電子設計論文基于spce061a單片機的波形發生器-wenkub

　

【正文】 以通過對P_SystemClock單元編程完成對系統時鐘和CPU時鐘頻率的定義，改變設置將可提供多種頻率選擇。波形的具體產生是通過兩路DAC來產生，之所以采用這種方式，是因為凌陽SPCE061A在這方面的設計為我們提供了極大的方便，在DAC的編程方面又提供了及其便利的編程環境。發布時間：2005331 20:35:10 圖6　音頻放大電路 　　凌陽的SPCE061A是16位單片機，具有DSP功能，有很強的信息處理能力，最高時鐘可達到49M，具備運算速度高的優勢等等，這為語音的播放、錄放、合成及辨識提供了條件。用IOB8—IOB13口作為位選控制， IOA8—IOA14口傳輸要顯示的數據，數據線和位選線直接接凌陽SPCE061A單片機的I/O口即可，因為I/O口輸出電流很小不會對LED造成損壞，它的電壓值卻足以驅動LED，這不像別的單片機還要外接驅動電路和電阻，采用凌陽SPCE061A單片機大大減化了設計過程和硬件電路。 　　第一種方案采用四個LCD進行動態顯示，輪流顯示波形和頻率，直接用SPCE061A驅動液晶顯示器，要占用較多的I/O口，這里采用ICM7211M來驅動，這樣不僅節省I/O口而且減化了編程。先置IOA0~IOA3為帶數據緩存器的高電平輸出，置IOA4~IOA7為帶下拉電阻的輸管腳，此時若有鍵按下，取IOA4~IOA7的數據將得到一個值，把此值保存下來，再置IOA4~IOA7為帶數據反相器的高電平輸出，置IOA0~IOA3為帶下拉電阻的輸入管腳，此時若鍵仍沒彈起，取IOA0~IOA3的數據將得到另一個值，把這兩個值組合就可得知是哪個鍵按下了，再通過查表得到鍵值。 　鍵盤控制電路電路　　在單片機中所需按鍵較少，多采用獨立式鍵盤。其中1/RC為特征頻率，而 1/(3 Avf)為等效品質因數。第二種方案的設計比較完善，由于用到專門的波形發生芯片，產生的波形比較完美，但外圍電路復雜，適合于作波形發生器的產品設計方案?？刂坪凸芾黼娐酚蒘PCE061A單片機及外圍電路組成。在本電路中，用于粗調的控制電壓（電流）由一個12位的DAC產生，使輸出頻率近似等于N倍基準頻率。利用單片機控制管理，使頻率設置和占空比調整等操作可用鍵盤輸入，十分方便。第二是顯示電路的設計，這里為了在波形輸出依然有顯示，由于單片機的局限性這里采用通常的動態LED顯示行不通，因為波形輸出時要求CPU不停地為其服務而沒有空閑來為LED進行不停更新，解決方案是采用帶數據緩存器和驅動的LCD來提供顯示，這樣只占用八個I/O口即可完成設計要求,也可放棄適時顯示功能采用LED顯示，這里將提供兩種顯示方案。目前有兩種封裝形式：84引腳的PLCC84封裝和80引腳的LQFP80貼片封裝。由臺灣凌陽公司生產的SPCE系列單片機，因其功耗低，超小型，低成本，功能完整，非常適用于便攜式儀表和就地式顯示控制儀表，在國內越來越受到用戶的重視和廣泛的應用。SPCE061A單片機SPCE061A單片機功能強大,其片內含有八路十位A/D轉換器和兩路D/A轉換器，該波形發生器運用單片機技術，通過巧妙的軟件設計和簡易的硬件電路，產生數字式的正弦波、方波、斜波等幅值可調的信號。主要性能如下：■16位m’nSP微處理器；■工作電壓：~(cpu), ~(I/O)；■CPU時鐘：32768Hz~ ；■內置2K字SRAM、內置32K FLASH；■可編程音頻處理；■32位通用可編程輸入/輸出端口；■32768Hz實時時鐘，鎖相環PLL振蕩器提供系統時鐘信號；■2個16位可編程定時器/計數器(可自動預置初始計數值)；■2個10位DAC(數模轉換)輸出通道；■7通道10位電壓模數轉換器(ADC)和單通道語音模數轉換器；■聲音模數轉換器輸入通道內置麥克風放大器自動增益控制(AGC)功能；■系統處于備用狀態下(時鐘處于停止狀態)耗電小于2mA；■具備觸鍵喚醒的功能；■14個中斷源：定時器A / B，2個外部時鐘源輸入，時基，鍵喚醒等；■使用凌陽音頻編碼SACM_S240方式()，能容納210秒的語音數據；■具備異步、同步串行設備接口；■具有低電壓復位(LVR)功能和低電壓監測(LVD)功能；■內置在線仿真電路接口ICE（In Circuit Emulator）； ■具有保密能力；■具有WatchDog功能（由具體型號決定）一、方案設計與論證 方案一：　　　　本方案直接采用凌陽SPCE061A作為波形發生器。第三是濾波和電壓轉換電路的設計，濾波采用低通濾波器，濾除DAC轉換過程中形成的高頻小鋸齒波?！　》桨付骸　”驹O計方案采用功能很強的大規模數字頻率合成器MC145151和多波形寬頻率范圍信號發生器MAX038 等新器件產生波形和頻率，控制與管理電路部分使用SPCE061A單片機以及鍵盤顯示電路。而細調電壓則由數字鎖相電路MC145151和環路濾波器MAX427產生，由鎖相反饋環將頻率fo = Nfr鎖定。其主要用于對鍵盤輸入的波形和頻率選擇等數據進行譯碼，計算出相應的控制參數，控制頻率合成器輸出正確的信號，并將其頻率和波形參數用LED顯示出來。二、系統硬件電路設計　電路方框圖及說明 圖1　整體框圖　各部分電路設計. 1　濾波、放大及其電流到電壓的轉換電路　　電路本系統采用二階壓控電壓源低通濾波器，如圖2所示。圖2　濾波電路 　　傳遞函數由圖電路可知，運放同相端輸入電壓為： (1) 而Vp(s)與Va(s)的關系為： Vp(s)= Va(s)/（1+sRC）截止頻率為1/RC。此種鍵盤結構簡單，每只按鍵接單片機的一條I/O線，通過查詢即可示別出每只按鍵的狀態來。用數字代表各種波形，顯示波形的粗調頻率。硬件電路如圖5所示。另外SPCE061A單片機具有32k閃存，事先把所需要的語音信號錄制好，對凌陽SPCE061A單片機的存儲系統來說綽綽有余。用函數來產生波形是大多數設計者喜之不舍得設計方案，但在具體設計方面，因為函數在單片機的運算過程中占據了太多的時鐘周期，這就給我們追求高頻波形一個瓶頸，要怎樣解決這個問題呢？這里我采用查表來實現，根據理論凌陽SPCE061A單片機可達到一百兆的要求，這就能充分滿足題目設計要求了，然而，由于函數產生波形極其方便，凌陽SPCE061A單片機有提供了大量函數庫，在設計過程中我在低頻部分依然采用函數設計。在本設計中，波形編輯的第一部就是進行CPU頻率選擇，選擇最高頻和最低頻作為粗調，在用鍵盤和中斷進行微調，以便達到所需的頻率及其幅值。 圖8　按鍵控制流程圖 　　正弦波形的形成 　　在設計之初，我一直都在嘗試使