毕业论文：一种基于AT89C51低频信号源的设计汇.doc

一种基于AT89C51低频信号源的设计 函数信号发生器是一种常用的信号源，它广泛地应用在电子技术实验。目前常用的函数信号发生器，一般可靠性较差，准确度较低，难以满足科研和高精度实验的需要。现用单片机和支持软件及其外设电路构成的智能函数信号发生器，采用编程的方法来实现波形，将产生波形的程序用子程序的形式编写，在需要波形时再调用相应子程序，经过D／A转换、运算放大器处理后，作为该信号源输出，其线路简捷、功能强大、性价比较高。 1 主要芯片介绍 1.1 AT89C51单片机芯片 1.1.1 引脚图 本文采用的单片机芯是AT89C51，它是采用高速CMOS制造工艺，通用型为40脚双列直插封装方式，其引脚如图1所示。只要将+5 V电源接到VCC和VSS两端，将晶振接到XTAL1和XTAL2两端，给EA端加高电平控制电压，然后将机器码固化到AT89C51内就可以使用了。 1.1.2 单片机基本功能 单片机基本系统即单片机正常工作不可缺少的部分，进行设计都要在此系统基础上进行。 (1)外接晶振引脚XTAL1与XTAL2 单片机之所以要加振荡器是因为单片机内的CPU在执行指定程序时，要经过“取指”、“译码”，再定时给相关电路发出控制信号，以实现“机器码指令”所要求的功能。这就要求内部必须有一个基准时钟。可通过外接晶振或振荡信号二种方式来实现，一般采用外接晶振的方法较方便。 XTAL1(19)，XTAL2(18)为外接晶振的两个引脚。接入晶振时，还要接入两个20～30 pF的瓷片电容C1，C2，晶振频率因单片机工作速度而异，Intel MCS-51系列为1.2～12 MHz，ATMEL89C系列为0～24 MHz，目前常采用6 MHz，11.059 MHz和12 MHz。石英晶振起振后，XTAL2(18)脚有一个3 V左右的正弦波。C1，C2短路、晶振不良，AT89C51(18)，(19)脚内部反相器会损坏。VCC电源未加上等故障可能造成晶振不起振，使单片机无法工作。当采用外部振荡器时，信号接入(19)脚，(18)脚悬浮。振荡器的12分频为一个机器周期，当外接12 MHz晶振时，一个机器周期为1μs。MCS-51大多数指令为一个机器周期。 (2)复位与复位电路 单片机必须进行复位，是因为单片机内的CPU“取指”过程即为CPU从PC指针所指定的程序存储器ROM地址单元中读取“机器码”的过程。单片机加电后，PC指针应指向ROM中某个固定的单元，当然，程序开始的第一条指令也应放在ROM的这一地址单元内，这样整个程序才能有序地执行。这个单元就是 ROM的0000H单元。只有上电复位正常后，PC值才为0000H，即指向ROM的0000H单元。此外，专用寄存器SFR中的SP为07H，即指向片内数据存储器(片内RAM)07H单元，P0～P3值为0FFH，其余的专用寄存器值大多为00H。 复位的方法：当振荡器正常工作时，RST(9)脚上出现的两个机器周期的高电平将使单片机有效复位。考虑到振荡器有一定的起振时间，该引脚必须保持 10 ms以上高电平，才能有效复位。复位电路有开机自动复位和手动复位。注意：复位信号为2个以上机器周期的高电平，单片机复位后正常工作时应该为低电平，如果未加复位电平或复位后复位电平仍未撤除，则单片机不能正常工作，此时，可检查RST电压及相关器件。 在掉电期问RST／VPD引脚如接入备用电源VPD(5 V±0.5 V)，则可保存片内数据。当VCC下降到某一规定值时，VPD便向片内RAM供电。 (3)EA／VDD片内程序存储器选用端 单片机复位后，PC指针可能指向片内ROM0000H或片外ROM0000H单元，这取决于EA／VDD(31)脚外接高电平(指向片内 ROM0000H)还是低电平(指向片外ROM0000H)。AT89C51内部有4 kB ROM，这时EA(31)脚需外接高电位VCC。 在编程期间，此引脚作编程电压VDD的输入端。 1.2 关于DAC0832 DAC0832是具有20条引脚的双列直插式COMS器件，它内部具有两级数据寄存器，完成8位电流D／A转换。其结构框图及信号引线如图2所示。 以下是其三种不同的工作方式： (1)直通方式 将WR1，WR2，XFER，CS接地，ILE接高电平，就能使得两个寄存器的输出跟随输入的数字量变化，DAC0832的输出也同时跟随变化。直通方式常用于连续反馈控制的环路中。 (2)单缓冲方式 单缓冲方式就是将其中一个寄存器工作在直通状态，另一个处于受控的锁存器状态。在实际应用中，如果只有一路模拟量输出，或虽有几路模拟量但并不要求同步输出，就可采用单缓冲方式。 (3)双缓冲方式 所谓双缓冲方式就是将两个寄存器都处于受控的锁存方式。为了实现两个寄存器的可控，应当给它们各分配一个端口地址，以便能按照端