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1、单片机技术课程设计说明书智能信号发生器专业电气工程及自动化学生姓名周建班级BMZ电气081学号0861402115指导教师周云龙完成日期2011年 6月 9 日目 录绪论第一章 系统设计1.1 系统方案1.2 控制芯片的选择第二章 系统硬件设计2.1 基本原理2.2 单片机介绍及资源分配2.2.1 单片机的介绍2.2.2 资源分配2.3 各部分电路原理2.3.1 DAC0832芯片原理2.3.2 NE4558工作原理2.3.3 键盘电路原理2.3.4 LED显示电路原理第三章 系统软件设计3.1主程序流程图3.2子程序流程图第四章 测试结果第五章 结论参考文献附录A电路原理图附录B 程序清单绪
2、论波形发生器亦称函数发生器，作为实验用信号源，是现今各种电子电路实验设计应用中必不可少的仪器设备之一。目前，市场上常见的波形发生器多为纯硬件的搭接而成，且波形种类有限，多为锯齿、正弦、方波、三角等波形。这里介绍一种采用AT89S52单片机和一片DAC0832数模转换器做成的数字式低频信号发生器，它的特点是价格低、性能高，在低频范围稳定性好、操作方便、体积小、耗电少等。信号发生器与其它相比还具有如下优点：较分立元件信号发生器而言，具有频率高，工作稳定，容易调试等特性；较专用DDS芯片的信号发生器而言，具有结构简单，成本低等特性。第一章 系统设计1.1 系统方案 采用单片机和DAC0832数模转换
3、器生成波形，由于是软件滤波，所以不会有寄生的高次谐波分量，生成的波形比较纯净。它的特点是价格低、性能高，在低频范围内稳定性好、操作方便、体积小、耗电少。可充分发挥其优势，电路简单，易控制，性价比较高，所以采用该方案。1.2 控制芯片的选择AT89S52单片机是一种高性能8位单片微型计算机。它把构成计算机的中央处理器CPU、存储器、寄存器、I/O接口制作在一块集成电路芯片中，从而构成较为完整的计算机。第二章 系统硬件设计2.1 基本原理系统框图如图2.1所示波形指示按键单片机数模转换电流、电压转换输出电源图2.1低频信号发生器系统框图低频信号发生器系统主要由CPU、D/A转换电路、基准电压电路、
4、电流/电压转换电路、按键和波形指示电路、电源等电路组成。其工作原理为当分别按下四个按键中的任一个按键就会分别出现方波、锯齿波、三角波、正弦波，并且有四个发光二极管分别作为不同的波形指示灯。2.2 单片机介绍及资源分配2.2.1 单片机的介绍（1）AT89S52的引脚图如图2.2所示图2.2 AT89S52引脚图（2）管脚说明 低频信号发生器采用AT89S52单片机作为控制核心，其内部组成包括：一个8位的微处理器CPU及片内振荡器和时钟产生电路，但石英晶体和微调电容需要外接；片内数据存储器RAM低128字节，存放读/写数据；高128字节被特殊功能寄存器占用；片内程序存储器4KB ROM；四个8位
5、并行I/O（输入/输出）接口P3 -P0，每个口可以用作输入，也可以用作输出；两个定时/计数器，每个定时/计数器都可以设置成计数方式，用以对外部事件进行计数，也可以设置成定时方式，并可以根据计数或定时的结果实现计算机控制；五个中断源的中断控制系统；一个全双工UART（通用异步接收发送器）的串行I/O口。VCC：供电电压。GND：接地。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为
6、振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式
7、1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。89S52 单片机外部有32个端口可供用户使用，其功能如下：表2.1 89S52并行I/O接口端口引脚位置第一功能第二功能 符号 功能符号功能P039-32P0.0-P0.7通用I/0口AD0-AD7地址数据总线P11-8P1.0-P1.7通用I/0口P221-28P2.0-P2.7通用I/0口A8-A15地址总线（高位）P310P3.0通用I/0口RXD串行通
8、信发送口11P3.1TXD串行通信接收口12P3.2INT0外部中断013P3.3INT1外部中断114P3.4T0计数器0输入端口15P3.5T1计数器1输入端口16P3.6WR外部存储器写功能17P3.7RD外部存储器读功能P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4T
9、TL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器
10、的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下所示： 口管脚 备选功能P3.0 RXD（串行输入通道）P3.1 TXD（串行输出通道）P3.2 /INT0（外中断0）P3.3 /INT1（外中断1）P3.4 T0（定时器0外部输入）P3.5 T1（定时器1外部输入）P3.6 /WR（外部数据存储器写选通）P3
11、.7 /RD（外部数据存储器读选通）（3）AT89S52的晶振及其连接方法 CPU工作时都必须有一个时钟脉冲。有两种方式可以向89S52提供时钟脉冲：一是外部时钟方式，即使用外部电路向89S52提供时钟脉冲，见图2.3(a)；二是内部时钟方式，即使用晶振由89S52内部电路产生时钟脉冲。一般常用第二种方法，其电路见图2.3(b)。89S52XTAL2XTAL189S52XTAL2XTAL1悬空外部时钟信号C1C2J(a)外部时钟方式（b）内部时钟方式图2.3 89S52的时钟脉冲J一般为石英晶体，其频率由系统需要和器件决定，在频率稳定度要求不高时也可以使用陶瓷滤波器。一般来说，使用石英晶体时，
12、C1=C2=30pF。使用陶瓷滤波器时，C1=C2=47pF。（4）AT89S52的复位 复位是单片机的初始化操作，其主要的作用是把PC初始化为0000H，使单片机从0000H单元开始执行程序。除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作失误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需要按复位键以重新启动。除使PC归零外，复位操作还对其他一些专用寄存器有影响，它们的复位状态如表2.2所示。表2.2 复位后的内部寄存器状态寄存器复位状态寄存器复位状态 PC 0000H TMOD00HACC00HTCON00HB00HTH000HPSW00HTL000HSP07HTH100HDPTR0000H
13、TL100HP0-P30FFHSCON00HIP(xxx00000)SBUF(xxxxxxxx)IE(0xx00000)PCON(0xxx0000)另外，复位操作还对单片机的个别引脚有影响，例如会把ALE和/PSEN变成无效状态，即使ALE=0，/PSEN=1.RST变成低电平后，退出复位状态，CPU从初始状态开始工作。89S52复位操作有3种方式：上电复位、上电按钮复位和系统复位。上电复位电路如图2.4所示。对于CMOS型单片机因RST引脚的内部有一个拉低电阻，故电阻R可不接。单片机在上电瞬间，RC电路充电，RST引脚端出现正脉冲，只要RST端保持两个机器周期以上的高电平，就能使单片机有效地
14、复位。当晶体振荡频率为12MHz时，RC的典型值为C=10uF，R=8.2K欧姆。简单复位电路中，干扰信号易串入复位端，可能会引起内部某些寄存器错误复位，这时可在RST引脚上接一去耦电容。通常因为系统运行等的需要，常常需要人工按钮复位，复位电路如图2.5所示，其中R2R1，只需将一个常开按钮开关并联于上电复位电路，按下开关一定时间就能使RST引脚端为高电平，从而使单片机复位。RST 89S52RST 89S52+5VCR+5VR1R2C图2.4 上电复位电路 图2.5 上电按钮复位电路2.2.2 资源分配晶振采用12MHZ。P1口的P1.0-P1.3分别与四个按键连接，分别控制锯齿波、三角波、正弦波和方波，P1.4-P1.7与四个发光二极管相连,按键一对应发光二极管一，依次类推，发光二极管四对应按键四，实现输出一个波形对应亮一个灯。P0口与DAC0832的D0-D7数据输入端相连。P2口用来控制DAC0832的输入寄存器选择信号/CS和数据传送信号/XFER。2.3 各部分电路原理2.3.1 DAC0832芯片原理管脚功能介绍（如图2.6所
