低頻信號發(fā)生器本科畢業(yè)設(shè)計(jì)-免費(fèi)閱讀

　　

【正文】 在學(xué)習(xí) 過程中不斷進(jìn)步，不斷學(xué)習(xí)，不斷完善 。 基于 51 單片機(jī) 的低頻信號發(fā)生器 的 設(shè)計(jì) 31 結(jié)束語 經(jīng)過 這段時(shí)間 的鍛煉和學(xué)習(xí) ， 我學(xué)到了 許多東西 ，其中包括許多書本上沒有 學(xué)到的 知識 。在遇到 問題時(shí)，我 先是 自己思考 ， 找出其中的問題，分析可能出現(xiàn)的原因，如果實(shí)在 無法解決 ，我再向老師 和 同學(xué)求助 。} if(k3==0) {zhengxian()。i0。 for(i=0。 delay(1)。y0)。 sbit k2=P1^1。仿真 系統(tǒng)就是一個(gè)直觀 的 電路系統(tǒng)，我們可 以 從中查出錯(cuò)誤，因?yàn)闀刑崾尽?但是 大致情況還是比較 吻合 的，我們不是在做比較精密的軟件仿真，所以沒必要 要求 那么高的精確度。因此，不同的計(jì)數(shù)初值就可以用來控制整個(gè)方波信號的頻率，主要 介紹這兩種波形的采集方法。 DAC0832是 8位的，可以 用來作為 顯示波形模塊。在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí) ， 我們可以 按下開關(guān) ，出現(xiàn)一 段高電平 ， 使器件復(fù)位該方案采用的是人工開關(guān)復(fù)位。 方案二： C8051F005 單片機(jī)的芯片是混合信號系統(tǒng)級， 屬于完全 集成 的 ，可以與AT89S51 兼容的微控制器的內(nèi)核，完全兼容 MCS51 指令集。 經(jīng)過 多方面 的考慮 ， 并結(jié)合實(shí)際條件以及方案的可行性， 我們采用了方案三 。所以 這個(gè)方案不予采用 。總之一句話 ，該軟件的功能 具有 很強(qiáng)的實(shí)用性，在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天具有十分 重要的 地位。可以仿真、分析各種集成電路和模擬器件， 并 且 可以 在 Windows操作系統(tǒng)上運(yùn)行。 (4) Rfe： DAC0832 內(nèi)部已經(jīng)有反饋電阻，外部運(yùn)算放大器的輸出端可以 直接接到 Rfe 端，這樣相當(dāng)于在運(yùn)算放 大器的輸出端和輸入端之間接 了 一個(gè)反饋電阻 (5) Vref：此端可接一個(gè)正電壓，或者接一個(gè)負(fù)電壓，它 作為 參考電壓輸入端， 0 至 255 的數(shù)字量轉(zhuǎn)化出來的相關(guān) 模擬器件 模擬量電壓值的增長幅度將會被它 決定了 ， VREF 端與 D/A 內(nèi)部 T 形電阻網(wǎng)絡(luò)相連， VREF 范圍為 (+10～ 10)V。 XTAL2：來自反向振蕩器產(chǎn)生 的 輸出。置位無效會 出現(xiàn)在 微處理器在外部執(zhí)行的 時(shí)候。在振蕩器復(fù)位器件的時(shí) 候，RST腳兩個(gè)機(jī)器周期必須要 保持一定 的高電平時(shí)間。輸出 4個(gè) TTL門電流從 P2口 出來 ，當(dāng) P2口被寫“ 1”時(shí)，其管腳作為輸入，被內(nèi)部上 拉電阻拉高。第一次 給 P0口 的管腳寫 入 1，此時(shí)就會 被定義為高阻輸入。而且該芯片還有 PDIP、 TQFP和 PLCC三種封裝形式，從而適應(yīng)不同產(chǎn)品的相關(guān)需求。一 邊 學(xué)習(xí)理論，一邊在單片機(jī)上進(jìn)行實(shí)際操作，這樣的話遇到問題才會及時(shí)地反映出來。 學(xué)習(xí)單片機(jī) 必須首先 得 告訴自己要下苦功夫， 沒有 什么事是一蹴而就的，需要的就是要有 堅(jiān)持不懈 、不屈不撓的精神 。 單片機(jī) 與模擬電路和數(shù)字 電路 息息相關(guān)， 只有學(xué)好了模擬電路和數(shù)字電路我們才可能學(xué)好單片機(jī)，模擬電路中設(shè)計(jì)的 東西在單片機(jī)中的 應(yīng)用 都是很廣泛的，所以如果模擬電路學(xué)的不好的話就需要先學(xué)學(xué)模擬電路，并且要學(xué)的比較透徹才可以。 單片機(jī) 看起來很難學(xué)習(xí) ， 其實(shí)就是 很難學(xué)習(xí)，所以我們需要不斷的挑戰(zhàn)自己，畢竟只是一門基礎(chǔ)課程，如果基礎(chǔ)課程都學(xué)不好后面肯定學(xué)不好，因?yàn)槟闶裁炊疾?懂 怎么學(xué)，據(jù)我了解，最后學(xué)不下去 的 例子很多。 90 年代 是單片機(jī)的大發(fā)展時(shí)代，這個(gè)時(shí)期的 許多科技 公司，例如摩托羅拉、英特爾、 日立 、三菱等公司也開發(fā)了大批性能 相當(dāng) 優(yōu)越的單片機(jī)，推動了單片機(jī)的應(yīng)用。 第 3 階段（ 1978 年 1983 年）：高性能 的 單片機(jī)階段。 單片機(jī)在 現(xiàn)代社會已經(jīng)脫離了 裸機(jī)工作 ， 可以 直接運(yùn)用于各個(gè)領(lǐng)域。 并且 32 位單片機(jī) 的頻率達(dá)到了300MHz， 在 工程領(lǐng)域以及其他領(lǐng)域也得到了更為廣泛的應(yīng)用。 在 儀器儀表方面，單片機(jī)同樣有著十分重要的作用， 傳統(tǒng)的 測量儀器、 控制儀器都是采用的單片機(jī)進(jìn)行控制。 但是 任何 科學(xué)技術(shù) 飛速發(fā)展時(shí)代 ， 都有 醫(yī)療技術(shù) 比較落后的地方， 消毒 以及 滅菌 工作都做的不好，容易引起病人的感染， 對病人 造成 更多 的傷害，甚至危及生命 。 隨著 科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們的生活質(zhì)量也越來越高， 家用電器 也發(fā)生了巨大的變化 ， 市場也發(fā)生了巨大的變化。 信號發(fā)生器是我們經(jīng)常使用的重要設(shè)備，傳統(tǒng) 的使用硬件組成的 器件 具有很多弊端 ，例如：移動 不方便 、機(jī)器 體積比較大、使用不方便、 波形樣子調(diào)節(jié)方法過于死上海 XX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 2 板，許多 用戶對精確度、攜帶便捷 、操作 簡單又很高的要求。 單片機(jī)芯片就相當(dāng)于計(jì)算機(jī)。這樣做 可以消除傳統(tǒng)信號發(fā)生器元器件分散性造成的波形失真。 此函數(shù)發(fā)生器采用了 51 單片機(jī)作為控制器，采用數(shù)模轉(zhuǎn)換電路（ DAC0832）、運(yùn)放電路、 LED 顯示燈和按鍵等器件。文中所引用的觀點(diǎn)和參考資料均已標(biāo)注并加以注釋。 單片機(jī)在工程 控制 領(lǐng)域、智能化儀表系統(tǒng)等領(lǐng)域逐漸顯示出蓬勃的生命力，使傳統(tǒng)的電子技術(shù)產(chǎn)生了一場巨變，成為了計(jì)算機(jī)發(fā)展史上又一個(gè)新的起點(diǎn)。最后通過按鍵控制可以產(chǎn)生方波、鋸齒波、三角波、正弦波等 波形，產(chǎn)生的波形在一定頻率范圍可以調(diào)節(jié) ,波形準(zhǔn)確并且光滑。現(xiàn)代的電子領(lǐng)域中，單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷的深入發(fā)展，這一定會導(dǎo)致比較傳統(tǒng)的控制和檢測技術(shù)逐漸 變更創(chuàng)新 。 導(dǎo)彈 的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種 相關(guān) 儀表 儀器 的控制 系統(tǒng) ，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù) 的 傳輸，工業(yè) 中 自動化過程的控制和數(shù)據(jù) 的 處理，使用 很廣 的各種 便捷 IC卡 ，民用 私人 轎車的安保系統(tǒng)， 錄像機(jī) /攝 影 機(jī) 、 空調(diào)等 的控制，以及 高級 智能玩具等等， 全部 都離不開 單片機(jī) 的 應(yīng)用。 而且單片機(jī)比較 便宜，就算是最先進(jìn) 、 最新的單片機(jī)系統(tǒng)都是比較 廉價(jià) 的。 在醫(yī)療設(shè)備醫(yī)用領(lǐng)域 中，單片機(jī)也有許許多多的應(yīng)用。 例如 ， 工廠車間的流水線 ，各種 家用 的 或者 工廠 里用的報(bào)警系統(tǒng)也是 用 單片機(jī)來進(jìn)行控制的 。隨著 INTEL i960 系列 尤其 是后來的 ARM系列的應(yīng)用， 16 位 單片機(jī)逐漸被淘汰， 32 位 單片機(jī)逐漸普及 市場上 普遍使用了 32位 的單片機(jī)。單片機(jī) 以其 獨(dú)特的特性被人們廣泛接受，由于其體積小、 操作簡單 、 價(jià)格低廉 ，并且穩(wěn)定性好 。 1974 年 11 月， 一家 科技公司推出 8 位的單片機(jī)，實(shí)際上只包括 8 位 CPU、 64B RAM。 第 4 階段（ 1983 年 now）： 8 位 單片機(jī)得到了十分廣泛的應(yīng)用， 16 位 以及 32 位單片機(jī)的發(fā)展逐漸加快的階段。在 我們學(xué)習(xí) 單片機(jī) 之前， 認(rèn)為 模擬電路 和數(shù)字電路基礎(chǔ)不 怎么 好的話， 不要 著急 學(xué)習(xí)單片機(jī)的知識 ，應(yīng)該先 溫習(xí) 所學(xué)過的模電和數(shù)電知識，為學(xué)習(xí)單片機(jī) 知識 加 深 基礎(chǔ)。 再加上 時(shí)序邏輯 以及 時(shí)序圖 、進(jìn)制轉(zhuǎn)換等 相關(guān) 理論知識 ， 這些都是基本 的 。 過硬 的 模擬電路 基礎(chǔ) 會讓你 更加容易的理解別人設(shè)計(jì)的電路， 懂得 其中的原理以及運(yùn)行規(guī)則。 在學(xué)習(xí) 的 過程中遇到問題千萬不能跳過，搞不懂 的 東西沒去弄懂下次遇到了還是不會，這樣就會一直伴隨著你。 AT89S51的特點(diǎn)： 4k片內(nèi)程序存儲器，具有 40個(gè)引腳， 32個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口 ,128 bytes隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM） ， 5個(gè)中斷優(yōu)先級， 2層中斷嵌套中斷， 2個(gè) 16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,兩個(gè)全雙工串行通信口，看門狗電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。 其 外形及引腳排列如圖 21所示 ： 上海 XX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 8 圖 21 AT89S51 外形及引腳排列 主要特性 ⑴具有 6 個(gè)中斷源 ⑵具有 128*8 位內(nèi)部 RAM ⑶ 三級程序存儲器保密鎖定功能 ⑷具有 全靜態(tài)工作， 頻率 ： 0Hz24KHz ⑸具有 32 條可編程 I/O 線 ⑹具有 可編程串行通道 ⑺具有 低功耗的閑置和掉電模式 ⑻具有 兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ⑼具有 4K 字節(jié)可編程 FLASH 存儲器 ⑽具有片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路的 設(shè)計(jì) 管腳說明 GND：接地。首先 P1口管腳會寫入 1，這時(shí)就上拉為高，起到輸入的作用， P1口如果被外部下拉為低電平時(shí)，它 就 將輸出電流，內(nèi)部上拉導(dǎo)致 這樣的結(jié)果 。 讀端口與讀引腳讀端口時(shí)是 兩種輸入輸出 方式 ， 把端口鎖存器的內(nèi)容讀入到內(nèi)部總線并不從外部讀入數(shù)據(jù)，通過利用各種 變換 后再寫回到端口鎖存器中 。但是 在這種時(shí)候 要注意的是：作外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，將會跳過一個(gè) ALE脈沖。 EA/VPP：在運(yùn)行時(shí) ， 當(dāng) EA保持在低電平的時(shí)候，我們 將會 在此期間外部程序存儲器，此時(shí)不論是否有內(nèi)部程序存儲器。 然而， 當(dāng)端為低電平 “0”時(shí) ， 第二級 8 位 DAC 寄存器被第一級 8 位輸入寄存器 Q 端的狀態(tài)鎖存 ， 進(jìn)行 D/A 轉(zhuǎn)換將在第三極 8 位 DAC 轉(zhuǎn)換器上。 如圖 25： 圖 24 運(yùn)算 放大器管腳圖 圖 25 運(yùn)算放大器 內(nèi)部原理 LM324 四運(yùn)放電路 有許多 有點(diǎn) 比如 ， 而且 它的靜態(tài)功耗小，價(jià)格低廉 ， 電源電壓范圍寬并可單電源使用， 現(xiàn)代生活 已經(jīng)廣泛應(yīng)用它的價(jià)值，并且產(chǎn)生了很好的效果。 ③ 可以對 相關(guān)軟件進(jìn)行 調(diào)試。 通過 運(yùn)算放大器將信號放大，再 通過示波器顯示出來，我們這里就不做實(shí)物了，只需要仿真出來就行了。 綜合 以上的方案我們可以得出以下結(jié)論 ： 方案一由于輸出信號頻率不夠穩(wěn)定， 我們不予采用這個(gè)方案 ； 方案二由于 其 成本相對來說 比較 高 ，而且 程序也 比較復(fù)雜，所以不采用方案二。 (3)雙工 UART 串行通道。 我們已經(jīng)知道 其中 的 原理為 是 ： 利用 AT89S51 單片機(jī)編程 并輸出通過 低頻信號發(fā)生器 ，可產(chǎn)生三角波 、 正弦波 、 方波 、 鋸齒波等四種波形 ， 我們 利用的是 C 語言進(jìn)行編程并輸出信號。 然后 通過 數(shù)碼管 示波器顯示波形，完整 而且 直觀 的 波形 就 顯示出來了。采樣點(diǎn) 越密越好，這樣信號就不會失真。產(chǎn)生這種 結(jié)果的原因是各種參數(shù)設(shè)置可能存在不合理的地方或者仿真軟件中 出 了一些 問題 。 按下 按鍵過后就會出現(xiàn)對應(yīng)的波形，波形隨著按鍵次數(shù)的不同而有所變化 。 三角波程序流程圖 圖 34 三角波程序 流程圖 三角波 程序流程圖如下： 產(chǎn)生的 三角波首先會 將 DAC0832 口地址至為 4000H，通過對 A 中 的數(shù)值做遞升處理 ，只有 在 A 為 0 時(shí)，與 0FFH 相比較，此時(shí) A 中 的內(nèi)容注意遞減 ，這樣就 產(chǎn)生了 循環(huán)， 從而產(chǎn)生了 三角波 [6]。x。 } void jieti(void)//階梯波 { DAdata=0x00。 DAdata=0xff。i255。i++) DAdata=tabsin[i]。在調(diào)試 的過程中，出現(xiàn)了一些問題。總而言之，在這次實(shí)習(xí)中，收獲頗多，熟悉了電路的流程，學(xué)會了 利用 單片機(jī) 進(jìn)行信號的輸出。 然后就是 細(xì)節(jié)方面要格外注意 ， 否則會產(chǎn)生很多問題，后期會不好處理。今后我會 更加努力 地 學(xué)習(xí)，只有學(xué)習(xí)才會進(jìn)步，不管做。 在這個(gè)過程中 ，鍛煉了我 的 獨(dú)立處理各種問題的能力，以及查閱、借鑒別人的觀點(diǎn)的能力， 我們 不能把別人的東西 直接 拿過來 用 ，必須有一個(gè)學(xué)習(xí)的過程，學(xué)習(xí)別人的思路，理念，以及處理問題的方法。后來 找到 了這個(gè)問題，改正以后 終于成功了，輸出了完整而穩(wěn)定的波形。 } } 基于 51 單片機(jī) 的低頻信號發(fā)生器 的 設(shè)計(jì) 25 第四章 測試結(jié)果 產(chǎn)生各種 波形圖如下 方波 波形圖 圖 41 方波 波形圖 上海 XX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 26 階梯波波形圖 圖 42 階梯波 波形圖 正弦波 波形圖 圖 43 正弦波 波形圖 基于 51 單片機(jī) 的低頻信號發(fā)生器 的 設(shè)計(jì) 27 鋸齒波波形圖 圖 44 鋸齒波 波形圖 電路原理圖 圖 45 電路 原理圖 基于 51 單片機(jī) 的低頻信號發(fā)生器 的 設(shè)計(jì) 29 第五章 論文總結(jié) 制作函數(shù)信號發(fā)生器的 時(shí)候 有不同的 想法，不同的方法， 本文只是 其中一種比較簡便的方法 。 for(i=0。 } void sanjiao()//三角波 { int i。 DAdata=0xaf。 DAdata=0x00。 void delay(uint xms) { uint x,y。波形的大小，幅度，長度 可以利用上面的虛擬控制器進(jìn)行控制， 直到 達(dá)到 最理想 的波形。 主程序流程圖如下