為了滿足功能和指標(biāo)的要求，資源分配為：?jiǎn)纹瑱C(jī)用12MHz晶振，P0口與DAC0832相連；P1口接矩陣按鍵，實(shí)現(xiàn)頻率、幅值以及波形的選擇；P2口接LCD1602液晶顯示器，實(shí)時(shí)顯示波形的頻率、幅值、類(lèi)型。2.2顯示接口電路功能：驅(qū)動(dòng)LCd液晶顯示、掃描按鈕。由LCD1602液晶顯示器和矩陣按鍵組成。當(dāng)某一按鍵按下時(shí)，掃描程序掃描到之后，通過(guò)P2口將數(shù)字信號(hào)發(fā)送到LCD1602，LCD1602液晶專(zhuān)門(mén)用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式LCD，其外接電壓時(shí)5V。掃描利用軟件程序?qū)崿F(xiàn)，當(dāng)某一按鍵按下時(shí)，

16、掃描立即檢測(cè)到，隨即調(diào)用子程序，執(zhí)行相應(yīng)的功能。其與單片機(jī)連接如圖4所示：圖4顯示部分電路圖2.3波形轉(zhuǎn)換（D/A）電路功能：將波形樣值得編碼轉(zhuǎn)換成模擬值，完成波形的輸出。由一片DAC0832和LF356運(yùn)放組成。DAC0832是一個(gè)具有兩個(gè)輸入數(shù)據(jù)寄存器的8位DAC。目前生產(chǎn)的DAC芯片分為兩類(lèi)，一類(lèi)芯片內(nèi)部設(shè)置有數(shù)據(jù)寄存器，不需要外加電路就可以直接與微型計(jì)算機(jī)接口。另一類(lèi)芯片內(nèi)沒(méi)有數(shù)據(jù)寄存器，輸出信號(hào)隨數(shù)據(jù)輸入線的狀態(tài)的變化而變化，因此不能直接與微型計(jì)算機(jī)接口，必須通過(guò)并行口與微型計(jì)算機(jī)接口。DAC0832是具有20條引線的雙列直插式CMOS器件，它內(nèi)部具有兩級(jí)數(shù)據(jù)寄存器，完成8位電流D/

17、A轉(zhuǎn)換，股不需要外加電路。DAC0832是電流輸出型，示波器上顯示波形，通常需要電壓信號(hào)，電流信號(hào)到電壓信號(hào)的轉(zhuǎn)換可以用運(yùn)算放大器LF356實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)想DAC0832發(fā)送數(shù)字編碼，產(chǎn)生不同的輸出。先利用采樣定理對(duì)各種波形進(jìn)行抽樣，然后把各種采樣值進(jìn)行編碼，收到的數(shù)字量存入各個(gè)波形表，執(zhí)行程序時(shí)通過(guò)查表的方法依次取出，經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換后輸出就可以得到波形。假如N個(gè)點(diǎn)構(gòu)成波形的一個(gè)周期，則DAC0832輸出N個(gè)樣點(diǎn)值后，樣值點(diǎn)形成運(yùn)動(dòng)軌跡，即，一個(gè)周期。重復(fù)輸出N個(gè)點(diǎn)后，成為第二個(gè)周期。利用單片機(jī)的晶振控制輸出周期的速度，也就是控制輸出的波形的頻率。這樣就控制了輸出波形的及其幅值和頻率，例如：正弦

18、波，取20個(gè)樣值點(diǎn)。具體連接的電路圖如圖5所示：圖5D/A轉(zhuǎn)換的電路連接圖2.4紅外電路圖6紅外電路紅外的工作原理：51單片機(jī)對(duì)遙控的解碼和我們前面所講的串口并口通信不同，他不是單純的用高電平代表1，低電平代表0。這一點(diǎn)大家要從思想上面轉(zhuǎn)變過(guò)來(lái)。他是發(fā)送一連串的數(shù)據(jù)幀，這個(gè)數(shù)據(jù)幀就是一連串的二進(jìn)制代碼，單片機(jī)通過(guò)區(qū)分高電平的持續(xù)時(shí)間來(lái)區(qū)別紅外編碼的。我們就以HC6800單片機(jī)上的紅外接頭為例來(lái)說(shuō)明，當(dāng)高電平的脈沖寬度為1.12ms的時(shí)候單片機(jī)認(rèn)為它為0，當(dāng)高電平的脈沖寬度為3.25的時(shí)候單片機(jī)認(rèn)為它為1。單片機(jī)是通過(guò)判斷脈沖的寬度來(lái)得到信息位為0還是為1的。當(dāng)我們按下遙控器的按鍵時(shí)，遙控器將發(fā)

19、出如圖2的一串二進(jìn)制代碼，我們稱(chēng)它為一幀數(shù)據(jù)。根據(jù)各部分的功能?？蓪⑺鼈兎譃?部分，分別為引導(dǎo)碼、地址碼、地址碼、數(shù)據(jù)碼、數(shù)據(jù)反碼。遙控器發(fā)射代碼時(shí)均是低位在前。高位在后。由圖2分析可以得到引導(dǎo)碼高電平為45ms，低電平為45ms。當(dāng)接收到此碼時(shí)表示一幀數(shù)據(jù)的開(kāi)始。單片機(jī)可以準(zhǔn)備接收下面的數(shù)據(jù)。地址碼由8位二進(jìn)制組成，共256種圖中地址碼重發(fā)了一次。主要是加強(qiáng)遙控器的可靠性如果兩次地址碼不相同則說(shuō)明本幀數(shù)據(jù)有錯(cuò)應(yīng)丟棄。不同的設(shè)備可以擁有不同的地址碼因此。同種編碼的遙控器只要設(shè)置地址碼不同，也不會(huì)相互干擾。在同一個(gè)遙控器中所有按鍵發(fā)出的地址碼都是相同的。數(shù)據(jù)碼為8位，可編碼256種狀態(tài)，代表實(shí)際

20、所按下的鍵。數(shù)據(jù)反碼是數(shù)據(jù)碼的各位求反，通過(guò)比較數(shù)據(jù)碼與數(shù)據(jù)反碼可判斷接收到的數(shù)據(jù)是否正確。如果數(shù)據(jù)碼與數(shù)據(jù)反碼之間的關(guān)系不滿足相反的關(guān)系則本次遙控接收有誤數(shù)據(jù)應(yīng)丟棄。在同一個(gè)遙控器上所有按鍵的數(shù)據(jù)碼均不相同。在圖2中，數(shù)據(jù)碼為十六進(jìn)制的0CH，數(shù)據(jù)反碼為十六進(jìn)制的0F3H(注意低位在前)兩者之和應(yīng)為0FFH。2.5復(fù)位電路這種復(fù)位電路的工作原理是：?jiǎn)纹瑱C(jī)的復(fù)位電路在剛接通電時(shí)，剛開(kāi)始電容是沒(méi)有電的，電容內(nèi)的電阻很低，通電后，5V的電通過(guò)電阻給電容進(jìn)行充電，電容兩端的電會(huì)由0V慢慢的升到4V左右（此時(shí)間很短一般小于0.3秒），RC構(gòu)成的微分電路在上電瞬間產(chǎn)生一個(gè)微分脈沖，其寬度大于兩個(gè)機(jī)器周期

21、，89C51將復(fù)位。正因?yàn)檫@樣，復(fù)位腳的電由低電位升到高電位，引起了內(nèi)部電路的復(fù)位工作，RST端電壓慢慢下降，降到一定電壓值以后，即為低電平，單片機(jī)開(kāi)始正常工作（這是單片機(jī)的上電復(fù)位，也叫初始化復(fù)位）；當(dāng)按下復(fù)位鍵時(shí)，電容兩端放電，電容又回到0V了，于是又進(jìn)行了一次復(fù)位工作（這是手動(dòng)復(fù)位原理）。圖7復(fù)位電路2.6外部時(shí)鐘電路圖3采用11.0592MHz的晶振和兩個(gè)22pf的電容組成時(shí)鐘電路部分圖8外部時(shí)鐘電路2.7 LCD顯示部分電路為了節(jié)約成本，采用1602來(lái)作為顯示器，用獨(dú)立按鍵來(lái)控制不同的顯示，能完成基本的顯示功能。圖9LCD液晶顯示電路2.8電源部分本電源設(shè)計(jì)了兩個(gè)接口，方便不同接口的

22、電源接入，并且在電源部分加上濾波電容，起過(guò)濾接入電源的雜波的作用，為了電路中得到+12V、-12V和+5V的直流工作電壓，用變壓器變壓后再通過(guò)芯片和電容設(shè)計(jì)出所需要的電路。圖10電源電路2.9獨(dú)立按鍵部分圖八為用獨(dú)立按鍵來(lái)控制不同的輸出波形圖11獨(dú)立按鍵2.10串口通信模塊圖中通過(guò)MAX232進(jìn)行TTL電平和232電平轉(zhuǎn)換，從而單片機(jī)和上位機(jī)之間通信提供通道。圖12串口通信電路通信電路的目的就是讓通信雙發(fā)的電平匹配，單片機(jī)用的是TTL電平，上位機(jī)的串口用的是232電平。TTL電平的邏輯1的電壓范圍是+3.3V到+5V，邏輯0的電壓范圍是0到+3.3V；232電平的邏輯1的電壓范圍是-15V到-

23、5V，邏輯0的電壓范圍是+5V到+15V。因此設(shè)計(jì)串口通信電路就是讓這兩種電平統(tǒng)一。第三章 軟件設(shè)計(jì)主程序和子程序都存放在AT89C51單片機(jī)中。主程序的功能是：開(kāi)機(jī)以后負(fù)責(zé)查鍵，即做出鍵盤(pán)掃描及顯示工作，然后根據(jù)用戶(hù)所按的鍵轉(zhuǎn)到相應(yīng)的子程序進(jìn)行處理。子程序的功能有：延時(shí)子程序、中斷程序、顯示子程序、按鍵子程序，按鍵子程序中有任意頻率的設(shè)置的數(shù)字鍵（09）及確定鍵、幅值和頻率的加和減鍵、幅值頻率的轉(zhuǎn)換鍵、波形的轉(zhuǎn)換鍵等共15個(gè)鍵。主程序的流程圖如圖4.1所示：完成全部硬件和軟件過(guò)后，將程序下載到單片機(jī)中進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)反復(fù)測(cè)試，反復(fù)的修改函數(shù)的功能，同時(shí)完善硬件的功能，使系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)控制。3.1

24、程序流程圖圖13程序流程圖3.2 LCD顯示流程圖圖14 LCD顯示框圖第四章 系統(tǒng)仿真4.1仿真電路圖通過(guò)Proteus軟件和電路原理圖繪制出如下仿真電路圖，對(duì)程序和電路功能進(jìn)行測(cè)試圖15 proteus仿真電路圖4.2輸出波形圖將編寫(xiě)好的程序下載到單片機(jī)中進(jìn)行仿真，通過(guò)反復(fù)測(cè)試，反復(fù)的修改函數(shù)的功能，使系統(tǒng)輸出如下波形：圖16正弦波圖17方波圖18三角波圖19正弦波、方波、三角波三種波形疊加后的波形第五章 系統(tǒng)硬件和軟件調(diào)試5.1硬件調(diào)試整個(gè)硬件調(diào)試過(guò)程基本順利，由于采用了分單元模塊制作，各個(gè)單元電路工作穩(wěn)定，給調(diào)試工作帶來(lái)很大的方便。放大模塊部分在實(shí)物模擬時(shí)，出現(xiàn)發(fā)送信號(hào)不穩(wěn)定、跳變的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)仔細(xì)的檢查，電路連線路勁和線路連接問(wèn)題，最終發(fā)現(xiàn)電路連接是出現(xiàn)連接未牢固的問(wèn)題，從而得以解決。5.2軟件調(diào)試雖然對(duì)于單片機(jī)的變成較熟悉，但是還存在一些問(wèn)題，主要有以下問(wèn)題：（1）在寫(xiě)調(diào)幅值的程序時(shí)，按照自己的想法寫(xiě)好，下載帶單片機(jī)中，發(fā)現(xiàn)，每按一次鍵，幅值一次性增大到5V或者一次性減為0V，經(jīng)過(guò)對(duì)程序的分析得知，當(dāng)按下鍵時(shí)，程序循環(huán)很多次，為次添加一條鍵按下時(shí)死循環(huán)的語(yǔ)句使每次按下鍵幅值加一次后的只保持住，從而解決了問(wèn)題。（2）當(dāng)幅值和顯示調(diào)試成功