畢業設計-基于51單片機的函數信號發生器設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 Y015V C C1674 L S 13 812345678161514131211109V C CA1f2g3e4d5A6c8DP7b9a10A1f2g3e4d5A6c8DP7b9a10A1f2g3e4d5A6c8DP7b9a10A1f2g3e4d5A6c8DP7b9a10A1f2g3e4d5A6c8DP7b9a10A1f2g3e4d5A6c8DP7b9a10A1f2g3e4d5A6c8DP7b9a10A1f2g3e4d5A6c8DP7b9a10 圖 顯示模塊 本次設計要求對輸出波形的頻率，幅值和波形進行輸出，所以要擴展顯示模塊，常用的顯示模塊 LCD 有 7端數碼管， LCD1602 和 12864 等液晶顯示屏。 為了降低設計的成本和擴展的難度，本次設計選擇使用 7段數碼管。 GND1f2g3e4d5GND6c8DP7b9a10abcdefgdpabcdefgdpV C C 圖 常用的數碼管包括共陰極和共陽極兩種。 其中共陰極數碼管的編碼方式如下 0x3f , 0x06 , 0x5b , 0x4f , 0x66 , 0x6d , 0 1 2 3 4 5 0x7d , 0x07 , 0x7f , 0x6f , 0x77 , 0x7c , 6 7 8 9 A B 0x39 , 0x5e , 0x79 , 0x71 , 0x00 河南城建學院本科畢業設計論文 各部分功能模塊 13 C D E F 無顯示 LED 顯示器工作方式有兩種：靜態顯示方式和動態顯示方式。靜態顯示的特點是每個數碼管的段 選必須接一個 8 位數據線來保持顯示的字形碼。當送入一次字形碼后，顯示字形可一直保持，直到送入新字形碼為止。這種方法的優點是占用 CPU 時間少，顯示便于監測和控制。缺點是硬件電路比較復雜，成本較高。 動態顯示的特點是將所有位數碼管的段選線并聯在一起，由位選線控制是哪一位數碼管有效。選亮數碼管采用動態掃描顯示。所謂動態掃描顯示即輪流向各位數碼管送出字形碼和相應的位選，利用發光管的余輝和人眼視覺暫留作用，使人的感覺好像各位數碼管同時都在顯示。動態顯示的亮度比靜態顯示要差一些，所以在選擇限流電阻時應略小于靜態顯 示電路中的。 P 1. 0/ T 21P 1. 1/ T 2E X2P 1. 2/ E C I3P 1. 3/ C E X 04P 1. 4/ C E X 15P 1. 5/ C E X 26P 1. 6/ C E X 37P 1. 7/ C E X 48R S T9P 3. 0/ R xD10P 3. 1/ T xD11P 3. 2/ I N T 012P 3. 3/ I N T 113P 3. 4/ T 014P 3. 5/ T 115P 3. 6/ W R16P 3. 7/ R D17X T A L 218X T A L 119V S S20P 2. 0/ A 821P 2. 1/ A 922P 2. 2/ A 1023P 2. 3/ A 1124P 2. 4/ A 1225P 2. 5/ A 1326P 2. 6/ A 1427P 2. 7/ A 1528P S E N29A L E / P R O G30E A / V P P31P 0. 7/ A D 7P 0. 6/ A D 6P 0. 5/ A D 5P 0. 4/ A D 4P 0. 3/ A D 3P 0. 2/ A D 2P 0. 1/ A D 1P 0. 0/ A D 0V C C40 A T 89 C 51OELED1 Q1D2 Q2D3 Q3D4 Q4D5 Q5D6 Q6D7 Q7D8 Q8V C CGND74 L S 37 3OELED1 Q1D2 Q2D3 Q3D4 Q4D5 Q5D6 Q6D7 Q7D8 Q8V C CGND74 L S 37 3KfgedKcDPba KfgedKcDPba KfgedKcDPba KfgedKcDPba KfgedKcDPba KfgedKcDPba 圖 I/V 轉化模塊 由于 DA轉化器輸出的是電流信號，所以還需要將其轉化為電壓信號，為了各種波形的雙極性輸出還需要連接雙極性轉化電路。 河南城建學院本科畢業設計論文 各部分功能模塊 14 V R E F8R F B9GND10I O U T 111I O U T 212D I 713D I 614D I 515D I 416D I 07CS1W R 12GND3D I 34D I 25D I 16X F E R17W R 218I L E19VDD20D A C 0 8 3 2814321L M 3 5 8 D814321L M 3 5 8 DR2R1R3OUTV R E F 圖 如圖為常用的雙極性轉化電路，第一個運算放大器將電流信號轉變為電壓信號，第二個運算放大器和電阻 R1,R2 共同組成方向加法器，由于電流輸出接的是第一個運算放大器的反相輸出端，所以當滿足 2*R2=R1 且 R2=R3 的時候輸出電壓為 Vout=Vi（ Vref/2） 當要實 現雙極性輸出的時候幅值的二進制碼要轉為偏移二進制碼，即將二進制碼對應的零值偏移到 80H，在偏移之后，只有幅值二進制碼大于 128 的輸出才為正，后則為負。 通常要得到偏移二進制碼，可以通過求原有二進制的補碼，再加上 80H，并舍棄其進位，使得其成為偏移二進制碼。 幅值調節模塊 V C CPUPDA S EV S SVHVWVLX 9511V C CP or t12 圖 河南城建學院本科畢業設計論文 各部分功能模塊 15 數字電位器是可用數字信號控制電位器滑動端位置的新型器件，一般分按鈕控制和串行信號控制兩種， X9511就是 XICOR公司生產的理想按鍵式數字電位器，它內含 31 個串聯電阻陣列和 32 個軸頭。軸頭位置由兩個按鍵控制，并且可以被存儲在一個 E2PROM 存儲器中，以供下一次通電時重新調用，并自動恢復軸頭位置， X9511 有 1kΩ 和 10kΩ 的 X9511Z 和 X9511W 兩種規格。 X9511 內部由計數器、存儲器、譯碼器、模擬開關和電阻陣列等電路組成，其中計數器是 5位可逆計數器，可用于對控制信號 PU（或 PD）進行加（或減）計數，計數器的計數值可以在 ASE 的控制下存儲非易失性存儲器中。計數器的數值經過 32 選 1譯碼器譯碼后可用于控制模擬開關， 32 個模擬開關相當于電位器的 32個軸頭，電阻陣列由采用集成電路工藝 制作的 31 個串聯一起的電阻構成，電阻兩端分別連接模擬開關的一端，而模擬開關的另一端連接在一起構成數字電位器的滑動端（ VW），譯碼器的輸出端可控制模擬開關的通斷，從而實現滑動軸頭位置的變化。 X9511 的計數器電路具有以下特點： ，當輸入脈沖寬度小于 40ms 時，計數器將其視為干擾信號而不進行計數； 和 PD 引腳可直接連接一個按鈕開關到地，當按鈕按下時，在 PU或 PD端產生一個負脈沖，使計數器進行加 1（按 PU 鍵）或減 1（按 PD 鍵）計數； 非易失性存儲器 E2PROM 中長期保存； 4. 能在上電時自動將 E2PROM 中的數據恢復到計數器中； 5. 當計數器計數到最大值 “31” 時， PU 按鍵失效，而計數到最小值 “0”時， PD 按鍵失效，從而避免循環計數，保證電位器調到最大位置時不會跳到零位，或從零位跳到最大位置。 6. 具有慢速和快速計數選擇，當輸入負脈沖寬度小于 250ms 時為慢速計數方式，此時按一下按鍵計數器將執行加 1（或減 1）操作，當脈沖寬度大于 250ms時，計數器為快速（連續）計數方式，此時 1秒鐘以內，電路將以 250ms 的速率連續計數，若按鍵按下 的時間大于 1 秒，計數器將以 5ms 的速率遞增或遞減，直到滑動端滑到最高或最低軸頭位置，當按鍵一釋放后，計數器立即停止計數，電路返回到等待狀態。 河南城建學院本科畢業設計論文 各部分功能模塊 16 圖 X9511 的引腳配置： /PU 管腳： /PU 輸入用來增大滑動端的位置。片內有上拉電阻，使 /PU懸空保持高電平，如果 /PU 接地或則邏輯低電平的時候，在經過一個去抖時間后，將把滑動端移動到下一個鄰接的較高的抽頭位置。 /PD 管腳： /PD 輸入用來減小滑動端的位置，同 /PU 一個片內的上拉電阻使 /PD腳懸空的時候保持高電平，如果 /PD接地 或則邏輯低電平，在經過一個去抖時間之后，將把滑動端下移到下一個鄰接的位置。 Vh:高電壓端和低 Vl 電壓段等效一個機械電位器的固定端最小電壓是 5V，最大電壓時 +5V，但必須注意 VL和 VH 這個專業術語之規定了有 /PD 和 /PU輸入端現則的關于滑動端方向的相對位置，而不是端點上的電壓。 Vss：芯片的接地端。 Vw：滑動端，相當于機械電位器的可移動端。滑動端在電阻陣列中的位置由控制輸入端決定。滑動端的串聯電阻值典型的為 40 歐姆。 /ASE：自動存儲使此控制端接 Vl 時， AUTOSTORE 被使能，接 VDD 時被禁止，用 戶可動過將其置低電平，存儲當前的電阻值，在下次復位的時候直接使用當前河南城建學院本科畢業設計論文 各部分功能模塊 17 的阻值。 VCC：電源管腳。 河南城建學院本科畢業設計論文 電路軟件設計 18 第四章 電路軟件設計 圖 河南城建學院本科畢業設計論文 電路軟件設計 19 顯示子程序 顯示部分采用動態輸出的方式，通過控制兩個鎖存器來控制實現單個 I/O分時控制輸出輸出數碼管的段選（字形的選擇）和位選（位權的選擇）。如圖 352顯示電路圖中 P0用于輸出數據，而 P2^0 和 P2^1 用來控制寄存器的通斷來控制是輸出字段信息還是位權信息。 圖 42：顯示流程圖 通常的數碼管動態顯示程序都要進行延時，然后靠人眼的余光實現數據的輸出，當延時時間太小的時候會出現數碼閃爍甚至亂碼，當延時時間設定的太大的時候，有可能出現輸出斷續的可能，通常需延時 5ms， 6 位數據顯示就是 30ms，而按鍵的消抖時間不過 10ms，所以時間片輪法的話會大大影響電路的正常工作，甚至不能檢測出按鍵輸入，或則按鍵輸入的時候出現顯示斷續的情況，所以本才設計采用了中斷顯示的方法，利用定時器進行延時，設定好定時器的初值，在固定的延時時間上溢出，然后調用顯示子程序顯示當前的輸出情況，由 于定時器中中斷入口 打開鎖存器，送段選信號，然 后關閉 打開鎖存器送位選信號，然后關閉 定時器重轉初值