基于單片機的低頻信號發生器的設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 方 波時顯示： Square Wave； 輸出鋸齒波時顯示： Sawtooth Wave； 輸出梯形波時顯示： Trapezoidal Wave； 第二行顯示內容為： Frequency: *** Hz 。 本次課題的制作由軟件設計和硬件設計兩部分組成。 （ 1） 系統的硬件設計：硬件電路的組成主要包括單片機控制電路，數模轉換電路，獨立按鍵控制電路，顯示電路以及穩壓電源電路。 （ 2） 系統的軟件設計：軟件電路重要是通過軟件的編程來控制硬件電路實現功能。通過 DXP軟件生成原理圖和 PCB 圖，通過 keil 軟件進行程序的編 寫，同時通過 protues 軟件進行仿真。 3 第二章 硬件電路的設計 信號發生器的設計 信號發生器電路的控制核心和數據的處理主要依靠單片機來實現，要完成信號發生器的制作主要利用按鍵輸入控制，顯示器電路輸出顯示。，通過 DAC0832 利用 D/A 轉換來實現數字轉換成模擬信號，接著濾波放大，最后通過 LCD1602 顯示器顯示。單片機 AT89C51利用程序來產生正弦、三角和方波等波形，同時按鍵可以控制波形的類型、和控制頻率。 根據任務要求以及一些資料參考，對系統進行總 體框架圖 【 1】 。硬件主要由 AT89C51 單片機、 LM324 放大電路、 DAC0832 數模、 LM324 放大電路、按鍵電路、電源電路組成。總體圖如圖 所示 圖 信號發生器框圖 元件的介紹 單片機的介紹 單片機 AT89C51 的原理及功能 單片機的內部總線上有許多的功能部件，這些功能部件可以通過內部的總線來進行數據的傳送以及信息的控制 【 2】 ，并且他們會分工來使用這些總線，不會產生混亂的情況，這就是內部單總線的結構形成，圖 為單片機內部結構框圖 圖 單片機內部結構框圖 振蕩器和時序OSC 程序存儲器4KB ROM 數據存儲器256B RAM/SFR 振蕩器和時序OSC 8051 CPU 64KB 總線 輸出口 全雙工串行口 外中斷 內中斷 控制 并行口 串行通信 外時鐘源 外部事件計數 4 VCC：電源 GND：接地線 XTAL1：片內振蕩電路的輸入端 XTAL2：片內振蕩電路的輸出端 RST/VPP(Pin9)：復位引腳 ALE/PROG：地址鎖存允許信號 PSEN：外部存儲器讀選通信號 EA/VPP：程序存儲器的內外部選通 AT89S51 單片機有 4 組 8 位的可編程 I/O 口，分別位 P0、 P P P3 口， PO 口： 8 位雙向 I/O 口 線，名稱為 ～ P1 口： 8 位準雙向 I/O 口線，名稱為 ～ P2 口： 8 位準雙向 I/O 口線，名稱為 ～ P3 口： 8 位準雙向 I/O 口線，名稱為 ～ 單片機的基本功能是控制電路和做好最小系統的工作 【 3】 。最小系統包括復位電路、晶振電路、使能電路。其連接方法如圖 所示。 C32 0 pC42 2 0 n R21 0 kX T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427U2A T 8 9 S 5 1X1C52 0 pC64 u 7D11 N41 4 8R11 0 kD2 圖 單片機最小系統電路圖 芯片 DAC0832 的原理及功能 DAC0832 是 8 分辨率的數模轉換的芯片 【 4】 ，又稱 8 路模擬開關他是由地址鎖存與譯 碼器、 8 位逐次逼近型 ADC 和三態輸出鎖存緩沖器三大部分組成。 DAC0832 的輸出形式是通過電流的激活來完成，也可以通過接入外接運算放大器來形成電壓。 其結構圖如圖 所示： 5 圖 DAC0832 內部框圖 ： 一個寄存器工作于直通狀態，另一個工作于受控鎖存器狀態 【 5】 。在不要求多相 D/A 同時輸出時，可以采用單緩沖方式，此時只需一次寫操作，就開始轉換 [，可以提高 D/A 的數據吞吐 量。 單緩沖工作方式：輸入寄存器工作于受控狀態 DAC 寄存器工作于直通狀態 圖 單緩沖 工作方式 單緩沖工作方式：輸入寄存器工作于直通狀態 DAC 寄存器工作于受控狀態 圖 單緩沖工作方式 ：兩個寄存器均工作于受控鎖存器狀態。 6 圖 雙緩沖工作方式 2121FBo REFnFBo REFnV VNRRNVV?? ?? ? ? ?（ N 為輸入的數字量） 例如：當 n=8 時，代入上式得： 255o REFNVV?? （ N 為輸入的數字量） 1602 顯示屏的原理及功能 1602 顯示屏實 物圖如圖 所示： 圖 1602 顯示屏 7 表 1602 顯示屏引腳的介紹 LCD1602 作為一個顯示器，在編寫相對應的程序時需要定義它的地址位 [6]， 所以編寫程序的地址如下表所示： 表 LCD1602 地址表 LM324 芯片的介紹 LM324 內部是由 4 個運算放大器合成 [7]，既可接一個獨立的電源使用 (3～ 30 V)，也可接兩個電源使用 (177。～ 177。15 V)，可與 TTL 邏輯電路相容。因為驅動功耗低 [8]， 圖 LM324 芯片 8 11122100ifiOfoIIIUUUUIIRRRUUR??????? ? ? ???則 可 得因 為 ， 所 以最 后 可 得 圖 反相放大器電路圖 i1213343 4 1 224I0// //oioiUURRUURRUURRR R R RRUUR????????????因 且取。 圖 同相比例放大電路圖 穩壓芯片的介紹 穩壓電路的形成是要通過穩壓芯片通過將 220v 的電壓經過整流來生成你所需要的電壓，那么整流電路 的核心組成是通過 7809,7809, [9]。 78**系列的是輸出正電壓的芯片， 79**是輸出負電壓的芯片。通過要判斷芯片所代表輸出的電壓可以通過他的后面兩個數字來實現，本次需要的電壓是需要 +9V、 +5V、 5V。 如圖 所示分別為穩壓芯片 7809,7805,7909 穩壓芯片的管腳排布 : 圖 穩壓芯片 ⑵ 7805,7809,7909 特點 : 1)7805,7909 最大輸出電流為 ,7909 最大輸出電流為 1A。 9 2)輸出電壓分別為 +5V,+9V,9V； 3)熱過載保護； 4)短路保護；