生产实习报告2.docx

1、生产实习报告2基于单片机的信号发生器设计1 方案设计实习目的掌握PWM和低通滤波器工作原理，实现一个函数信号发生器。功能要求结合键盘和数码管，设计信号发生器。键盘的功能键用来切换波形类型，包括方波、锯齿波、三角波和正弦波。数字键用来设置对应波形的频率，要求波形重复频率大于500Hz。数码管显示当前输出波形的频率。系统方案以单片机为核心，结合键盘和数码管，利用I/O口产生PWM波，通过二阶有源低通滤波器输出波形信号。二阶有源低通滤波采用OP07，为一款低噪声高精度运算放大器。数码管 显示信号频率数字键：调整信号频率选择键A：方波、锯齿波、三角波、正弦波功能键B：修改信号频率2 系统的硬件设计2.

2、1 主控制器本设计采用89S52及其外围扩展系统，软件方面主要是应用C语言设计程序。系统以89S52单片机为核心，配置相应的外设及接口电路，用C语言开发，组成一个多功能信号发生系统。该系统的软件可运行于Windows XP环境下，硬件电路设计具有典型性。同时，本系统中任何一部分电路模块均可移植于实用开发系统的设计中，电路设计具有实用性。2.2复位电路设计单片机的复位是靠外电路实现的，在时钟电路工作后，只要在单片机的RST引脚上出现24个时钟振荡脉冲（2个机器周期）以上的高电平，单片机便实现初始化状态复位。为了保证应用系统可靠地复位，通常是RST引脚保持10ms以上的高电平。复位电路连接如图3-

3、2所示。此电路仅用一个电容及一个电阻。系统上电时，在RC电路充电过程中，由于电容两端电压不能跳变，故使RESET端电平呈高电位，系统复位。经过一段时间，电容充电，使RESET端呈低电位，复位结束2。 图3-2 复位电路2.3时钟电路设计 8XX51系列单片机的时钟信号通常用两种电路形式得到：内部振荡方式和外部振荡方式。在引脚XTAL1和XTAL2外接晶体振荡器（简称晶振），就构成了内部振荡方式。由于单片机内部有一个高增益反向放大器，当外接晶振后，就构成了自激振荡器，并产生振荡时钟脉冲。晶振通常选用6MHZ、12MHZ或24MHZ。内部振荡方式如图3-3所示。图中电容C1、C2起稳定振荡频率、快

4、速起振的作用。电容值一般为530pF。内部振荡方式所得时钟信号比较稳定，实用电路中使用较多。 外部振荡方式是把已有的时钟信号引入单片机内。这种方式适宜用来使单片机的时钟与外部信号保持一致。外部振荡方式电路如图3-4所示。 对HMOS的单片机（8031，8031AH等），外部时钟信号由XTAL2引入；对于CHMOS的单片机（8XCXX），外部时钟信号由XTAL1引入。图3-3 内部振荡 图3-4外部振荡2.4 信号产生电路DAC0808简介：DAC0808是八位电流输出型D/A转换器件，由4脚输出转换电流，其简化电路图及引脚结构如图3-7所示。VREF为参考电源，VEE负电压供电；D0是高数据位

5、（MSB），D7才是地数据位（LSB）。DAC0808的电源极性：VCC=+5V，VEE=-15V，VREF=+15V。D0D7是数据输入端，I0是电流输出端，COMP是接电容进行补偿。在单片机应用系统中通常需要的是电压信号，电流信号与电压信号之间的转换可由运算放大器实现。DAC0808不带锁存器，所以在使用时必须加一个74LS373进行数据锁存。 图3-7 DAC0808简化电路框图和管脚排列工作原理：本系统由VREF提供参考电压，相应参考电流为I=VREF/R1。电容C4提供补偿，OUT输出电流，经过LM324运算放大器转换成电压。所以输出电压： =5K （35）根据DAC0808的特性设

6、计出本系统的D/A转换电路如图3-8所示。图3-8 系统D/A实现2.3 显示电路本机显示采用软件译码动态显示，系统显示电路如图3-1所示。采用软件译码动态显示的理由如下：1）如果用静态显示，单片机的接口资源肯定不够用，那么还要进行接口的扩展，增加了系统的复杂度；2）如果要制成印刷线路板，得占相当大一块面积；3）另外，采用动态显示，可以明显的降低功耗，因为每一时刻只有一个LED发光，其功耗为静态显示的18。一个LED最大电流为120mA，如用静态显示，8个LED就耗电流960mA综上分析，采用动态显示才是最经济的方案。 在显示的时候，只要把显示的字码输送到P2口，再经过74LS373进行数据锁

7、存，P3口作为位选控制信号。由于采用的是共阴极数码管，当需要显示哪一位的时候，只要在相应的位选控制信号输出低电平就行。例如，要在第一个数码管显示P，那么在P2口就要输出73H字段码，同时P3口输出FEH位选码。2.4 键盘电路工作原理如下：1检测键盘上是否有键按下：将行线送入低电平，列线送入高电平。读入P1口的状态来判别。其具体过程如下：P1口输出0FH，即所有行线置成高电平，所有列线置成低电平，然后将P1口状态读入与0FH比较。如果有键按下，总会有一根行线电平被拉至低电平，从而使行输入状态不全为1。2识别键盘中哪一个键按下：确认有键按下后，保存行扫描时有键按下时的状态X 。P1口输出F0H，

8、进行列扫描，保存列扫描状态Y，取出键值Z=X|Y.例如第一行第一列有键按下，那么行扫描读入的状态为00001110，列扫描读入的状态为11100000，最后键值Z=11101110=EEH，然后转去执行相应的服务程序。3 系统的软件设计3.1 主程序（见附录2）3.2 信号产生3.2.1 方波产生方波发生程序运用延时的方法实现，只用一个主程序即可，因为产生一个方波只需要高低两个数，所以程序比较简单。要给一个频率，再计算所需的延时即可。实现方波的程序如下：else if( wave_choice = 3 ) / 方波 k = zk * 256 / 100; d +; if(d = k) P0 =

9、 0x00; else P0 = 0xff; 3.2.2 锯齿波产生锯齿波中的斜线用一个个小台阶来逼近，在一个周期内从最小值开始逐步递增，当达到最大值后又回到最小值，如此循环，当台阶间隔很小时，波形基本上近似于直线。适当选择循环的时间，可以得到不同周期的锯齿波。锯齿波发生原理与方波类似，只是高低两个延时的常数不同，所以用延时法，来产生锯齿波。else if(wave_choice = 4) /锯齿波 if(e = 255) P0 = 255 - e; else P0=0; e+; 3.2.3 三角波产生可直接通过如下程序段实现。else if( wave_choice = 2 ) /三角波 i

10、f(c = 128) P0 = c; else P0 = 255 - c; c +; 3.2.4 正弦波产生#includemain()int n，i=0，j，k； float y=0， a=3.1415926，b=0，c=2.5000，d=0； for(n=0；n=64；n+) y=2.5*sin(a*n/128)+2.5； b=y； /b，y为当前幅度值 d=b-c； /d为递增率 j=d/0.0196； /j为数字递增率,0.0196为 k=128+j； /k为数字量 printf(“%d，%f，%f，%d，%dn”，i，y，d，j，k)； i+；3.3 键盘扫描键盘扫描流程图如下：键盘

11、扫描源程序如下：void judge(void) unsigned char X,Y,Z; P1 = 0xff; P1 = 0x0f; /先对P1置数行扫描 if(P1 != 0x0f) /判断是否有键按下 delay10ms(); /延时,软件去干扰 if(P1 != 0x0f) /确认按键按下X = P1; X = P1; /保存行扫描时有键按下时状态 P1 = 0xf0; /列扫描 Y = P1; /保存列扫描时有键按下时状态 Z = X | Y; /取出键值 switch ( Z ) /判断键值（那一个键按下） case 0x7d: key1(); break; case 0xee:

12、key2(); break; /对键值赋值 case 0xde: key3(); break; case 0xbe: key4(); break; case 0x7e: key5(); break; case 0xed: key6(); break; case 0xdd: key7(); break; case 0xbd: key8(); break; 3.5 键盘处理/*键选择发波类型,1为正弦波,2为三角波,3为方波*/void key1(void) if(wave_choice4) wave_choice = wave_choice + 1; else wave_choice = 1;

13、4 系统的测试在调试过程中，会有各种各样的问题，出现问题是，可以从两方面入手，一个是硬件方面，看原件是否焊接正确，是否存在虚焊；另一个方面就是从软件入手，看程序中是否从在错误。5 总结单片机控制多功能信号发生器可以用于“单片机技术”的教学实践，也可以用于实验信号的产生。其比较典型的接口电路设计也为实际应用提供参考。该仪器的研制既解决了实验教学的需求，也节约了实验设备投资，降低了实验成本。经过进一步完善后，可由学生利用课程设计的机会，亲自动手制作，这样还可以进一步降低成本，同时极大地提高了学生的动手能力，是一件一举多得的好事。随着科学技术的不断发展，以及实验教学要求的不断更新，要求我们开发的应用

14、系统具有良好的可扩充性和更新能力，作为一名技术人员，应时刻跟踪科技发展的步伐，不断丰富专业知识，不断完善我们开发的系统。 参考文献1 周润景等编著. Proteus在MCS-51&ARM7系统中的应用百例：电子工业出版社，20062 杨宁编著.单片机与控制技术.北京：北京航空航天大学出版社，20053 李朝青.单片机原理及接口技术M.北京：北京航空航天大学出版社，2005附录1 原理图1、系统总体结构框图设计：2、初始化流程图：3、信号发生器电路图：附录2 源程序清单#include #define uchar unsigned char uchar code number_tab10=0x3

15、f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;/0-9数字共阴极uchar code init_tab8=0X73,0x73,0x73,0x76,0x79,0x38,0x38,0x3f;/ PPP. HELLO共阴极uchar code to_sin256=0x80,0x83,0x86,0x89,0x8d,0x90,0x93,0x96,0x99,0x9c,0x9f,0xa2,0xa5, 0xa8,0xab,0xae,0xb1,0xb4,0xb7,0xba,0xbc,0xbf,0xc2,0xc5,0xc7,0xca, 0xcc,0xcf,0xd1,

16、0xd4,0xd6,0xd8,0xda,0xdd,0xdf,0xe1,0xe3,0xe5,0xe7, 0xe9,0xea,0xec,0xee,0xef,0xf1,0xf2,0xf4,0xf5,0xf6,0xf7,0xf8,0xf9, 0xfa,0xfb,0xfc,0xfd,0xfd,0xfe,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xff, 0xff,0xff,0xff,0xff,0xff,0xfe,0xfd,0xfd,0xfc,0xfb,0xfa,0xf9,0xf8, 0xf7,0xf6,0xf5,0xf4,0xf2,0xf1,0xef,0xee,0xec,0xea,0

17、xe9,0xe7,0xe5, 0xe3,0xe1,0xde,0xdd,0xda,0xd8,0xd6,0xd4,0xd1,0xcf,0xcc,0xca,0xc7, 0xc5,0xc2,0xbf,0xbc,0xba,0xb7,0xb4,0xb1,0xae,0xab,0xa8,0xa5,0xa2, 0x9f,0x9c,0x99,0x96,0x93,0x90,0x8d,0x89,0x86,0x83,0x80,0x80,0x7c, 0x79,0x76,0x72,0x6f,0x6c,0x69,0x66,0x63,0x60,0x5d,0x5a,0x57,0x55, 0x51,0x4e,0x4c,0x48,0

18、x45,0x43,0x40,0x3d,0x3a,0x38,0x35,0x33,0x30, 0x2e,0x2b,0x29,0x27,0x25,0x22,0x20,0x1e,0x1c,0x1a,0x18,0x16,0x15, 0x13,0x11,0x10,0x0e,0x0d,0x0b,0x0a,0x09,0x08,0x07,0x06,0x05,0x04, 0x03,0x02,0x02,0x01,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00, 0x00,0x00,0x00,0x01,0x02 ,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0

19、x08,0x09, 0x0a,0x0b,0x0d,0x0e,0x10,0x11,0x13,0x15,0x16,0x18,0x1a,0x1c,0x1e, 0x20,0x22,0x25,0x27,0x29,0x2b,0x2e,0x30,0x33,0x35,0x38,0x3a,0x3d, 0x40,0x43,0x45,0x48,0x4c,0x4e ,0x51,0x55,0x57,0x5a,0x5d,0x60,0x63,0x66 ,0x69,0x6c,0x6f,0x72,0x76,0x79,0x7c,0x80 ;/正弦波数据uchar b=0,c=0,d=0,e=0,i,k,tl,th;int ww=

20、0,qw=0,bw=9,sw=8,gw=3,zkgw=0,zksw=5;/ww为万位数字,qw为千位数字,bw为百位数字, /sw为十位数字,gw为个位数字,zkgw为占空比个位数字,zksw为占空比十位数字int t,f,m,wave_choice=1,zk=50;/t为时间变量，f为频率变量，choice为波形类型选择变量，zk为占空比变量，默认占空比为50%void delay10ms() /延时10ms程序 unsigned char i,j; for(i = 10; i 0; i-) for(j = 120; j 0; j-); void chushihua(void)/初始化显示

21、PPP.HELLO P3 = 0xfe; P2 = init_tab0; for(i = 0; i = 60; i+); P3 = 0xfd; P2 = init_tab1; for(i = 0; i = 60; i+); P3 = 0xfb; P2 = init_tab2; for(i = 0; i = 60; i+); P3 = 0xfb;/小数点显示 P2 = 0x80; for(i = 0; i = 60; i+); P3 = 0xf7; P2 = init_tab3; for(i = 0; i = 60; i+); P3 = 0xef; P2 = init_tab4; for( i=

22、0;i=60;i+); P3 = 0xdf; P2 = init_tab5; for(i = 0; i = 60; i+); P3 = 0xbf; P2 = init_tab6; for(i = 0; i = 60; i+); P3 = 0x7f; P2 = init_tab7; for(i = 0; i = 60; i+); /*键选择发波类型,1为正弦波,2为三角波,3为方波*/void key1(void) if(wave_choice4) wave_choice = wave_choice + 1; else wave_choice = 1; /*频率个位调整*/void key2(v

23、oid) if(gw 9) gw = gw + 1; else gw = 0;/*频率十位调整*/void key3(void) if(sw 9) sw = sw + 1; else sw = 0;/*频率百位调整*/void key4(void) if(bw 9) bw = bw + 1; else bw = 0;/*频率千位调整*/void key5(void) if(qw 9) qw = qw + 1; else qw=0;/*频率万位调整*/void key6(void) if(ww 5) ww=ww+1; else ww=0;/*方波占空比加大*/void key7(void) if

24、(zk = 1) zk=zk-1; else zk=0;/*计算显示数字*/void jisuan(void) TR0 = 0; /关闭定时器 f = 100000 * ww + 1000 * qw + 100 * bw + 10 * sw + gw; t = 1000000 / f; th = -t / 256; tl = -t % 256; ww = f / 10000; f = f % 10000; qw = f / 1000; f = f % 1000; bw = f / 100; f = f % 100; sw = f / 10; gw = f % 10; zkgw = zk % 1

25、0; zksw = zk / 10; TR0 = 1;/*显示*/void display (void) P3 = 0xfb; P2 = number_tabwave_choice; for(i = 0; i = 60; i+); P3 = 0xfb; P2 = 0x80; /小数点显示 for(i = 0; i = 60; i+); P3 = 0xf7; P2 = number_tabww; for(i = 0; i = 60; i+); P3 = 0xef; P2 = number_tabqw; for(i = 0; i = 60; i+); P3 = 0xdf; P2 = number_

26、tabbw; for(i = 0; i = 60; i+); P3 = 0xbf; P2 = number_tabsw; for(i = 0; i = 60; i+); P3 = 0x7f; P2 = number_tabgw; for(i = 0; i = 60; i+); if(wave_choice = 3) P3 = 0xfd; P2 = number_tabzkgw; for(i = 0; i = 60; i+); P3 = 0xfe; P2 = number_tabzksw; for(i = 0; i = 60; i+); P3 = 0xfd; P2 = 0x80; /小数点显示

27、for(i = 0; i = 60; i+); /*键盘扫描*/void judge(void) unsigned char X,Y,Z; P1 = 0xff; P1 = 0x0f; /先对P1置数 行扫描 if(P1 != 0x0f) /判断是否有键按下 delay10ms(); /延时,软件去干扰 if(P1 != 0x0f) /确认按键按下X = P1; X = P1; /保存行扫描时有键按下时状态 P1 = 0xf0; /列扫描 Y = P1; /保存列扫描时有键按下时状态 Z = X | Y; /取出键值 switch ( Z ) /判断键值（那一个键按下） case 0x7d: k

28、ey1(); break; case 0xee: key2(); break; /对键值赋值 case 0xde: key3(); break; case 0xbe: key4(); break; case 0x7e: key5(); break; case 0xed: key6(); break; case 0xdd: key7(); break; case 0xbd: key8(); break; void main(void) /主函数 int n; for(n = 0; n 500; n+) chushihua(); TMOD = 0X01; TR0 = 1; th = -t / 256; tl = -t % 156; TH0 = th; TL0 = tl; ET0 = 1; EA = 1; while(1) jisuan(); for(i = 0; i = 50; i+); display(); judge();/键盘扫描 void time0_int(void) interrupt 1 /