AT90S8515单片机设计的多功能波形发生器.doc

目目 录录 第一章第一章 绪绪 论论 1 1 1 波形发生器简介 1 1 2 论文概述 1 第二章第二章 任务与论证任务与论证 3 2 1 任务 3 2 2 基本思想 3 2 3 方案论证及比较 3 第三章第三章 电路设计与原理电路设计与原理 6 3 1 AT90S8515 单片机简介 6 3 2 DAC0832 的简介 9 3 3 键盘及显示的简介 15 3 4 本课题键盘与显示的设计方案 19 第四章第四章 总体电路设计总体电路设计 20 4 1 硬件电路设计图 20 4 2 部分软件设计流程图 24 4 3 整体软件设计流程图 26 结结 论论 28 致致 谢谢 29 参考文献参考文献 30 摘摘 要要 本文介绍了一种用AT90S8515单片机设计的多功能波形发生器 该 波形发生器以AT90S8515单片机为核心 FLASH存储器存储波形数据 通过键盘和LED二极管显示器进行人机交换选择波形和频率 数模转换 器DAC0832单极性输出电路应用运算放大器芯片把电流转化为电压波输 出 由DAC0832的Vref端输入来决定其输出波的幅度 将DAC接到示波 器上测出对应的波的频率 设定比较明显的整数如 1Hz 100Hz 1KHz 100KHz等频率选项 该多功能波形发生器只设计 产生方波 三角波 锯齿波 梯形波四种波形 该机操作简单 易于实 现 关键词关键词 AVR 单片机单片机 波形发生器波形发生器 FLASH 存储器存储器 DAC0832 单极单极 性输出电路性输出电路 ABSTRACT A kind of multifunctional waveform builder that bases on AT90S8515 single chip computer is introduced in this paper AT90S8515 single chip computer is the focus of the project The Flash ROM stores all of the waves data We can use keyboard and LED programs to select the different waves and the different frequencies DAC0832 single pole export changes the current to the voltage to output with the chip of operation amplifier DAC0832 Vref end import voltage value decides the export wave s scope value We connect DAC receives on the oscilloscope to measure the corresponding wave frequency This paper selects the quite obvious integer like 1Hz 100Hz 1KHz 100KHz and so on Waveform builder can create four kinds of waves the square wave the three cornered wave the toothed wave and the trapezoid wave The waveform builder is simple organizing and easy to realize Key words AVR single chip computer Waveform builder FLASH ROM DAC0832 single pole export 第一章第一章 绪绪 论论 1 1 波形发生器简介波形发生器简介 信号源有很多种 包括正弦波信号源 函数发生器 脉冲发生器 扫描发生器 任意波形发生器 合成信号源等 多功能波形发生器是信 号源的一种 它具有信号源所有的特点和要领 一般来讲多功能波形发 生器是一种特殊的信号源 综合具有其它信号源波形生成能力 因而适 合各种仿真实验的需要 1 波形发生器是使用最广的通用信号源 它能提供正弦波 锯齿波 方波 三角波 调变波等波形 有的还同时具有调制和扫频能力 众所 周知 在基础实验中 如大学电子实验室 科研机构研究实验室 工厂 开发实验室等 设计一种电路 需要验证其可靠性与稳定性 就需要 给它施加理想中的波形加以辨别 如我们可使用信号源的DC补偿功能 对固态电路控制DC的偏压电平 我们可对一个怀疑有故障的数字电路 利用信号源的方波输出作为数字电路的时钟 同时使用方波加DC补偿 产生有效的逻辑电平模拟输出 观察该电路的运行状况 而证实故障缺 陷的地方 总之利用任意波形发生器这方面的基础功能 能仿真基础 实验室所必须的信号 2 多功能波形发生器的设计思想各有千秋 有的以硬件为主 有的 以软件为主 还有的是软硬件结合使用 多功能波形发生器的区别主要 在于芯片的选择 算法的不同 以及软件语言的使用 1 2 论文概述论文概述 本文在借鉴前人成果的前提下 结合所涉猎的知识范围 本着提出 问题 分析问题 解决问题的原则 对该课题的理论与实物进行了详尽 的阐述 在文章的第二章 就课题的目的 要求加以说明 并分析各论 证方案 取长补短 确定出本文所使用的方法 思想明确 第三章中 对所涉及的元器件以图文结合的方式呈现出来 直观具体 并进一步分 析各元件所使用环境 确定本文的设计思路与方向 第四章主要是电路 的硬件说明 为清晰明了 文章将电路图分解成单元块 标注了相关引 脚 一目了然 论文的电路图依靠PROTEL完成 流程图使用Smart Draw完成 正是使用了简单易懂的画图工具 才使论文图文结合 更 加清晰具体 第二章第二章 任务与论证任务与论证 2 1 任务任务 该设计的目的是制作一个多功能波形发生器 该波形发生器能产生 梯形波 三角波 方波 锯齿波 其结构示意图如图 2 1 所示 其其它它输输入入装装置置 图 2 1 结构图 2 2 基本思想基本思想 1 具有产生梯形波 方波 三角波 锯齿波的功能 波形数据 存储在FLASH存储器中 2 输出单极性0 5V的波形 主要靠DAC0832的Vref输入口 的电压来定其输出幅度 并通过R 2R 8位D A接口电路来实现 3 频率 1Hz 200KHz 由改变输出采样点延时来实现周期频 率值的改变 4 由键盘键入选择的波形和频率 同时LED二极管显示该系统 所处的不同状态 2 3 方案论证及比较方案论证及比较 方案一 采用模拟分立元件或单片机压控函数发生器MAX038 可 产生正弦波 方波 三角波 通过调整外部元件可改变输出频率 但采 用模拟器件由于元件分散性太大 即使使用单片函数发生器 参数也与 外部元件有关 外接的电阻电容对参数影响很大 因而产生的频率稳定 度较差 精度低 抗干扰能力低 成本也高 而且灵活性较差 不能实 现任意波形以及波形运算输出等智能化的功能 3 方案二 采用锁相式频率合成方案 锁相式频率合成是将一个高稳 定度和高精确度的标准频率经过加减乘除的运算产生同样稳定度和精确 度的大量离散的技术 它在一定程度上解决了既要频率稳定精确 又要 频率在较大范围可变的矛盾 但频率受VCO可变频率范围的影响 高低 频率比不可能做得很高 而且只能产生方波或正弦波 不能满足任意波 形的要求 方案三 采用直接数字频率合成器 DDS 可用硬件或软件实现 即用累加器按频率要求对相应的相位增量进行累加 再以累加相位值作 为地址码 取存放于 ROM 中的波形数据 经 D A 转换 滤波既得所 需波形 方法简单 频率稳定度高 易于程控 如用软件实现 电路更 简单 但对 CPU 要求较高 且不易产生较高的频率 4 方案四 采用集成运算放大器LM741与分立晶体管差分放大器构成 函数波形发生器 先通过比较器产生方波 再将方波通过积分器产生三 角波 然后由三角波通过差分放大器产生正弦波 优点在于电路结构经 典 技术资料齐全 缺点在于该方案需要大量的分立元件 使系统产生 的波形稳定性差 可靠性低 方案五 采用由低线性误差单片集成函数发生器ICL8038通过单片 机控制D A输出电压控制 VCO 频率产生波形 ICL8038工作在 0 001Hz至300KHz 可同时输出方波 三角波和正弦波 稳定性好 正 弦波失真度在1 以内 只需接少量的外围元件 扩展功能强大 可实现 扫频输出功能 借助外部电路可实现更多功能 方案六 采用单片机系统由软件实现方波 三角波 正弦波 锯齿 波等波形信号 采用此方案对所产生的波形频率等指标的调节可以由软 件实现 精确度高 并可随时增加波形程序 外围结构电路少 电路器 件之间的干扰减少 输出稳定 可靠性高 成本低 易于实现 5 本设计是多功能波形发生器的研究 基于方案六灵活 方便的优点 结合AT90S8515芯片的功耗低 超小型 功能完整 可靠性高的优良性 能 AT90S8515 I O口的强大驱动能力以及系统的超强处理能力 我准 备在本次设计中采用方案六 以单片机为载体 即以AT90S8515芯片为 核心 软件编程实现波形 第三章第三章 电路设计与原理电路设计与原理 3 1 AT90S8515 单片机简介单片机简介 AT90S8515是波形发生器的核心器件 AVR高速嵌入式单片机的高 速体现在该系列单片机通过在单一时钟周期内执行功能强大的指令 每 MHZ可实现1MIPS的处理能力 AT90S8515的引脚图如图3 1所示 原 理方框图如图3 2所示 AT90S8518引脚和MCS 51系列单片机的引脚兼 容 仅复位电平不同 AVR低电平复位 MCS 51高电平复位 这给用 AVR单片机替代MCS 51单片机硬件电路带来方便 6 3 1 1 引脚说明引脚说明 AT90S8515的引脚与MCS 51系列单片机8X51 8X52的引脚兼容 仅复位电平不同 AVR低电平复位 MCS 51高电平复位 这给用AVR 单片机替代MCS 51单片机硬件电路带来方便 如图3 2是AT90S8515单 片机方框图 Vcc Vcc为供电引脚 连接到正电源 GND GND为接地引脚 连接到电源地 A口 PA7 PA0 A口为一个8位双向I O口 每一引脚内部都有 上拉电阻 A输出口的缓冲器可以吸收20mA的电流 因而能直接驱动 LED显示器 当A口被用于输入且内部上拉电阻被触发时 如果外部被 拉低 则会输出电流 当使用外部SRAM时 A口作为复用的地址 数据 和输入 输出口 B口 PB7 PB0 B口为一个8位双向I O口 每一引脚内部都有 上拉电阻 B口的输出缓冲器可以吸收20mA的电流 当B口被用于输入 且内部上拉电阻被触发时 如果外部被拉低 则会输出电流 B口也提 供后面列出的AT90系列单片机许多特殊功能 C口 PC7 PC0 C口为一个8位双向I O口 每一引脚内部都有 上拉电阻 C口的输出缓冲器可以吸收20mA的电流 当C口被用于输入 且内部上拉电阻被触发时 如果外部被拉低 则会输出电流 当使用外 部SRAM时 C口作为地址输出 D口 PD7 PD0 D口为带有内部拉高的8位双向I O口 D口的 输出缓冲器可以吸收20mA的电流 当D口被用于输入且内部上拉电阻 被触发时 如果外部拉低 则会输出电流 D口也提供后面列出的AT90 系列单片机许多特殊功能 为复位输入 当晶振运行时 引脚上一个两周期RESETRESET 的低电平可对器件进行复位 XTAL1 XTAL1为晶振反相放大器的输入端和内部时钟操作电路 的输入端 XTAL2 XTAL2为晶振反相放大器的输出端 ICP ICP是定时器 计数器1的输出捕获功能的输入引脚 OC1B OC1B是定时器 计数器1的输出比较功能B的输出引脚 ALE ALE是使用外部存储器时的地址锁存器触发端 ALE选通门 被用于在第一个访问周期中将低位地址锁存到地址锁存器中 而 PD0 PD7在第二个访问周期中被用作传送数据 7 AT90S8515的引脚图 图 3 1 AT90S8515 的引脚图 图3 2 AT90S8515单片机原理方框图 3 1 2 AVR Studio 调试窗口调试窗口 图3 3为AVR Studio调试窗口 它在程序调试仿真中都会被用到 图3 3 AVR Studio调试窗口 3 2 DAC0832 的简介的简介 模拟量输出通道的作用是将经智能仪器处理后的数据转换成模拟量 送出 它是许多智能设备 例如 X Y 绘图仪 电平记录仪 波形发生 器等 的重要组成部分 模拟量输出通道一般有 D A 转换器 多路模 拟开关 采样 保持器等组成 D A 转换器是由电阻网络 开关及基准 电源等部分组成 目前基本都已集成于一块芯片上 为了便于接口 有 些 D A 芯片内还含有锁存器 D A 转换器的组成原理有多种 采用最 多的是 R 2R 梯形网络 D A 转换器 图 3 4 显示了一个 4 位 D A 转换 器的原理图 8 图3 4 R 2R梯形网络D A转换器原理 由图3 4可见 D A转换器电阻网络中电阻的规格仅为R 2R两种 UR为基准电压 它可由内电子开关S3 S2 S1 S0在二进制码 D D3D2D1D0的控制下分别控制4个支路 并使电流各自进入 A3 A2 A1 A0 4个节点 这种网络的特点是 任何一个节点的三 个分支的等效电阻都是2R 因此由任一个分支流进节点的电流都为 I UR 3R 并且I将在节点处被平分为相等的两个部分 经另外两个分支 流出 8 现假定数字输入D 0001 即S0被接通 S1 S2 S3断开 如 图所示状态 则基准UR经开关S0流入支路所产生的电流为I UR 3R 此电流经过A0 A1 A2 A3等4个节点 经4次平分而得1 16 I注入 运算电路 以便将电流信号转换为电压信号 设反馈电阻Rfb 3R 则运 算放大器输出端产生的电压 U0 I 16 3R 1 16 UR 3R 3R 1 24 UR 3 1 根据叠加原理 可以得出D为任意数时四位D A转换器的总输出电 压 U0 UR 24 23 D3 22 D2 21 D1 20 D0 UR 24 D 3 2 当UR为正时 D A转换器输出U0为负 反之为正 9 3 2 1 DAC0832 的特性的特性 美国国家半导体公司的DAC0832芯片是具有两个输入数据寄存器的 8位DAC 它能直接与MCS 51单片机相连接 其主要特性如下 分辨率8位 电流输出 稳定时间为1 s 可双缓冲 单缓冲或直接 数字输入 只需在满量程下调整其线性度 单一电源供电 5V 15V 3 2 2 DAC0832 的引脚及逻辑结构的引脚及逻辑结构 图3 5为DAC0832的引脚 DAC0832由8位输入寄存器 8位DAC寄 存器 8位D A转换电路所构成 图3 6为DAC0832的逻辑结构图 图3 5 DAC0832的引脚图 图3 6 DAC0832的逻辑结构 DI0 DI7 数据输入线 ILE 数据允许锁存信号 高电平有效 输入寄存器选择信号 低电平有效 为输入寄存器的写CS1WR 选通信号 输入寄存器的锁存信号由ILE 的逻辑组合产1LECS1WR 生 当ILE为高电平 为低电平 输入负脉冲时 在产生正CS1WR1LE 脉冲 为高电平时 输入锁存器的状态随预数据输入线的状态变化 的负跳变将输入数据上的信息打入输入寄存器 1LE 数据传送信号 低电平有效 为DAC寄存器的写选XFER2WR 通信号 DAC寄存器的锁存信号 由 的逻辑组合产2LEXFER2WR 生 当为低电平 输入复脉冲 则在产生正脉冲 XFER2WR2LE 为低电平时 DAC寄存器的输出和输入寄存器的状态一致 2LE 负跳变将输入寄存器的内容打入DAC寄存器 2LE VREF 基准电源输入引脚 Rfb 反馈信号输入引脚 反馈电阻在芯片内部 IOUT1 IOUT2 电流输入引脚 电流IOUT1和IOUT2的和为常数 IOUT1 IOUT2随DAC寄存器的内容线性变化 Vcc 电源输入引脚 AGND 模拟信号地 DGND 数字信号地 3 2 3 DAC0832 的输出电路的输出电路 DAC0832是电流输出型 在单片机应用系统中 通常需要电压信号 电流信号到电压信号的转换可由运算放大器实现 原理如图3 7所示 图3 7 DAC0832的电压输出电路 D A转换器的数字量输入端可以分为 不含数据锁存器 含单个数 据锁存器 含双数据锁存器三种情况 第一种与微机接口时一定要外加 数据锁存器 以便维持D A转换输出稳定 后两种与微机接口时可以不 外加数据锁存器 第三种可用与多个D A转换器同时转换的场合 10 D A转换器的输出电路有单极性和双极性之分 图3 8 a 所示的电 路是将一个8位D A转换器连接成单极性输出方式的电路 其输出输入 关系式为Uout Vref 28 D 即输出为全正或为全负 其数字量与模拟量 的关系如图3 8 b 所示 图3 8 D A转换器单极性输出电路 在实际使用中 有时还需要双极性输出 如输出为 5V 5V 10V 10V 图3 9给出了将D A芯片连接成双极性输出的电路图 其电 路原理是 基准电压Vref经R1向A2提供一个偏流I1 A1的输出U1经R2向 A2提供偏流I2 因此运算放大器的输入为偏流I1 I2之代数和 由于R1与 R2的比值为2 1 因此 输出电压Vout与基准电压Vref及A1输出电压U1的 关系为 Uout 2U1 Vref 其数字量与模拟量的关系如图3 9 b 所示 图3 9 D A转换器双极性输出电路 在与微处理器接口时 DAC0832可以采用双缓冲方式 双级输入锁 存 也可以采用单缓冲方式 只用一级输入锁存 另一级始终直通 或者接成全直通的形式 再外加锁存器与微机接口 因此 这种D A转 换器使用非常灵活方便 11 图3 10给出了DAC0832与AVR AT90S8515单片机连接的接口方式 即直通式接口电路 这种接口方式中 DAC0832按双极性输出方式连接 使用了两个运算放大器 具体型号不限 选用 A741 LF353等均可 图 3 10 DAC0832 直通式接口电路 3 3 键盘及显示的简介键盘及显示的简介 人机交互单元是计算机与用户之间实现信息流通的一个重要渠道 键盘及显示是人机交互的重要组成部分 3 3 1 键盘简介键盘简介 键盘是计算机系统中最常用的输入设备 用户可以通过它向计算机 输入指令和数据 智能仪器普遍使用由多个按键组合在一起而构成的按 键式键盘 计算机系统中的键盘按其连接方式的不同 可以分为矩阵式 键盘和非矩阵式键盘 12 其中非矩阵式键盘的结构简单 使用方便 但 占用较多的I O口 因此适用于按键个数较少的场合 矩阵式键盘的编 程较为复杂 但为减少I O的占用 在按键个数较少时 使用该方式 独立式键盘即非矩阵式键盘 其结构特点是一键一线 即每一个按键单 独占有一条检测线与主机相连 如图3 11中的上拉电阻保证按键断开时 检测线上有稳定的高电平 从而很容易地识别出被按下的键 这种连接 方式的特点是键盘结构简单 各线相互独立 所以按键识别容易 按键 可分为单义键和多义键 单义键即一键一义 主要适于功能比较简单的 仪器系统 多义键即一键具有两个或两个以上的含义 适用于功能比较 复杂的仪器 13 图3 11 独立式键盘 直接分析法就是根据当前按键的键值 把控制直接分支到相应处理 程序的入口 图3 12显示了用直接分析法设计的键盘分析程序的典型结 构 图3 12 直接分析法设计的键盘分析程序的典型结构 3 3 2 键盘的工作方式键盘的工作方式 智能仪器中 CPU 对键盘进行扫描时 要兼顾两方面的问题 一是 要及时 以保证对用户每一次按键都能做出响应 二是扫描不能占用过 多的时间 键盘有三种工作方式 编程扫描方式 中断工作方式和定时 扫描方式 14 N Y N Y Y N 图 3 13 非矩阵键盘的查询流程 键盘处理程序通常采用查询方法来实现按键的识别 这时 CPU 只 要一有空闲就调用按键扫描程序 查询键盘 识别键值 并予以处理 非矩阵键盘的查询流程如图 3 13 所示 键盘输入信息的流程包括 a 要判断是否有键按下 b 确定按下是哪个键 c 等待按键释放 d 返回键值 e 按键消抖处理 3 3 3 键消抖及消除键消抖及消除 键盘按键一般都采用触点式按键开关 当按键被按下或释放时 按 键触点的弹性会产生一种抖动现象 即当按键按下时 触点不会迅速可 靠地接通 当按键释放时 触点也不会立即断开 而是经过一段时间的 抖动才能稳定下来 抖动时间视按键材料的不同一般在 5ms 10ms 之间 键抖动可能导致计算机将一次按键操作识别为多次按键 为克服这 种由键盘抖动所致的误判 常采用硬件电路消除法和软件电路消除法 即当判定按键按下时 用软件延时 10ms 20ms 等待按键稳定后重新再 判断一次 以躲过触点抖动期 3 3 4 LED 显示器显示器 LED 即发光二极管 是一种由某些特殊的半导体材料制作成的 PN 结 由于参杂浓度较高 当正向偏置时 会产生大量的电子 空穴复合 电子和空穴相互结合并释放出能量 把多余的能释放变成光能 从而辐 射出光芒 发光二极管通常只能发出红色光或黄色光 要想获得白色光 还必须制造出能发出蓝光的发光二极管 这样 红 黄 蓝三种光 混 合 后 就产生出白光 如图 3 14 为绿红黄蓝四色发光二极管 LED 的正向工作压降一般为 1 2 2 6V 发光工作电流在 5mA 20mA 发光 强度基本上与正向电流成正比 故电路须串联适当的限流电阻 LED 显示器有单个 七段和点阵等几种类型 单个 LED 显示器常 用于仪器的状态显示之用 LED 显示器的接口电路中 当输出端为低 电平时 LED 显示器正向导通并发亮 反之则熄灭 图 3 14 发光二极管 3 4 本课题键盘与显示的设计方案本课题键盘与显示的设计方案 本实验要求频率为 1 200KHz 所以需要有键盘输入频率 又因为 键数比较少 因此使用非矩阵式键盘 且使用单义键 键盘采用软件去 抖方式 键盘工作方式使用编程扫描方式 不断对系统进行扫描 同时 要有显示器显示所选频率和所选波形 这里使用发光二极管 简单明了 方便快捷 一目了然 第四章第四章 总体电路设计总体电路设计 4 1 硬件电路设计图硬件电路设计图 图4 1 a 主机电路图 如上图4 1 a 所示是该电路的核心部分 控制部分使用 AT90S8515芯片 接有复位电路和晶振电路 主机电路使用8MHz晶振 图4 1 b 键盘电路图 上图4 1 b 所示是键盘图 其中用于频率选择的四个键盘接到A口低 四位 用于波形选择的四个键盘接到D口高四位 图4 1 c 显示电路图 上图4 1 c 所示是显示图 接到C口 分别显示所选频率和波形 图4 1 d 数模转换器电路图 如图4 1所示为总体多功能波形发生器的设计电路图 本方案的要求是 设定用八个键 1 2 3 4 5 6 7 8 工作过程为 该设计设定四个频率键 1 按下 表示1Hz 相应的发光二极管亮 2 按下 表示100Hz 相应的发光二极管亮 3 按下 表示1KHz 相应 的发光二极管亮 4 按下 表示100KHz 相应的发光二极管亮 该设计设定四个波形键 5 按下表示梯形波 相应的发光二极管亮 6 按下表示三角波 相应的发光二极管亮 7 按下表示方波 相应的发 光二极管亮 8 按下表示锯齿波 相应的发光二极管亮 该波形发生器是以 AT90S8515 主机中端口 A 的低四位 PA0 PA3 和端口 B 的高四位作为函数数据输出端 在这里 我只设定了固定的四 个频率 分别为 1Hz 100Hz 1KHz 100KHz 则端口 D 的高四位键 分别代表以上频率 当某频率选择键按下 即选定了相应频率 另外 端口 A 的低四位 PA0 PA3 是波形选择输入端 有 0H FH 共 16 种波 形可供选择 但这里只是编写了方波 正三角波 锯齿波 梯形波四种 波形 因此只使用了非矩阵式键盘 简单地设定当有其中一个键按下时 即有一种波形被选定 这里设定主机端口 C 的八位 PC0 PC7 作为输出 端口 设计中使用了简单的发光二极管 当有频率选定时 C 端口的高 四位中对应的键产生低电平 则发光二极管亮 当有波形被选定时 C 端口的低四位对应的键产生低电平 相应的发光二极管亮 设计设置系统时钟为 8MHz 因为主机 AT90S8515 为低电平复位 这里使用了典型的 AT90 复位电路方式 电路中 B 端口输出波形 端 口 B 的数据共计 00H FFH 共 256 组 最大为 255H 最小为 00H 经由 R 2R 的 DAC0832 转换成模拟电压输出波形 若要精确转换 R 2R 电阻 需要精度高且温度系数小 注意 AVR 的供电电源要独立且稳 定 一般使用专用 D A 如 DAC0832 转换电路 后接运算放大器将电 流转换成电压 再接到示波器上进行观测即可 图 4 2 是该设计的硬件 实物图 图 4 2 硬件实物图 4 24 2 部分软件设计流程图部分软件设计流程图 key1 0 x10 key1 key1 0 x20 key1 0 x40 i 5 i 500000 i 5000 i 500 N Y Y Y N N 图 4 3 频率选择流程 如图 4 3 读取低四位值 判断是哪个键被按下 不同的键赋不同 的参数值 按参数值判断频率的选择 key2 0 x01 key2 key2 0 x02 key2 0 x04 a 4 a 1 a 2 a 3 Y Y Y N N N 图 4 4 波形选择流程 如图 4 4 读取低四位值 判断是哪个键被按下 不同的键赋不同 的参数值 按参数值判断波形的选择 4 34 3 整体软件设计流程图整体软件设计流程图 D A I O 图4 5 多波形发生器的软件流程图 软件流程如图 4 5 整体流程思想如下 初始化输入端口 A 和 D 口 输出端口 B 和 C 口 设置开中断 设置所使用参数 该设计中键盘的 工作方式为循环扫描 CPU 一有空闲就调用键盘扫描程序 查询键盘 其中包括键盘去抖动程序 当没有键按下时 继续执行循环扫描程序 当有键按下时 读 PD 口高四位 判定是哪个频率键按下 带回相应频 率设定值 继续再读 PA 口低四位 判定选择哪个波形 带回相应波形 代码 判定读值后 调用子函数 并以参数的形式 将波形和频率代入 函数 然后将波形从 PB 口输出 与此同时 从 C 口输出 A 口低四位和 D 口高四位电平 低电平使相应的发光二极管亮 以显示所选波形与频 率 该设计的输入与输出简单方便 充分利用了 AT90S8515 单片机各 端口 结结 论论 本多功能波形发生器是基于AVR单片机 AT90S8515 设计的多功 能波形发生器 主要功能是产生很宽的频率范围的周期波 每种波都有 FFFH种频率输 而且还能拓展波形存储 用户可按同样的编程方式来 加编波形 波形幅度值完全由DAC0832的Vref端的输入电压值来决定 而且真正充分利用了AT90S8515的I O口的强外部驱动能力 输出数据 直接从PB口送到DAC0832输入口 DAC0832采用直通式的连接方式 实时响应输出 另外该设计还存在一定的局限性 键盘的设计只以简便为主而忽视 了器件的扩展空间 显示部分也较为简易 不能显示其他波形频率 软件编程方面也仅编辑了固定几个频率的程序 其中不同频率的延 迟时间是预先计算好的 而不是经程序计算出来的 这是论文中的不足 之处 实际上 延迟时间完全可以经公式计算出 以参数形式赋值给延 迟时间 这样就实现了频率的可调 波形的种类也较