重要基于51單片機的低頻信號發生器(c語言)(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 EF 的范圍為10V～+10V；??AGND：模擬信號地DGND：數字信號地 數碼顯示管 原理及分類一位 LED 顯示器由 8 個發光二極管組成，其中 7 個發光二極管 ah控制 7 個筆畫段的亮或暗，另一位控制一個小數點的亮和暗。LED 顯示器有共陰極和共陽極 2 種形式，其結構如圖 所示。共陽極顯示器是發光二極管的陽極連接在一起，當需要顯示某字符時，只需要將共陽極端接高電平，ah 中外形結構共陰極圖 數碼管結構圖共陽極某些位接低電平即可。共陰極顯示器是發光二極管的陰極連接在一起，8當需要顯示某字符時，只需要將共陰極端接低電平，ah 中某些位接高電平即可。 顯示器的工作方式顯示器的工作方式分為靜態顯示方式和動態顯示方式兩種。靜態顯示方式就是顯示器在顯示一個字符時，相應的發光二極管恒定的導通或截止，例如 a、b、c、e、f 導通，g 截止時顯示“0”，這種使顯示器顯示字符的字形數據常稱為段數據。靜態顯示方式的每一個七段顯示器，需要由一個 8 位并行口控制。優點是顯示穩定，提高了工作效率，缺點是位數較多時顯示口隨之增加。動態顯示方式是一位一位的輪流點亮各位顯示器，對于每一位顯示器來說，每隔一段時間點亮一次。顯示器的亮度既與導通電流有關，也與點亮時間和間隔時間的比例有關。調整電流和時間參數可以實現亮度較高較穩定的顯示，如顯示器的位數不大于 8 位，則控制顯示器公共極的電位只需要一個 8 位口（位數據口），控制字形也需要一個 8 位口（段數據口）。 顯示管字型碼要使顯示管顯示不同的數字或者字符，需要使端口輸出相應的字型碼，顯示器的字形與字碼關系如表 ：表 顯示器字形與字型碼對應關系表9顯示字符字形共陽極共陰極dpgfedcba字型碼dpgfedcba字型碼0011000000C0H001111113FH1111111001F9H0000011006H2210100100A4H010110115BH3310110000B0H010011114FH441001100199H0110011066H551001001092H011011016DH661000001082H011111017DH7711111000F8H0000011D7H881000000080H011111117FH991001000090H011011116FH第四章 單元電路的硬件設計硬件原理硬件電路的設計決定一個系統的的功能，是設計的基礎所在，而一般設計的目標：可靠，簡潔，高效，優化，好的硬件電路可以給程序的編寫帶來極大的優勢，同時使可以很好的提高該信號設計的精度和靈敏度，使整個系統工作協調有序。 硬件原理框圖對于該低頻信號發生器的設計，我們采用了以 AT89C51 單片機芯片作為核心處理器，編程實現各種不同類型信號的產生，最后通過 DA 轉換輸出到示波器。結構簡單，思路僅僅有條，而根據設計的基本要求，我們又把其細分為不同的功能模塊，各個功能模塊相互聯系，相互協調，通過單片機程序構成一個統一的整體，其整體電路原理框圖如圖 所示：鍵盤輸入單片機LED顯示時鐘復位AT89C51D/A轉換放大電路波形顯示圖 硬件原理框圖 單片機 AT89C51 系統的設計89C51 單片機是該信號發生器的核心，具有 2 個定時器，32 個并行 I/O 口，1 個串行 I/O 口，5 個中斷源。由于本設計功能簡單，數據處理容易，數據存儲空間也足夠，因為我們采用了片選法選擇芯片，進行芯片的選擇和地址的譯碼。在單片機最小最小系統中，單片機從 P1 口接收來自鍵盤的信號，并通過 P0 口輸出控制信號，通過 DA 轉換芯片最終由示波器顯示輸出波形，P2 控制顯示器段選碼，P3口 通過 74LS138 譯碼器控制位選碼，輸出顯示信息。如果有鍵盤按下，則在控制器端產生一個讀信號，使單片機讀入信號，如果有信號輸出，則在寫控制端產生一個寫信號，并通過示波器和顯示器顯示相應的信息。單片機引腳分配如下：? XTAL1，XTAL2：外接晶振，產生時鐘信號；10? RST：復位電路；? P0 口：鍵盤輸出信號。具體為：、 波形選擇；、 頻率個位，十位，百位調節； 頻率加減控制； 跳出循環。? P1 口：8 位數字信號輸出輸出，外接 DAC0832。? P2 口：LED 顯示器段選碼；? P3 口： 鎖存器 74HC573 片選信號； 中斷控制； 為 74LS138 輸入信號，譯碼控制 LED 顯示器位選。 為 74LS138 片選碼。 時鐘電路單片機的時鐘信號通常用兩種電路形式得到：內部振蕩和外部振蕩方式。在引 腳XTAL1 和 XTAL2 外接晶體振蕩器，構成了內部振蕩方式。由于單片機內部有一個高增益的反相放大器，當外接晶振后，就構成了自激振蕩，并產生振動時鐘脈沖。晶振通常選用 6MHZ、12MHZ、24MHZ。本設計中時鐘電路圖如圖 ，我們選擇了 12MHZ和晶振分別接引腳 XTAL1 和XTAL2，電容 C1，C2 均選擇為 30pF，對振蕩器的頻率有穩定作用，當頻率較大時，正弦波、方波、三角波及鋸齒波中每一點的延時時間為幾微妙，故延時時間還要加上指令時間才能獲得較大的頻率波形。 復位電路復位引腳 RST 通過一個斯密特觸發器與復位電路相連，斯密特觸發器用來抑制噪聲，在每個機器周期的 S5P2，斯密特觸發器的輸出電平由復位電路采樣一次，然后才能得到內部復位操作所需要的信號。復位電路通常采用上電自動復位和按鈕復位兩種方式。本設計選擇了按鍵復位如圖 ,在系統運行時，按一下開關，就在 RST 斷出現一段高電平，使圖 時鐘電路圖11器件復位。此時 ALE、PSEN、P0、PPP4 輸出高電平，RST 上輸入返回低電平以后，變退出復位狀態開始工作。圖 按鍵復位 鍵盤接口電路常用的鍵盤電路一般為矩陣式，但是對于此設計，為了方便程序的簡單化，我們采用了一般的鍵盤接口，鍵盤輸出信號。具體為：、波形選擇，其中當 =0，=0 輸出正弦波，當 =0，=1 輸出三角波，當 =1，=0輸出鋸齒波；當 =1，=1 輸出方波。；、 頻率個位，十位，百位調節； 頻率加減控制； 跳出循環。圖 鍵盤接口電路LED 顯示電路本設計選擇了 8 位共陰極數碼管如圖 ，它的 8 個發光二極管的陰極（二極管正端）連接在一起，通常公共陰極接低電平電平，其它管腳接段驅動電路輸出端。當某段驅動電路的輸出端為低電平時，則該端所連接的字段導通并點亮，根據發光字段的不同組合可顯示出各種數字或字符。此時，要求段驅動電路能吸收額定的段導通電流，還需根據外接電源及額定段導通電流來確定相應的限流電阻。12顯示電路用于顯示信號的波形種類和信號的頻率，并且使系統能根據按鍵實時顯示先關信息。該系統中添加 74LHC573 鎖存器，用于驅動數碼顯示管，使其更易于控制，增加顯示的準確性。使用 74LS138 譯碼器，利用 控制數碼管的位選。圖 極數碼管顯示電路 數、模轉換及放大電路由于單片機輸出的是數字信號，因為要得到模擬信號的波形就必須對其進行數模轉換。我們采用了 DAC0832 數模轉換器，該芯片具由 8 位輸入鎖存器、8 位 DAC 寄存器、8 位 D/A 轉換器及轉換控制電路四部分構成。由于其輸出為電流輸出，因為外加運算放大器 OP07 使之裝換為電壓輸出。最后通過示波器顯示輸出的波形。圖 D/A 轉換電路13第五章 系統軟件設計 主函數 程序流程圖開始顯示 COE36385 秒系統初始化按鍵是否按下計算相關參數定時中斷查詢選擇波形送顯示端口LED 顯示波形輸出 整體簡介首先對程序初始化，先靜態顯示學號約 5 秒。再判斷若有按鍵按下，則計算相關參數，一方便利用中斷定時和查詢查表輸出波形，另一方便送段選口和位選口數據使 LED顯示相關波形類型和頻率，最后反饋回去構成循環，判斷按鍵相關信息。 信號頻率數據采集程序本設計將各種波形的數據通過 口和 口選擇，送往在單片機的程序儲存器里，通過改變信號的頻率的個位，十位，百位來改變這個頻率，然后計算其技術初值，開啟中斷，通過改變 D/A 轉換器輸出波形。電路較為簡單，成本較低。14 正弦波產生（1）輸出波形圖 正弦波仿真波（2）程序如下：形if(P1_0==0amp。amp。P1_1==0) //正弦{s1++。ss1=tosin[s1]。P0=ss1。tp=0。} 三角波產生（1）產生三角波的原理設個自變量 S2,讓其不斷地自加 1，直到加到 255 時，再求其對 S2 進行不斷地自減一直減到 0，加減的控制利用 SS2 控制。再不斷地重復上述過程而產生三角波。（2）輸出波形15圖 三角波仿真波形（3）三角波程序if(P1_0==0amp。amp。P1_1==1) //三角{if(s2==255)ss2=1。if(ss2==0)s2++。if(ss2==1){s2。if(s2==0)ss2=0。}P0=s2。tp=1。} 鋸齒波