本人現(xiàn)在急求一篇關(guān)于單片機(jī)的論文利用AT89S51芯片來實(shí)現(xiàn)定時(shí)自動(dòng)插座的功能用四位一體LED顯示時(shí)間…

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本系統(tǒng)能夠產(chǎn)生正弦波、方波、三角波。同時(shí)還可以作為頻率計(jì)測(cè)頻率。函數(shù)信號(hào)的產(chǎn)生由MAX038和外圍電路完成，能產(chǎn)生1Hz—20MHz的波形。波形選擇由單片機(jī)完成。輸出或輸入頻率經(jīng)74HC390分頻后，由單片機(jī)完成自動(dòng)頻率檢測(cè)顯示。關(guān)鍵詞:波形產(chǎn)生器、頻率計(jì)、MAX038、74HC390、AT89S51。前言在現(xiàn)代電子學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域，常常需要高精度且頻率可方便調(diào)節(jié)的信號(hào)發(fā)生器。各種波形曲線均可以用三角函數(shù)方程式來表示。能夠產(chǎn)生多種波形，如三角波、鋸齒波、矩形波含方波、正弦波的電路被稱為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。函數(shù)信號(hào)發(fā)生器在電路實(shí)驗(yàn)和設(shè)備檢測(cè)中具有十分廣泛的用途。函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的實(shí)現(xiàn)方法通常有以下幾種:1用分立元件組成的函數(shù)發(fā)生器:通常是單函數(shù)發(fā)生器且頻率不高，其工作不很穩(wěn)定，不易調(diào)試。2可以由晶體管、運(yùn)放IC等通用器件制作，更多的則是用專門的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器IC產(chǎn)生。早期的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器IC，如L8038、BA205、XR2207/2209等，它們的功能較少，精度不高，頻率上限只有300kHz，無法產(chǎn)生更高頻率的信號(hào)，調(diào)節(jié)方式也不夠靈活，頻率和占空比不能獨(dú)立調(diào)節(jié)，二者互相影響。3利用單片集成芯片的函數(shù)發(fā)生器:能產(chǎn)生多種波形，達(dá)到較高的頻率，且易于調(diào)試。鑒于此，美國馬克西姆公司開發(fā)了新一代函數(shù)信號(hào)發(fā)生器ICMAX038，它克服了2中芯片的缺點(diǎn)，可以達(dá)到更高的技術(shù)指標(biāo)，是上述芯片望塵莫及的。MAX038頻率高、精度好，因此它被稱為高頻精密函數(shù)信號(hào)發(fā)生器IC。在鎖相環(huán)、壓控振蕩器、頻率合成器、脈寬調(diào)制器等電路的設(shè)計(jì)上，MAX038都是優(yōu)選的器件。4利用專用直接數(shù)字合成DDS芯片的函數(shù)發(fā)生器:能產(chǎn)生任意波形并達(dá)到很高的頻率。但成本較高。綜合分析以上四種實(shí)現(xiàn)方法的性價(jià)比，我們決定采用單片集成芯片AX038來設(shè)計(jì)函數(shù)發(fā)生器。頻率越高、產(chǎn)生波形種類越多的發(fā)生器性能越好，但器件成本和技術(shù)要求也大大提高，因此在滿足工作要求的前提下，性價(jià)比高的發(fā)生器是我們的首選。一、整體設(shè)計(jì)思路本函數(shù)信號(hào)發(fā)生器是主要是由MAX038芯片產(chǎn)生我們希望輸出的正弦波、方波、三角波。它是本制作的核心，當(dāng)然隨帶的頻率計(jì)用于顯示輸出頻率，它是由單片機(jī)AT89S51控制的，由于用單片機(jī)所能測(cè)的頻率范圍有限，直接所計(jì)數(shù)的頻率最大只能達(dá)到500KHz，為了能夠測(cè)得更高的頻率，所以加上分頻器進(jìn)行分頻后再加到AT89S51的外部中斷入口?？紤]到小信號(hào)時(shí)，所以必須加放大，然后整形才能達(dá)到分頻器的輸入要求。至于顯示部分就用74LS164移位寄存器來驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示。整體原理框架圖如下:圖1一:硬件設(shè)計(jì):1.信號(hào)發(fā)生部分:接通電源控制在輸出狀態(tài)，此時(shí)波形產(chǎn)生電路工作，它產(chǎn)生我們所選擇的波形并輸出到外部電路，另一部分則送入計(jì)數(shù)器。波形發(fā)生器的這部分電路是由MAX038及其外圍電路完成的。MAX038是一個(gè)精密高頻波形產(chǎn)生器。它能產(chǎn)生頻率高達(dá)20MHz的正弦波、三角波、方波等脈沖信號(hào)，其壓控振蕩器的頻率分粗調(diào)和細(xì)調(diào)兩層控制。另外MAX038還包括占空比調(diào)整電路、波形同步電路、相位檢測(cè)電路、波形切換開關(guān)和電壓基準(zhǔn)源等電路，所需外部元件少，使用很方便。這部分電路框圖如下圖2:波形產(chǎn)生原理框圖圖2波形產(chǎn)生電路圖3本系統(tǒng)采用MAX038設(shè)計(jì)了輸出三角波、方波和正弦波的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，頻率范圍為10Hz～1MHz，能夠滿足大多數(shù)實(shí)驗(yàn)與檢測(cè)的需求。整機(jī)電路由信號(hào)產(chǎn)生級(jí)、電壓放大級(jí)、功率輸出級(jí)和電源四部分組成。信號(hào)產(chǎn)生級(jí)的核心器件為MAX038，它的輸出波形有三種，由波形設(shè)定端A03，A14控制，其編碼如表2所示。其中x表示任意狀態(tài)。1為高電平，0為低電平。MAX038的輸出頻率f0由Iin，F(xiàn)ADJ端電壓和主振蕩器COSC的外接電容器CF三者共同確定。當(dāng)UFADJ=0V時(shí)，輸出頻率f0=Iin/CF，Iin=Uin/Rin=2.5/Rin。當(dāng)UFADJ≠0V時(shí)，輸出頻率f0=f1－0.2915UFADJ。由波段開關(guān)SA2選擇不同的CF值，將整個(gè)輸出信號(hào)分為五個(gè)頻段。11Hz-- 10Hz210Hz ---100Hz3100Hz---10K41K ----20MHz每頻段頻率的調(diào)節(jié)由電位器RP1和RP2完成。RP1為粗調(diào)電位器，改變RP1數(shù)值，使振蕩電容器CF的充電電流Iin改變，從而使頻率改變。RP2為細(xì)調(diào)電位器，它通過改變UFADJ的數(shù)值，使輸出頻率變化，它的變化范圍較小，起微調(diào)作用。為簡(jiǎn)化電路，各種波形的占空比固定為50％，這已能滿足多數(shù)場(chǎng)合的使用要求。為此將MAX038的腳7DADJ端接地。MAX038的各種輸出波形的幅度均為2VP－P。2.頻率計(jì)數(shù)器部分:1．AT89S51介紹美國MEL公司的AT89S系列51單片機(jī)支持ISP功能，給單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)帶來了極大方便。現(xiàn)介紹一款簡(jiǎn)易型開發(fā)板的使用方法。將該板插入DIP40封裝的8051單片機(jī)插座處，通過廉價(jià)的ISP即可編程AT89S51，支持在線擦寫，速度更快，非常方便。AT89S51片內(nèi)有兩個(gè)獨(dú)立的16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，兩個(gè)外中斷接口，一個(gè)串行通訊口，4k字節(jié)快閃擦寫存儲(chǔ)器FLASH MEMORY，低功耗的閑置和掉電模式，內(nèi)帶有看門狗電路，在不附加任何外圍電路的情況下，能實(shí)現(xiàn)大部分比較復(fù)雜的邏輯控制功能，對(duì)存儲(chǔ)容量要求不高的實(shí)際應(yīng)用，AT89S51確實(shí)是一種不可多得的高效能單片機(jī)。內(nèi)部原理圖如圖3。圖53．利用AT89S51計(jì)數(shù)AT98S51單片機(jī)共有兩個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，本頻率計(jì)就是利用它的定時(shí)器與計(jì)數(shù)器同時(shí)工作，外部輸入的脈沖在下降沿跳變時(shí)有效，進(jìn)行計(jì)數(shù)器加1，定時(shí)器定時(shí)一秒內(nèi)計(jì)數(shù)器所計(jì)的數(shù)就是外部輸入信號(hào)的頻率。頻率范圍選擇圖7100分頻電路圖8由于單片機(jī)計(jì)算頻率的范圍有限，必須切換調(diào)整在它的范圍內(nèi)，才能準(zhǔn)確的計(jì)算頻率，圖7就是控制是否經(jīng)過100分頻的電路，切換通過單片機(jī)控制完成。圖8是分頻電路:由于頻率高的時(shí)候，單片機(jī)不能直接讀取，所以要通過分頻電路進(jìn)行分頻后再送到單片機(jī)進(jìn)行計(jì)數(shù)。本分頻電路采用的是74LS390雙十進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)行分頻的。放大圖44．放大整形為了輸入的是小信號(hào)時(shí)也能對(duì)精確的測(cè)出它的頻率，所以在信號(hào)的輸入口加電壓放大。有時(shí)輸入的信號(hào)波形不是很好時(shí)，放大后也是失真的信號(hào)，這就會(huì)影響到所測(cè)信號(hào)的頻率，因此要經(jīng)過整形。5．LED顯示顯示部分采用8位共陽行數(shù)碼管進(jìn)行顯示，采用了74LS164作為數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)模塊，把8位數(shù)碼管串聯(lián)起來。只須SDA與SCL兩個(gè)口連到單片機(jī)的兩個(gè)端口，詳細(xì)數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路略。二:軟件設(shè)計(jì)機(jī)電路由信號(hào)產(chǎn)生級(jí)、電壓放大級(jí)、功率輸出級(jí)和電源四部分組成。信號(hào)產(chǎn)生級(jí)的核心器件為MAX038，它的輸出波形有三種，由波形設(shè)定端A03，A14控制，其編碼如表2所示。其中x表示任意狀態(tài)。1為高電平，0為低電平。MAX038的輸出頻率f0由Iin，F(xiàn)ADJ端電壓和主振蕩器COSC的外接電容器CF三者共同確定。當(dāng)UFADJ=0V時(shí)，輸出頻率f0=Iin/CF，Iin=Uin/Rin=2.5/Rin。當(dāng)UFADJ≠0V時(shí)，輸出頻率f0=f1－0.2915UFADJ。由波段開關(guān)SA2選擇不同的CF值，將整個(gè)輸出信號(hào)分為五個(gè)頻段。11Hz-- 10Hz210Hz ---100Hz3100Hz---10K41K ----20MHz每頻段頻率的調(diào)節(jié)由電位器RP1和RP2完成。RP1為粗調(diào)電位器，改變RP1數(shù)值，使振蕩電容器CF的充電電流Iin改變，從而使頻率改變。RP2為細(xì)調(diào)電位器，它通過改變UFADJ的數(shù)值，使輸出頻率變化，它的變化范圍較小，起微調(diào)作用。為簡(jiǎn)化電路，各種波形的占空比固定為50％，這已能滿足多數(shù)場(chǎng)合的使用要求。為此將MAX038的腳7DADJ端接地。MAX038的各種輸出波形的幅度均為2VP－P。2.頻率計(jì)數(shù)器部分:1．AT89S51介紹美國MEL公司的AT89S系列51單片機(jī)支持ISP功能，給單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)帶來了極大方便?，F(xiàn)介紹一款簡(jiǎn)易型開發(fā)板的使用方法。將該板插入DIP40封裝的8051單片機(jī)插座處，通過廉價(jià)的ISP即可編程AT89S51，支持在線擦寫，速度更快，非常方便。AT89S51片內(nèi)有兩個(gè)獨(dú)立的16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，兩個(gè)外中斷接口，一個(gè)串行通訊口，4k字節(jié)快閃擦寫存儲(chǔ)器FLASH MEMORY，低功耗的閑置和掉電模式，內(nèi)帶有看門狗電路，在不附加任何外圍電路的情況下，能實(shí)現(xiàn)大部分比較復(fù)雜的邏輯控制功能，對(duì)存儲(chǔ)容量要求不高的實(shí)際應(yīng)用，AT89S51確實(shí)是一種不可多得的高效能單片機(jī)。內(nèi)部原理圖如圖3。圖53．利用AT89S51計(jì)數(shù)AT98S51單片機(jī)共有兩個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，本頻率計(jì)就是利用它的定時(shí)器與計(jì)數(shù)器同時(shí)工作，外部輸入的脈沖在下降沿跳變時(shí)有效，進(jìn)行計(jì)數(shù)器加1，定時(shí)器定時(shí)一秒內(nèi)計(jì)數(shù)器所計(jì)的數(shù)就是外部輸入信號(hào)的頻率。頻率范圍選擇圖7100分頻電路圖8由于單片機(jī)計(jì)算頻率的范圍有限，必須切換調(diào)整在它的范圍內(nèi)，才能準(zhǔn)確的計(jì)算頻率，圖7就是控制是否經(jīng)過100分頻的電路，切換通過單片機(jī)控制完成。圖8是分頻電路:由于頻率高的時(shí)候，單片機(jī)不能直接讀取，所以要通過分頻電路進(jìn)行分頻后再送到單片機(jī)進(jìn)行計(jì)數(shù)。本分頻電路采用的是74LS390雙十進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)行分頻的。放大圖44．放大整形以在信號(hào)的輸入口加電壓放大。有時(shí)輸入的信號(hào)波形不是很好時(shí)，放大后也是失真的信號(hào)，這就會(huì)影響到所測(cè)信號(hào)的頻率，因此要經(jīng)過整形。5．LED顯示顯示部分采用8位共陽行數(shù)碼管進(jìn)行顯示，采用了74LS164作為數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)模塊，把8位數(shù)碼管串聯(lián)起來。只須SDA與SCL兩個(gè)口連到單片機(jī)的兩個(gè)端口，詳細(xì)數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路