超低頻波形發(fā)生器的設(shè)計(jì)論文（C語言編程）

1、摘 要在科學(xué)研究、工程教育及生產(chǎn)實(shí)踐中,常常需要用到低頻信號發(fā)生器。本文主要介紹一種以單片機(jī)為核心的超低頻任意函信號發(fā)生器。該信號發(fā)生器由存儲模塊、按鍵模塊、led顯示模塊、d/a轉(zhuǎn)換模塊組成，它采用數(shù)字波形合成技術(shù),通過硬件電路和軟件程序相結(jié)合,可輸出自定義波形,如正弦波、三角波、方波和鋸齒波及其他任意波形。文中詳細(xì)介紹了硬件電路設(shè)計(jì)的原理和軟件編程的上設(shè)計(jì)思想以及實(shí)驗(yàn)調(diào)試過程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該信號發(fā)生器輸出的波形的頻率和幅值在一定范圍內(nèi)可任意改變，與傳統(tǒng)信號發(fā)生器只有固定的幾種輸出波形相比,具有輸出波形的任意化和低頻精度高的特點(diǎn)。它還具有的特點(diǎn)是價(jià)格低、性能高,在低頻范圍穩(wěn)定性好、操作方便

2、、體積小、耗電少等。關(guān)鍵詞：單片機(jī)at89c51； dac0832； 低頻信號； 發(fā)生器abstractin scientific research, engineering education and practice of production, often need to use low-frequency signal generator. in this paper, introduces a ultra-low frequency arbitrary function signal generator to scm as the core. the signal generator

3、 is made of the memory modules, the key modules, led display modules, d/a converter modules,it uses date waveform synthesis technology,through hardware circuit and software procedures is combined,custom waveform can be customized, such as sine wave, triangle wave, square wave and sawtooth wave and o

4、ther arbitrary waveform. in this paper ,detail introduces the principle of the design of hardware circuit and the mind of the design of software programming and the process of experiment debug.the results of experiment show that,the output waveforms frequency and amplitude of the signal generator ca

5、n be arbitrarily changed in a certain range,compared with the traditional signal generator only have a few fixe output waveform,with the characteristics of output waveforms arbitrary and high precision of the low-frequency. it also has the characteristics of a low price, high-performance, good stabi

6、lity in low-frequency range, easy to operate, small size, less consumpte of power etc.key words：at89c51 microcontroller； dac0832；low frequency signal； generator 前言信號發(fā)生器是使用很廣的儀器, 在科學(xué)研究、工程教育及生產(chǎn)實(shí)踐中,常常需要用到低頻信號發(fā)生器。如工業(yè)過程控制、教學(xué)實(shí)驗(yàn)、機(jī)械振動、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。對它的要求也隨著技術(shù)的發(fā)展越來越高,以往的信號源只可輸出單一正弦或幾種如三角、正弦、脈沖、方波等波形,且一臺儀器的輸出頻率范圍也較

7、窄,一般只是在超低或低頻范圍, 特別是在超低頻范圍, 波形的精度和穩(wěn)定度等重要指標(biāo)都不高,目前,長期使用的信號發(fā)生器絕大部分都是由模擬電路構(gòu)成的,這類儀器作為信號源,頻率達(dá)百兆赫茲,在高頻范圍內(nèi)其頻率穩(wěn)定性與可調(diào)性好。而用于低頻信號輸出時(shí),其需要rc 值很大,參數(shù)準(zhǔn)確度難以保證,而且體積大,損耗也大。目前,有人研究制造了由數(shù)字電路構(gòu)成的低頻信號發(fā)生器,其低頻性能好,但是體積較大,價(jià)格較貴。這里介紹一種以單片機(jī)為核心,設(shè)計(jì)了一個(gè)超低頻任意函數(shù)信號發(fā)生器。單片機(jī)控制超低頻任意信號波形發(fā)生器與現(xiàn)有采用微處理器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器組成的數(shù)字式低頻信號發(fā)生器相比,由于采用直接數(shù)字波形合成技術(shù),頻率準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度

8、較高。與現(xiàn)有采用計(jì)數(shù)器、只讀存儲器、d/ a轉(zhuǎn)換器和濾波器等組成的信號發(fā)生器相比,由于采用單片機(jī)控制和隨機(jī)存儲器ram,通過一定算法除可產(chǎn)生方波、三角波、鋸齒波、正弦波外還可方便地產(chǎn)生其他周期任意信號波形,解決了輸出波形種類單一的問題,具有廣泛的應(yīng)用前景。本課題設(shè)計(jì)中，函數(shù)發(fā)生器采用atm89c51 單片機(jī)作為控制核心，外圍采用模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路、數(shù)據(jù)存儲器，按鍵和led顯示燈電路等。通過按鍵控制可產(chǎn)生方波、鋸齒波、三角波、正弦波等低頻任意波形，同時(shí)用led顯示燈指示對應(yīng)的波形的頻率。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡單、性能優(yōu)良，具有一定的實(shí)用性。硬件電路簡單，軟件功能完善，控制系統(tǒng)可靠，性價(jià)比較高等特點(diǎn)，具有一

9、定的使用和參考價(jià)值。另一方面，它具有價(jià)格低、性能高和在低頻范圍內(nèi)穩(wěn)定性好、操作方便、體積小、耗電少等特點(diǎn)。此電路清晰，出現(xiàn)故障容易查找錯誤，操作簡單、方便。具體的設(shè)計(jì)內(nèi)容講在本論文中詳細(xì)論述。目 錄摘 要1abstract1前言1緒論11. 方案論證31.1 方案論述31.2 方案比較41.3 結(jié)論42.超低頻波形發(fā)生器硬件設(shè)計(jì)52.1 主控電路及主控芯片的選擇52.1.1 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)92.1.2 復(fù)位電路設(shè)計(jì)92.1.3 利用at89c51計(jì)數(shù)102.2 d/a轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)112.2.1 d/a芯片選擇112.2.2 dac0832芯片介紹132.2.3 dac0832芯片與單片機(jī)硬件接

10、口設(shè)計(jì)152.2.4 放大整形162.3 顯示電路及顯示接口芯片選擇172.3.1 顯示器的選擇172.3.2 顯示器工作方式的選擇192.3.3 led與單片機(jī)的接口電路設(shè)計(jì)202.4 按鍵電路的設(shè)計(jì)202.5 電源電路213. 軟件設(shè)計(jì)233.2 d/a轉(zhuǎn)換243.3 鍵掃描程序設(shè)計(jì)243.4 顯示程序設(shè)計(jì)254. 系統(tǒng)的調(diào)試274.1 硬件的調(diào)試274.2 軟硬件調(diào)試285. 仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論296. 社會經(jīng)濟(jì)效益31結(jié)束語32附錄135附錄236附錄341附錄442緒論課題背景波形發(fā)生器亦稱函數(shù)發(fā)生器，作為實(shí)驗(yàn)用信號源，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

11、場上常見的波形發(fā)生器多為純硬件的搭接而成，且波形種類有限，多為鋸齒、正弦、方波、三角等波形。在科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐中，如工業(yè)過程控制，生物醫(yī)學(xué)，地震模擬機(jī)械振動等領(lǐng)域常常要用到低頻信號源。而由硬件電路構(gòu)成的低頻信號其性能難以令人滿意，而且由于低頻信號源所需的rc很大；大電阻，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)雜程度會大大增加。單片機(jī)控制超低頻任意信號波形發(fā)生器， 由于采用單片機(jī)控制和隨機(jī)存儲器ram,通過一定算法除可產(chǎn)生方波、三角波、鋸齒波、正弦波外還可方便地產(chǎn)生其他周期任意信號波形,解決了輸出波形種類單一的問題,

12、具有廣泛的應(yīng)用前景。利用單片機(jī)采用程序設(shè)計(jì)方法來產(chǎn)生低頻信號，其下限頻率很低。具有線路相對簡單，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)微調(diào)整，改良波形，使其滿足系統(tǒng)的要求。只要對電路稍加修改，調(diào)整程序，即可完成功能升級。這里介紹一種采用at89c51單片機(jī)和一片dac0832數(shù)模轉(zhuǎn)換器做成的數(shù)字式低頻信號發(fā)生器，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；較專用dds芯片的信號發(fā)生器而言，具有結(jié)構(gòu)簡單，成本低等特性。系統(tǒng)

13、整體目標(biāo)此課題的具體要求如下所述。1. 以單片機(jī)為控制核心，采用直接數(shù)字波形合成技術(shù)產(chǎn)生方波、三角波、正弦波和其他任意模擬周期信號波形。2.將波形數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)存儲器中。3.通過單片機(jī)控制，將波形數(shù)據(jù)讀出，送入d/a轉(zhuǎn)換電路和放大處理后得到所需的任意模擬周期信號波形。4.輸出信號的頻率范圍在0.01hz100hz之間，幅度為+5v，波形失真度小于1。5.以單片機(jī)為核心器件，形成相應(yīng)的硬件電路。自行編制單片機(jī)控制程序，并進(jìn)行硬件調(diào)試、軟件調(diào)試，最后進(jìn)行軟硬件聯(lián)調(diào)，達(dá)到性能要求。1. 方案論證1.1 方案論述從學(xué)科所涉及的不同范圍以及器件的不同選擇來構(gòu)思，可以實(shí)現(xiàn)的方案有很多，現(xiàn)提出二個(gè)可行的方案

14、并分別論述其工作原理及可行性。方案一：方案一方框圖如圖1.1.1所示。 采用at89c51芯片，數(shù)模芯片采用dac0832芯片，構(gòu)成基本的波形發(fā)生電路，設(shè)置多個(gè)按鍵用來控制波形輸出以及調(diào)整信號頻率的大小。此電路設(shè)計(jì)輸出波形穩(wěn)定，精度高。-圖1.1.1 方案一原理框圖方案二：方案2方框圖如下圖1.1.2所示。本方案的是基本原理在pc 機(jī)上按下鼠標(biāo)左鍵創(chuàng)建一個(gè)周期的波形,再將各點(diǎn)值傳送給單片機(jī)系統(tǒng),產(chǎn)生實(shí)際的模擬信號。模擬信號通過d/a轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換,得到所需要的波形信號。pc機(jī) max23289c51存儲器圖1.1.2 方案二原理框圖1.2 方案比較單片機(jī)控制超低頻任意信號波形發(fā)生器(方案一)與現(xiàn)

15、有采用微處理器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器組成的數(shù)字式低頻信號發(fā)生器(方案二)相比,由于采用直接數(shù)字波形合成技術(shù),頻率準(zhǔn)確度和穩(wěn)定度較高。但是方案2中微處理器對信號的顯示和處理非常方便，只是需要同時(shí)編輯單片機(jī)語言和微處理器所需要的高級語言，工作量大而且較為復(fù)雜。因此我還是選擇了方案一，微處理器的優(yōu)點(diǎn)具有廣泛的應(yīng)用前景。1.3 結(jié)論通過上述方案的比較最終確定選擇方案一。2.超低頻波形發(fā)生器硬件設(shè)計(jì)2.1 主控電路及主控芯片的選擇單片機(jī)即單片微型計(jì)算機(jī)（single chip microcomputer）是把組成微型計(jì)算機(jī)的各種功能部件，包括中央處理單元（cpu）、隨機(jī)存儲器（ram）、程序存儲器（rom）、定時(shí)

16、器/計(jì)數(shù)器及輸入輸出接口等部件都集成在一塊芯片上。是一種集成度高、性價(jià)比優(yōu)越、質(zhì)量小、體積小的微型計(jì)算機(jī)。單片機(jī)按其使用目的可以分為通用和專用兩種類型。通用單片機(jī)是一種基本芯片，內(nèi)部功能及資源豐富，性能全面，適應(yīng)性強(qiáng)，可覆蓋多種用途。用戶可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)成各種不同的單片機(jī)控制系統(tǒng)，即有一個(gè)再設(shè)計(jì)的過程。專用型單片機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)已對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡化，對軟、硬件進(jìn)行了優(yōu)化，可靠性高，成本低，但是這類單片機(jī)功能單一，通常是針對某一特定的產(chǎn)品。本設(shè)計(jì)應(yīng)采用通用型單片機(jī)。隨著半導(dǎo)體集成工藝的不斷發(fā)展，單片機(jī)也正朝著cmos化、低功耗、體積小、大容量、高性能低價(jià)格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個(gè)方向發(fā)展。在單片機(jī)家族

17、中，intel公司推出的mcs-51系列中的80c51是其中的佼佼者。mcs-51系列單片機(jī)是8位單片機(jī)中應(yīng)用范圍最廣的一類單片機(jī)。近幾年來，許多單片機(jī)開發(fā)廠商也推出了許多基于80c51單片機(jī)內(nèi)核的擴(kuò)展型單片機(jī)，產(chǎn)品在保持與51單片機(jī)兼容的基礎(chǔ)上改善了很多特性，性能各異。常用的單片機(jī)有很多種：intel8051和8751系列、motorola的mc6801系列、atmel的at89系列、臺灣winbond(華邦)w7和w78系列、荷蘭philips的51lpc和lpc900系列、zilog的z8系列等。本設(shè)計(jì)中最終選用了atmel公司的at89c51單片機(jī)。at89c51單片機(jī)是美國atmel

18、公司推出的低功耗/低電壓、高性能的8位單片機(jī)，片內(nèi)含4kbflash程序存儲器，它采用了cmos工藝和atmel公司的高密度非易失性存儲器（nuram）技術(shù)，該存儲器的全稱為閃速可編程可擦除只讀存儲器（fperom，flash programmable and erasable read only memory），其輸出引腳和指令系統(tǒng)與標(biāo)準(zhǔn)mcs-51系統(tǒng)兼容。由于將多功能8位cpu和閃爍存儲器組合在單個(gè)芯片中，是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。at89c51是一種帶4k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（fperomfalsh programmable an

19、d erasable read only memory）的低電壓，高性能cmos8位微處理器，俗稱單片機(jī)。at89c2051是一種帶2k字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用atmel高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的mcs-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位cpu和閃爍存儲器組合在單個(gè)芯片中，atmel的at89c51是一種高效微控制器，at89c2051是它的一種精簡版本。at89c51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。引腳圖如圖2.1所示。圖2.1 at89c51引腳圖管腳說明如下描述：

20、vcc：供電電壓。gnd：接地。p0口：p0口為一個(gè)8位漏級開路雙向i/o口，每腳可吸收8ttl門電流。當(dāng)p1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。p0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在fiash編程時(shí)，p0 口作為原碼輸入口，當(dāng)fiash進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，p0輸出原碼，此時(shí)p0外部必須被拉高。p1口：p1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向i/o口，p1口緩沖器能接收輸出4ttl門電流。p1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，p1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，p1口作為第八位地址接收。 p2口：p2口為一

21、個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)ttl門電流，當(dāng)p2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，p2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。p2口當(dāng)用于外部程序存儲器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時(shí)，p2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時(shí)，p2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。p2口在flash編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號和控制信號。p3口：p3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向i/o口，可接收輸出4個(gè)ttl門電流。當(dāng)p3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平

22、，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，p3口將輸出電流（ill）這是由于上拉的緣故。p3口也可作為at89c51的一些特殊功能口，如下表所示：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)存儲器寫選通）p3.7 /rd（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）p3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。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

23、器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在flash編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ale端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，將跳過一個(gè)ale脈沖。如想禁止ale的輸出可在sfr8eh地址上置0。此時(shí)， ale只有在執(zhí)行movx，movc指令是ale才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ale禁止，置位無效。/psen：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/psen有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，這兩次有效

24、的/psen信號將不出現(xiàn)。/ea/vpp：當(dāng)/ea保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲器（0000h-ffffh），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時(shí)，/ea將內(nèi)部鎖定為reset；當(dāng)/ea端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲器。在flash編程期間，此引腳也用于施加12v編程電源（vpp）。 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。振蕩器特性：xtal1和xtal2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時(shí)鐘源驅(qū)動器件，xtal2應(yīng)不接。有余輸入至內(nèi)部時(shí)鐘信號要通過一個(gè)二分

25、頻觸發(fā)器，因此對外部時(shí)鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。at89c51的主要性能特性：（1） 工作電壓為45.5 v，工作頻率為022 mhz；（2）片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘（clock）電路；（3） 128*8位供存儲數(shù)據(jù)的片內(nèi)ram；（4） 32根可編程i/o線；（5） 2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；（6） 具有6個(gè)中斷源；（7） 可編程全雙工串行口；（8） 具有多種封裝方式；（9） 程序存儲器可擴(kuò)展至64kb（rom）， 數(shù)據(jù)存儲器可擴(kuò)展至64kb（ram）。at89c51單片機(jī)功能強(qiáng)大、編程靈活、可靠性與性價(jià)比高，易于采購，便于使用與實(shí)驗(yàn)，可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，并且為系統(tǒng)再拓

26、展留有空間，適用于許多較為復(fù)雜的控制應(yīng)用場合。2.1.1 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路是單片機(jī)系統(tǒng)的心臟，它控制著單片機(jī)的工作節(jié)奏。單片機(jī)雖然內(nèi)部有振蕩電路，但要形成時(shí)鐘，必須外部附加電路。時(shí)鐘電路是單片機(jī)工作的時(shí)間基準(zhǔn)，決定單片機(jī)工作的速度。mcs-51系列的時(shí)鐘有兩種產(chǎn)生方式：內(nèi)部時(shí)鐘方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路和外部方式。本設(shè)計(jì)中選用內(nèi)部時(shí)鐘方式。電路如圖3.2所示，mcs-51系列單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器。引腳xtal1為反相器的輸入端，引腳xtal2為輸出端。放大器與作為反饋元件的片外石英晶體振蕩器一起構(gòu)成了一個(gè)自激振蕩器。本設(shè)計(jì)使用的石英晶體振蕩器的頻率為11.05

27、92mhz，電容的主要作用是幫助振蕩器起振和穩(wěn)定電路，其值的大小對振蕩頻率有少許影響，本設(shè)計(jì)中選擇c1和c2電容值為30pf。圖2.1.1 at89c51內(nèi)部時(shí)鐘方式電路2.1.2 復(fù)位電路設(shè)計(jì)單片機(jī)的復(fù)位是使cpu和系統(tǒng)的其他功能部件處在一個(gè)確定的初始狀態(tài)，并從這個(gè)狀態(tài)開始工作。復(fù)位后，pc=0000h，單片機(jī)從0000h地址單元開始執(zhí)行程序。復(fù)位的條件：必須在rst/vpd引腳上給出持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)振蕩周期）的高電平可以完成復(fù)位。復(fù)位電路產(chǎn)生復(fù)位信號，使單片機(jī)從固定的起始狀態(tài)開始工作，完成單片機(jī)的“啟機(jī)”過程。復(fù)位電路由單片機(jī)的復(fù)位引腳rst接入，只要rst端保持至少2個(gè)機(jī)器周期的

28、高電平方可實(shí)現(xiàn)。只要rst保持高電平，單片機(jī)就會循環(huán)復(fù)位，直至rst端變低，單片機(jī)完成復(fù)位。本設(shè)計(jì)所采用的at89c51單片機(jī)的晶體振蕩器的頻率約為=12mhz，則機(jī)器周期=1us，因此需要2us以上的高電平才能完成復(fù)位。常用的復(fù)位電路由兩種：上電復(fù)位和按鍵電平復(fù)位電路。本設(shè)計(jì)采用前者。 上電復(fù)位電路：電路圖如圖2.1.2所示，在通電瞬間，由于電容通過電阻充電，故在rst端的電位與vcc相同。隨著充電電流的減少，rst端的電位逐漸下降，只要保證rst端的電壓為高電平的時(shí)間大于兩個(gè)機(jī)器周期，便能正常復(fù)位。圖2.1.2 上電復(fù)位電路2.1.3 利用at89c51計(jì)數(shù)at89c51單片機(jī)共有兩個(gè)16

29、位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，本頻率計(jì)就是利用它的定時(shí)器與計(jì)數(shù)器同時(shí)工作，外部輸入的脈沖在下降沿跳變時(shí)有效，進(jìn)行計(jì)數(shù)器加1，定時(shí)器定時(shí)一秒內(nèi)計(jì)數(shù)器所計(jì)的數(shù)就是外部輸入信號的頻率。圖2.1.3 頻率范圍選擇2.2 d/a轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì)2.2.1 d/a芯片選擇經(jīng)數(shù)字系統(tǒng)處理后的數(shù)字量，有時(shí)又要求再轉(zhuǎn)換成模擬量以便實(shí)際使用，這種轉(zhuǎn)換稱為“數(shù)模轉(zhuǎn)換”。完成數(shù)模轉(zhuǎn)換的電路稱為數(shù)模轉(zhuǎn)換器，簡稱dac（digital to analog converter）。 在本系統(tǒng)中，需要把數(shù)字量進(jìn)行測量與轉(zhuǎn)換成模擬量,輸出模擬波形。數(shù)模轉(zhuǎn)換器就是可以實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換過程的一種元器件。數(shù)模轉(zhuǎn)換器將輸入的每一位二進(jìn)制代碼按其權(quán)的大小

30、轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量，然后將代表各位的模擬量相加，所得的總模擬量就與數(shù)字量成正比，這樣便實(shí)現(xiàn)了從數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換。其中 為二進(jìn)制數(shù)按位權(quán)展開轉(zhuǎn)換成的十進(jìn)制數(shù)值。dac主要由數(shù)字寄存器、模擬電子開關(guān)、位權(quán)網(wǎng)絡(luò)、求和運(yùn)算放大器和基準(zhǔn)電壓源（或恒流源）組成。用存于數(shù)字寄存器的數(shù)字量的各位數(shù)碼，分別控制對應(yīng)位的模擬電子開關(guān)，使數(shù)碼為1 的位在位權(quán)網(wǎng)絡(luò)上產(chǎn)生與其位權(quán)成正比的電流值，再由運(yùn)算放大器對各電流值求和，并轉(zhuǎn)換成電壓值。根據(jù)位權(quán)網(wǎng)絡(luò)的不同，可以構(gòu)成不同類型的dac，如權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)dac、r2r倒t形電阻網(wǎng)絡(luò)dac和單值電流型網(wǎng)絡(luò)dac等。權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)dac 的轉(zhuǎn)換精度取決于基準(zhǔn)電壓vref，以及模擬

31、電子開關(guān)、運(yùn)算放大器和各權(quán)電阻值的精度。它的缺點(diǎn)是各權(quán)電阻的阻值都不相同，位數(shù)多時(shí)，其阻值相差甚遠(yuǎn)，這給保證精度帶來很大困難，特別是對于集成電路的制作很不利，因此在集成的 dac 中很少單獨(dú)使用該電路。r2r倒t形電阻網(wǎng)絡(luò)dac由若干個(gè)相同的r、2r網(wǎng)絡(luò)節(jié)組成， 每節(jié)對應(yīng)于一個(gè)輸入位。節(jié)與節(jié)之間串接成倒t形網(wǎng)絡(luò)。r2r倒t形電阻網(wǎng)絡(luò)dac是工作速度較快、 應(yīng)用較多的一種。和權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)比較，由于它只有r、2r兩種阻值，從而克服了權(quán)電阻阻值多，且阻值差別大的缺點(diǎn)。電流型dac則是將恒流源切換到電阻網(wǎng)絡(luò)中，恒流源內(nèi)阻極大，相當(dāng)于開路，所以連同電子開關(guān)在內(nèi)，對它的轉(zhuǎn)換精度影響都比較小，又因電子開關(guān)大多

32、采用非飽和型的ecl開關(guān)電路，使這種dac可以實(shí)現(xiàn)高速轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換精度較高。在dac中一般用分辨率和轉(zhuǎn)換誤差來描述轉(zhuǎn)換精度。一般用 dac 的位數(shù)來衡量分辨率的高低,也可以用dac能分辨出來的最小輸出電壓1 lsb與最大輸出電壓fsr之比定義分辨率。即:轉(zhuǎn)換誤差是指實(shí)際輸出的模擬電壓與理想值之間的最大偏差。常用這個(gè)最大偏差與fsr之比的百分?jǐn)?shù)或 若干個(gè)lsb表示。實(shí)際上它是三種誤差的綜合指標(biāo)。轉(zhuǎn)換速度一般由建立時(shí)間決定。從輸入由全0突變?yōu)槿?時(shí)開始，到輸出電壓穩(wěn)定在fsr lsb范圍（或以fsrxfsr指明范圍）內(nèi)為止，這段時(shí)間稱為建立時(shí)間，它是dac的最大響應(yīng)時(shí)間，所以用它衡量轉(zhuǎn)換速度的快慢。

33、函數(shù)信號發(fā)生器的實(shí)現(xiàn)方法通常有以下幾種：（1）用分立元件組成的函數(shù)發(fā)生器：通常是單函數(shù)發(fā)生器且頻率不高，其工作不很穩(wěn)定，不易調(diào)試。（2）可以由晶體管、運(yùn)放ic等通用器件制作，更多的則是用專門的函數(shù)信號發(fā)生器ic產(chǎn)生。早期的函數(shù)信號發(fā)生器ic，如l8038、ba205、xr2207/2209等，它們的功能較少，精度不高，頻率上限只有300khz，無法產(chǎn)生更高頻率的信號，調(diào)節(jié)方式也不夠靈活，頻率和占空比不能獨(dú)立調(diào)節(jié)，二者互相影響。（3）利用單片集成芯片的函數(shù)發(fā)生器：能產(chǎn)生多種波形，達(dá)到較高的頻率，且易于調(diào)試。鑒于此，美國馬克西姆公司開發(fā)了新一代函數(shù)信號發(fā)生器dac0832它克服了（2）中芯片的缺點(diǎn)

34、，可以達(dá)到更高的技術(shù)指標(biāo)，是上述芯片望塵莫及的。dac0832頻率高、精度好，因此它被稱為高頻精密函數(shù)信號發(fā)生器ic。在鎖相環(huán)、壓控振蕩器、頻率合成器、脈寬調(diào)制器等電路的設(shè)計(jì)上，dac0832都是優(yōu)選的器件。（4）利用專用直接數(shù)字合成芯片的函數(shù)發(fā)生器：能產(chǎn)生任意波形并達(dá)到很高的頻率。但成本較高。綜合分析以上四種實(shí)現(xiàn)方法的性價(jià)比，我們決定采用單片集成芯片dac0832來設(shè)計(jì)函數(shù)發(fā)生器。頻率越高、產(chǎn)生波形種類越多的發(fā)生器性能越好，但器件成本和技術(shù)要求也大大提高，因此在滿足工作要求的前提下，性價(jià)比高的發(fā)生器是我們的首選。2.2.2 dac0832芯片介紹dac0832是8分辨率的d/a轉(zhuǎn)換集成芯片。

35、與微處理器完全兼容。這個(gè)da芯片以其價(jià)格低廉、接口簡單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點(diǎn)，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。d/a轉(zhuǎn)換器由8位輸入鎖存器、8位dac寄存器、8位d/a轉(zhuǎn)換電路及轉(zhuǎn)換控制電路構(gòu)成。芯片內(nèi)有兩級輸入寄存器，使dac0832具備雙緩沖、單緩沖和直通三種輸入方式，以便適于各種電路的需要(如要求多路d/a異步輸入、同步轉(zhuǎn)換等)。d/a轉(zhuǎn)換結(jié)果采用電流形式輸出。要是需要相應(yīng)的模擬信號，可通過一個(gè)高輸入阻抗的線性運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)這個(gè)供功能。運(yùn)放的反饋電阻可通過rfb端引用片內(nèi)固有電阻，還可以外接。該片邏輯輸入滿足ttl電壓電平范圍，可直接與ttl電路或微機(jī)電路相接，其管腳圖以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖

36、2.2.2所示。圖2.2.2 dac0832管腳圖以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖dac0832的主要特性參數(shù)如下：* 分辨率為8位；* 輸出為電流信號，電流的建立時(shí)間為1us；* 可單緩沖、雙緩沖或直接數(shù)字輸入；* 只需在滿量程下調(diào)整其線性度；* 單一電源供電（+5v+15v），低功耗，20mw；* 參考電壓可以達(dá)到10v；* 直接的數(shù)字接口可以與任何一款單片機(jī)相連。dac0832的引腳功能： * d0d7：8位數(shù)據(jù)輸入線，ttl電平，通常與單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線相連，用于輸入cup送來的待轉(zhuǎn)換數(shù)字量。有效時(shí)間應(yīng)大于90ns(否則鎖存器的數(shù)據(jù)會出錯)；* ile：數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號輸入線，高電平有效；* ：片選信

37、號輸入線（選通數(shù)據(jù)鎖存器），低電平有效；* ：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、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；* ：數(shù)據(jù)傳輸控制信號輸入線，低電平有效，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效；* ：dac寄存器選通輸入線，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效。由、的邏輯組合產(chǎn)生le2，當(dāng)le2為高電平時(shí)，dac寄存器的輸出隨寄存器的輸入而變化，le2的負(fù)跳變時(shí)將數(shù)據(jù)鎖存器的內(nèi)容打入dac寄存器并開始d/a轉(zhuǎn)換。* iout1：電流輸出端1，其值隨dac寄存器的內(nèi)容線性變化；* iout2：

38、電流輸出端2，其值與iout1值之和為一常數(shù)； 當(dāng)dac寄存器內(nèi)容全為1時(shí)，iout1為最大，iout2=0； 當(dāng)dac寄存器內(nèi)容全為0時(shí)，iout1=0，iout2為最大；為了保證輸出電流的線性，應(yīng)將iout1 及iout2接到外部運(yùn)算放大器的輸入端上。* rfb：反饋信號輸入線，改變r(jià)fb端外接電阻值可調(diào)整轉(zhuǎn)換滿量程精度；* vcc：芯片工作電源，范圍為+5v+15v；* vref：基準(zhǔn)電壓輸入線，vref的范圍為-10v+10v；* agnd：模擬信號地，為模擬信號和基準(zhǔn)電源的參考地；* dgnd：數(shù)字信號地，為工作電源地和數(shù)字邏輯地；2.2.3 dac0832芯片與單片機(jī)硬件接口設(shè)計(jì)d

39、ac0832與mcs-51單片機(jī)的連接方式：根據(jù)對dac0832的數(shù)據(jù)鎖存器和dac寄存器的不同的控制方式，dac0832有三種連接方式：直通方式、單緩沖方式和雙緩沖方式。l 雙緩沖方式：進(jìn)行兩級緩沖；l 單緩沖方式：只進(jìn)行一級緩沖；l 直通方式：不進(jìn)行緩沖，適用于比較簡單的場合。本設(shè)計(jì)采用的是直通連接方式。具體電路設(shè)計(jì)如圖2.2.3所示：圖2.2.3 dac0832與單片機(jī)硬件接口設(shè)計(jì)2.2.4 放大整形為了輸入的是小信號時(shí)也能對精確的測出它的頻率，所以在信號的輸入口加電壓放大。有時(shí)輸入的信號波形不是很好時(shí)，放大后也是失真的信號，這就會影響到所測信號的頻率，因此要經(jīng)過整形。其電路如圖2.2.

40、4所示：圖2.2.4 放大整形電路2.3 顯示電路及顯示接口芯片選擇顯示電路的作用就是把單片機(jī)的運(yùn)算結(jié)果，狀態(tài)等代碼轉(zhuǎn)換成為人們能識別的符號顯示出來。在本系統(tǒng)中，顯示電路用來實(shí)時(shí)顯示波形的頻率，并通過按鍵實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)可調(diào)。2.3.1 顯示器的選擇在單片機(jī)系統(tǒng)中，通常用led數(shù)碼顯示器來顯示各種數(shù)字、字母或其他符號。由于它具有顯示清晰、亮度高、使用電壓低、壽命長并且價(jià)格低廉等特點(diǎn)，因此使用非常廣泛。本設(shè)計(jì)利用其顯示系統(tǒng)的工作狀態(tài)和數(shù)據(jù)處理的結(jié)果等，根據(jù)需要選擇七段四位數(shù)碼管作為顯示部分。圖2.3.1.1 四位數(shù)碼管實(shí)物圖led（ light emitting diode ）是發(fā)光二極管的簡稱，是一種

41、電流發(fā)光器件，它可以工作在恒定電流狀態(tài)，又可以在脈沖電流狀態(tài)。在平均電流相同的情況下，脈沖工作狀態(tài)可產(chǎn)生比直流工作狀態(tài)較強(qiáng)的亮度，一般每秒鐘可導(dǎo)通 100 500 次，每次為幾個(gè)毫秒。 led 有單個(gè)發(fā)光二極管，七段（或八段）led顯示器和led點(diǎn)陣顯示器等類型。發(fā)光顏色有紅，綠，黃等光的顏色，led顯示器每段正常發(fā)光所需直流電流（1020ma）毫安。發(fā)光二極管發(fā)光時(shí)，其正向?qū)▔航禐?1.7v 左右。根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求選擇了七段led顯示器作為系統(tǒng)的顯示設(shè)備。七段led顯示器由7個(gè)長條形的發(fā)光二極管排列成“8”字形，另外顯示器中還有一個(gè)圓點(diǎn)型發(fā)光二極管，用于顯示小數(shù)點(diǎn)。led顯示器中的發(fā)光二極

42、管共有兩種接法：共陰極七段 led 顯示器和共陽極七段 led 顯示器。共陰極七段 led 顯示器工作時(shí)，將所有二極管的陰極接在一起構(gòu)成公共陰極，公共陰極接低電平，這樣陽極端輸入高電平的段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，而輸入低電平的段則不亮。共陽極七段 led 顯示器工作時(shí)，其公共陽極接到高電平， led 的陰極接到低電平的段導(dǎo)通發(fā)光，而輸入高電平的則不點(diǎn)亮。本設(shè)計(jì)中使用的是共陰極數(shù)碼管。圖2.3.1.2 四位數(shù)碼管內(nèi)部電路圖2.3.2 顯示器工作方式的選擇七段led顯示器顯示有兩種工作方式：靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示。所謂靜態(tài)顯示，就是每一位顯示器都要占用單獨(dú)的具有鎖存功能的i/o接口用于鎖存筆畫段字形代碼

43、。當(dāng)顯示器顯示某一字符時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定地導(dǎo)通或截止，單片機(jī)只要把要顯示的字形代碼發(fā)送到接口電路就可以了。靜態(tài)顯示的方法軟件編程相對簡單一些，但其占用的輸出口較多，硬件資源需要較多。所以為使硬件結(jié)構(gòu)簡單和減少硬件的開支，本設(shè)計(jì)使用動態(tài)掃描顯示的方法。動態(tài)掃描顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一。其接口電路是把所有顯示器的8個(gè)筆劃段a-h同名端連在一起，而每一個(gè)顯示器的公共極com是各自獨(dú)立地受i/o線控制。cpu向字段輸出口送出字形碼時(shí)（即段控），所有顯示器接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)顯示器亮，則取決于com端，而這一端是由i/o控制的，即位控，所以可以自行決定何時(shí)顯示哪

44、一位。而所謂動態(tài)掃描就是指我們采用分時(shí)的方法，輪流控制各個(gè)顯示器的com端，使各個(gè)顯示器輪流點(diǎn)亮。在輪流點(diǎn)亮掃描過程中，每位顯示器的點(diǎn)亮?xí)r間是極為短暫的（約1ms），但由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位顯示器并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感。在本設(shè)計(jì)中，為了減少硬件開銷，提高系統(tǒng)可靠性和降低成本，采用電阻來連接各 led 顯示器，在軟件上用掃描辦法來實(shí)現(xiàn)數(shù)碼顯示。2.3.3 led與單片機(jī)的接口電路設(shè)計(jì)在本課題設(shè)計(jì)中，led數(shù)碼管顯示采用常用的硬件電路連接方式，其中p0口用來控制選擇輸出數(shù)據(jù)，p2口的高四位用來控制le

45、d片選顯示。硬件上采用上拉電阻來連接各led顯示器，具體的電路設(shè)計(jì)如圖2.3.3所示：圖2.3.3 led電路設(shè)計(jì)2.4 按鍵電路的設(shè)計(jì)在本系統(tǒng)中設(shè)置有四個(gè)按鍵，其中兩個(gè)按鍵用來設(shè)計(jì)輸出波形頻率，一個(gè)是加法鍵，一個(gè)減法鍵。另一組按鍵由其余四個(gè)按鍵組成，在本系統(tǒng)中，這四個(gè)獨(dú)立的按鍵，用來輸入控制命令，各鍵單獨(dú)完成對波形的選擇輸出工作。按鍵與at89c51接口電路如圖2.4所示：圖2.4 按鍵與at89c51接口電路圖接口及功能說明：4個(gè)按鍵分別接到單片機(jī)的p1.0p1.3口，每個(gè)鍵對應(yīng) i/o 端口的一位，在沒有任何鍵按下（即斷開）時(shí)，各 i/o 端口均處于高電平。當(dāng)有一個(gè)鍵按下（閉合）時(shí)，就使

46、對應(yīng)位接地而變成低電平。而其它位仍為高電平。單片機(jī)系統(tǒng)只要讀到p1.0p1.3口任意某一位為“ 0 ” ，就可以判別出對應(yīng)鍵已按下。進(jìn)而進(jìn)行相應(yīng)的處理和操作。通過按鍵可以以任意循環(huán)方式輸出不同波形。按鍵s1：函數(shù)發(fā)生器波形選擇按鍵；按鍵s2：函數(shù)發(fā)生器頻率加按鍵；按鍵s3：函數(shù)發(fā)生器頻率減按鍵；按鍵s4：函數(shù)發(fā)生器擴(kuò)展功能按鍵；2.5 電源電路電源電路是為整個(gè)電路提供穩(wěn)定的5v電源的供電電路，電路圖如下圖2.5所示：圖2.5 電源電路圖電源電路由橋式整流、濾波電容、7805穩(wěn)壓芯片組成。交流電經(jīng)過橋式整流變成直流電，再經(jīng)過電容濾波，7805穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓成為穩(wěn)定的5v電源。為了保證穩(wěn)壓集成電路的

47、正常工作，有交好的穩(wěn)壓效果，穩(wěn)壓集成電路的輸入端電壓應(yīng)至少比輸出端電壓高幾伏。通常，選擇電源變壓器時(shí)，可以根據(jù)下面的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：穩(wěn)壓集成電路的穩(wěn)壓值在12v以下時(shí)，選擇變壓器次級線圈的有效值電壓至少比集成電路輸出端電壓高2v；再12v以上時(shí)，選擇變壓器次級線圈的有效值電壓等于集成電路輸出端電壓。這是因?yàn)檎也ㄓ行е惦妷航?jīng)整流濾波后得到的直流電壓有所升高之故。3. 軟件設(shè)計(jì)3.1 主程序框圖本軟件設(shè)計(jì)過程中主要實(shí)現(xiàn)利用按鍵來控制不同波形的輸出，當(dāng)按鍵1按下時(shí)，函數(shù)發(fā)生器就輸出鋸齒波；當(dāng)按鍵2按下時(shí)，函數(shù)發(fā)生器就輸出三角波；當(dāng)按鍵3按下時(shí)，函數(shù)發(fā)生器就輸出正弦波；當(dāng)按鍵4按下時(shí)，函數(shù)發(fā)生器就輸出方波

48、。還有兩個(gè)頻率設(shè)置按鍵，可以輸出任意頻率的波形。3.2 d/a轉(zhuǎn)換在此系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，d/a轉(zhuǎn)換是最關(guān)鍵的一個(gè)內(nèi)容，能夠?qū)崿F(xiàn)各種波形的輸出，是利用d/a數(shù)模轉(zhuǎn)換器通過對數(shù)組的處理，將其轉(zhuǎn)化為連續(xù)的模擬量，然后輸出。得到我們所需要的各種波形輸出。其程序設(shè)計(jì)流程圖如圖3.2所示。圖3.2 d/a轉(zhuǎn)換程序流程圖3.3 鍵掃描程序設(shè)計(jì)鍵掃描程序的任務(wù)是檢查3個(gè)按鍵是否有鍵按下，若有鍵按下，則執(zhí)行相應(yīng)的功能。在這里，3個(gè)按鍵分別用于頻率增加、頻率減小和波形選擇功能。其程序流程圖設(shè)計(jì)如圖3.3所示。圖3.3 鍵掃描程序流程圖3.4 顯示程序設(shè)計(jì)此軟件設(shè)計(jì)功能實(shí)現(xiàn)，4個(gè)led數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示波形頻率值。其程序流程

49、圖如圖3.4所示。圖ny開始初始化參數(shù)查表輸出段碼輸出位碼循環(huán)結(jié)束?位碼移位結(jié)束3.4 顯示程序流程圖4. 系統(tǒng)的調(diào)試完成了整個(gè)系統(tǒng)的硬件、軟件設(shè)計(jì)及硬件組裝后，還要進(jìn)行系統(tǒng)硬件和軟件的調(diào)試，通過調(diào)試查出系統(tǒng)中硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)中存在的錯誤及可能出現(xiàn)的不協(xié)調(diào)問題，以便修改設(shè)計(jì)，最終使系統(tǒng)正確可靠。4.1 硬件的調(diào)試本課題軟件和硬件相結(jié)合，有相當(dāng)大的難度，同時(shí)也有很大的實(shí)用性。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，我的理論和實(shí)踐水平都有了較大的提高。在本課題的設(shè)計(jì)中，我熟練了掌握了單片機(jī)硬件設(shè)計(jì)和接口技術(shù)，掌握了各種報(bào)警電路及其相關(guān)元器件的使用。通過了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我不僅學(xué)到許多的實(shí)用知識，還學(xué)會如何克服未知的

50、困難，解決難題的方法。由于自己基礎(chǔ)不太扎實(shí)，所學(xué)不夠深入，平時(shí)實(shí)踐的不夠，很多知識和技能都只停留在理論的基礎(chǔ)上。而且沒有經(jīng)過實(shí)踐過的理論遺忘的也很多。剛開始拿到這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，確實(shí)有點(diǎn)摸不到方向的感覺，經(jīng)過搜索大量資料，并進(jìn)行研究和學(xué)習(xí)后，對自己的設(shè)計(jì)題目用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)超低頻波形發(fā)生器的設(shè)計(jì)有了一個(gè)大致的設(shè)計(jì)思路。這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)給了我一個(gè)極大的挑戰(zhàn)，進(jìn)行每一階段的任務(wù)對我老說都是在接觸新鮮的東西。對于搞研究來說，光有熱情是不夠的，更重要的是根基的深厚和實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)的積累。初出茅廬的我在硬件設(shè)計(jì)的整個(gè)過程中確實(shí)遇到了很多問題：1在設(shè)計(jì)電路方面，由于基礎(chǔ)薄弱，很難在很短的學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)時(shí)間內(nèi)掌握很好的硬件設(shè)

51、計(jì)技巧，于是我參考了另外一塊板，先開始自己也在一塊實(shí)驗(yàn)板上焊了基本的電路，并進(jìn)行了幾個(gè)程序的調(diào)試，覺得可行了，在原理圖上就那樣進(jìn)行設(shè)計(jì)。很多原理知識，在課堂上也學(xué)到過，但是沒有實(shí)踐過，就感覺很生疏。但是通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，本人在硬件電路設(shè)計(jì)上有了很大的提高與進(jìn)步。2這次是自己真正意義上第一次正式的使用proteus軟件畫自己設(shè)計(jì)的東西，剛開始遇到很多困難，很多元器件的封裝都不知道。但經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的煅練，很多基本的東西都已熟記于心。一些畫圖技巧也很好的掌握了，自我感覺進(jìn)步很大。4.2 軟硬件調(diào)試軟件調(diào)試的這一階段，我陷入困境，由于自己在軟件編程方面很弱，面對那些字符，我一開始有些不知所措

52、，再加上那幾天，整個(gè)人的狀態(tài)不好，心情也比較浮躁，導(dǎo)致了畢業(yè)設(shè)計(jì)停滯不前的狀態(tài)，狀態(tài)調(diào)整好以后，我就開始認(rèn)真學(xué)習(xí)編程。進(jìn)步也不少。1剛開始編程我是先從網(wǎng)上下載一些現(xiàn)成的程序，進(jìn)行仿真與譯讀，遇到不懂的就看書解決，或者像研究生學(xué)長討教。我最困頓的是在時(shí)序方面，自己研究了很久，還是理不出頭緒來，不過經(jīng)學(xué)長講解了一下以后，開竅了許多。2由于我是個(gè)粗心大意之人，難免在編程中打錯字母。因此，編譯通不過很可能是字母打錯，這樣根據(jù)提示，就很容易找到錯誤，所以說，進(jìn)行編程細(xì)心是很重要的，再就是態(tài)度問題。這是我編程的過程中積累的經(jīng)驗(yàn)。3在調(diào)試程序時(shí)，也遇到了困難，程序通過編譯了，但是仿真的時(shí)候總是有問題。仿真器

53、的熟悉也花去了一段時(shí)間。但是熟練以后，就能獨(dú)立的解決基本的問題，經(jīng)過這段時(shí)間的學(xué)習(xí)，我才得以順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。5. 仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論在此次課題中，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和目的綜合設(shè)計(jì)了整個(gè)系統(tǒng)的硬件電路連接和軟件程序。最后整套系統(tǒng)又進(jìn)行仿真。通過頻率按鍵設(shè)置波形頻率大小，再通過按鍵選擇不同的輸出波形，通過這個(gè)單片機(jī)超低頻信號發(fā)生器，我們仿真較好的實(shí)現(xiàn)了各種波形的輸出，輸出信號的頻率范圍在0.01hz100hz之間，幅度在+5v，波形失真度1，基本上達(dá)了課題的要求。具體的仿真結(jié)果如下圖5所示。三角波：三角波仿真效果圖此刻的vpp=5v f=100hz。頻率范圍是0.01100hz，都是在電路中連續(xù)可調(diào)

54、的。方波：方波仿真效果圖 此時(shí)的波峰值vpp=5v，f=20hz。電路中的頻率是連續(xù)可調(diào)的。幅度峰峰值等于電源電壓5v。正弦波：圖56. 社會經(jīng)濟(jì)效益信號發(fā)生器是使用很廣的儀器, 在科學(xué)研究、工程教育及生產(chǎn)實(shí)踐中,常常需要用到低頻信號發(fā)生器。如工業(yè)過程控制、教學(xué)實(shí)驗(yàn)、機(jī)械振動、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。應(yīng)用單片機(jī)at89c51 實(shí)現(xiàn)超低頻信號發(fā)生器除了可以輸出常用的正弦波、三角波、方波、鋸齒波外, 能夠定義任意函數(shù)(如偽隨機(jī)信號等) 作為輸出的波形, 而這種定義只需通過軟件程序更改輸出波形數(shù)據(jù)表來完成, 無需變動硬件電路, 具有相當(dāng)大的靈活性。隨著經(jīng)濟(jì)的增長和科技水平的不斷提高，對信號發(fā)生器提出了更高的

55、要求：體積小巧、便于攜帶，抗干擾能力強(qiáng)、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，精度高、信息處理容量大、功耗低等功能。用單片機(jī)設(shè)計(jì)的超低頻信號發(fā)生器正是基于以上的設(shè)計(jì)理念而設(shè)計(jì)的儀表。信號發(fā)生器選用優(yōu)質(zhì)元器件，以低功耗單片機(jī)為核心，可對溫度進(jìn)行精確、高效的測量與控制，適用于多種應(yīng)用環(huán)境。電子信息產(chǎn)業(yè)是當(dāng)代最具活力的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，也是我國大力發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一。目前我國市場銷售的信號發(fā)生器存在各種不完善，不能滿足要求的缺陷；國外同類產(chǎn)品價(jià)格較高，難以為業(yè)界接受，已不能適應(yīng)越來越細(xì)化的市場需求。因此市場前景及發(fā)展空間十分廣闊。結(jié)束語本文首先介紹了相關(guān)背景及其應(yīng)用，然后針對選題內(nèi)容，實(shí)施方案和所做的工作進(jìn)行了闡述。接著是系統(tǒng)

56、各模塊的硬件設(shè)計(jì)，其中包括單片機(jī)模塊、溫度采集模塊、串口通信模塊，也包括主要元器件的功能介紹、各分塊電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試，最后是上位機(jī)的軟件設(shè)計(jì)，其中包括設(shè)計(jì)的思路和軟件程序，最后是系統(tǒng)軟硬件總體調(diào)試。本次設(shè)計(jì)已經(jīng)達(dá)到了預(yù)期的基本要求，即實(shí)現(xiàn)四種所需的波形，同時(shí)生成的波形頻率也在所要求的范圍內(nèi)，幅度在+5v，基本達(dá)到畢設(shè)所需的要求。當(dāng)今科技發(fā)展迅速，單片機(jī)嵌入式開發(fā)有著光明的前景。由于單片機(jī)經(jīng)濟(jì)實(shí)用、開發(fā)簡便，因而依然在工業(yè)控制、農(nóng)業(yè)自動化、家電智能化等領(lǐng)域占據(jù)了廣泛的市場。本文介紹的系統(tǒng)設(shè)計(jì)有一定的實(shí)用性，但該系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過程中仍有很多漏洞。還需要在智能化方面加以改進(jìn)。特別是語音告警、節(jié)省功耗，提

57、高穩(wěn)定度等方面。致 謝經(jīng)過半年的準(zhǔn)備，在論文完成之際，首先要感謝尊敬的導(dǎo)師徐猛華老師，本論文的順利完成與老師的諄諄教導(dǎo)和悉心啟迪是分不開的。老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的學(xué)術(shù)知識、孜孜不倦的敬業(yè)精神和平易近人的態(tài)度，給我留下了深刻的印象，并且將不斷的激勵我奮發(fā)向上。在此，對老師的教導(dǎo)和關(guān)心表示衷心地感謝！ 感謝諸位老師的大力幫助，感謝他們對我在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中給予的指導(dǎo)與幫助。 感謝寢室及班上的同學(xué)，在我遇到問題的時(shí)候，他們給了我很多的鼓勵，我永遠(yuǎn)難忘那些我們在一起共同學(xué)習(xí)、共同奮斗過的時(shí)光。是他們給予我莫大的幫助和支持。此外，我要感謝我的家人，是你們無微不至的關(guān)心和照顧，支持著我的每一步人生歷程，我要用自己的畢生所學(xué)來回報(bào)你們。還有許許多多給予我學(xué)業(yè)上鼓勵和幫助的師長、朋友，在此無法一一列舉，在此也