函数信号发生器的设计与实现-(中期答辩) PPT课件

1 函数信号发生器的设计与实现中期答辩 开题报告人 指导老师 2 系统结构 对一个系统来说 系统结构的好坏是非常重要的 我本着实现所有要求的功能的基础上 简化系统结构 这样可以降低成本 也可以减少一些电路本身的干扰 对于本系统我采用了四个模块 即 键盘模块 控制模块 显示模块 正弦信号发生模块 各个模块之间的关系如下图 3 系统总框图 4 系统设计方案 方案一 利用单片机查询正弦表的方法来产生正弦信号 此方法的优点是电路简单 易实现程控 缺点是输出信号频率范围比较窄 而且输出信号的波形好坏和单片机查询的正弦表有密切关系 既在正弦波的一个周期内所查的正弦表次数越多 则正弦波的波形越好 但是单片机的负担也变大了 计算量将明显提高 则单片机的大部分资源被输出正弦波的工作所占用 5 系统设计方案 方案二 利用模拟电路知识中的振荡电路的方法来产生正弦信号 此方法的优点是输出信号频率范围比较宽 缺点是电路的抗干扰能力比较差 不易实现程控 当输出频率比较高时电路设计比较困难 6 系统设计方案 利用DDS技术来产生正弦信号 此方法的优点是输出信号的频率范围比较宽 电路比较简单 易于实现程控 缺点是DDS器件价格有点高 一般在一百元以上 而且多数是帖片元件 这对于焊接工艺要求比较高 由于DDS技术的发展 再加上生活水平的提高 本次设计我采用DDS技术 7 方案论证 按照系统功能要求 决定CPU模块采用AT89S52单片机 正弦信号产生模块采用AD8950 显示模块采用LCD 键盘模块采用8279和4 4键盘 系统除能确保实现要求的功能外 还可以方便地进行其它功能的扩展 正弦信号发生器系统设计方案框图如图2 1所示 正弦信号发生器系统硬件电路由单片机 AD9850 LCD显示电路和按键处理电路等组成 它的硬件电路如附录所示 8 设计方案框图 9 正弦信号发生器的基本原理 根据系统的功能要求 控制系统采用AT89S52单片机 正弦信号发生模块采用AD9850 AD9850是专业的正弦信号发生器件 通过单片机对AD9850的控制可以输出不同频率的正弦波 并且可以通过LCD显示频率值 以便于更好的实现人机界面 10 AT89S52的简介 单片微机 Single ChipMicrocomputer 简称为单片机 它在一块芯片上集中成了中央处理单元CPU 随机存储器RAM 只读存储器ROM 定时 计数和多功能输入 输出I O口 如并行口I O 串行口I O和转换A D等 就其组成而言 一块单片机就是一台计算机 其典型结构如图2 2所示 由于它具有体积小 功能强和价格便宜等优点 因而被广泛地应用于产品智能化和工业控制自动化上 11 单片机典型内部组成原理图 12 单片机特点 a 单片机体积小巧 使用灵活 成本低 易于真正产品化 组装各种智能式控制设备和仪器 能做到机电仪一体化 b 面向控制 能有针对性地解决各种从简单到复杂的各类控制任务 因而能获得最佳的性能价格比 c 抗干扰能力强 适应温度范围宽 在各种恶劣的环境下都能可靠的工作 这是其它微机集中无法比拟的 d 可以方便的实现多机 分布式的集散控制 使整个控制系统的效率大大地提高 e 单片机应用产品的研制周期短 所开发出来的样机就是以后批量生产的产品 可以避免不必要的二次开发过程 13 AT89S52引脚排列 14 AT89S52单片机具有如下特性 片内存储器包含8KB的Flash 可在线编程 擦写次数不少于1000次 具有256字节的片内RAM 具有可编程的32根I O口线 P0 P1 P2和P3口 具有3个可编程定时器T0 T1和T2 内含2个数据指针DPTR0和DPTR1 中断系统是具有8个中断源 6个中断矢量 2级优先权的中断结构 串行通信口是1个全双工的UART串行口 2种低功耗节电工作方式为空闲模式和掉电模式 具有3级程序锁定位 含有1个看门狗定时器 具有断电标志POF AT89S52的工作电压为4 0 5 5V 全静态工作模式为0 3MHz AT89S52 和0 16MHz AT89LS52 与MCS 51产品完全兼容 15 CPU系统 8位CPU 含布尔处理器 时钟电路 总线控制逻辑 16 存储器系统 8K的程序存储器 Flash 可外扩至64K 256的数据存储器 RAM 可再外扩64K 特殊功能寄存器SFR 17 I O口和其它功能单元 4个并行I O口 3个16位定时 计数器 1个全双工异步串行口 中断系统 8个中断源 2个优先级 18 AT89S52的时钟电路的接法 19 时钟信号 晶振周期为最小的时序单位 一个时钟周期包含2个晶振周期 一个机器周期包含12个晶荡周期或6个时钟周期 如本设计用的是12MHz的晶振频率 则机器周期为1 S 指令周期为1 4 S 每个机器周期中ALE信号有效两次 具有稳定的频率可以将基作为外部设备的时钟信号 所以ALE引脚的频率是单片机时钟频率的1 6 应注意的是 在对片外RAM进行读 写时 ALE信号会出现非周期现象 20 复位电路 在实际应用中 复位操作有两种基本形式 一种是上电复位 另一种是上电与按键均有的复位 21 开机复位后的状态 单片机的复位操作使单片机进入初始化状态 初始化后 程序计数器PC 0000H 所以程序从0000H地址单元开始执行 单片机启动后 片内RAM为随机值 运行中的复位操作不改变片内RAM的内容 特殊功能寄存器复位后的状态是确定的 P0 P3为FFH SP为07H SBUF不定 IP IE和PCON的有效位为0 其余的特殊功能寄存器的状态均为00H 相应的意义为 P0 P3 FFH 相当于各接口器已定入1 此时不但可用于输出 也可以用于入 SP 07H 堆栈指针指向片内RAM的07H单元 第一个入栈内容将定入08H单元 IP IE 和PCON的有效位为0 各中断源处于低优先级且均被关断 串行通信的波特率不加倍 PSW 00H 当前工作寄存器为0组 22 AT89S52的程序存储器配置 程序计数器PC是16位的计数器 所以能寻址64KB的程序存储器地址范围 允许用户程序调用或转向64KB的任何存储单元 地址范围为0000H FFFFH 但是AT89S52单片机内部只有4KB的存储单元 地址范围为0000H 0FFFH 当EA引脚为高电平时 CPU将首先访问内部存储器 当指令地址超过0FFFH时 自动片外ROM去取指令 接低电平时 接地 CPU只能访问外部程序存储器 23 程序存储器低端的一些地址被固定地用作特定的入口地址 0000H 单片机复位的入口地址 0003H 外部中断0的中断服务程序入口地址 000BH 定时 计数器0溢出中断服务程序入口地址 0013H 外部中断1的中断服务程序入口地址 001BH 定时 订数器1溢出中断服务程序入口地址 0023H 串行口接口的中断服务程序入口地址 002BH 定时 计数器2溢出或T2EX负跳变中断服务程序入口地