毕业设计-基于at89s51单片机的低频数字信号发生器的设计

设计（论文）专用纸第1页核准通过，归档资料。未经允许，请勿外传低频数字信号发生器的设计学校昆明理工大学9JWKFFWVGTYMJG正弦表写入内部RAM6DH7FHMOVR0,6DHLOOPCLRAMOVCA,ADPTRMOVR0,AINCDPTRINCR0CJNER0,80H,LOOPMOVDPTR,7FFFH设置D/A转换器的端口地址MOVR0,6DH设置正弦表指针LOOP1MOVA,R0查表MOVXDPTR,AD/A转换ACALLDELAY延时，等待转换结束DECR0正弦表位移量增量CJNER0,6DH,LOOP1第一象限输出完设计（论文）专用纸第25页LOOP2MOVA,R0查表MOVXDPTR,AD/A转换ACALLDELAY延时，等待转换结束DECR0正弦表位移量减量CJNER0,6DH,LOOP2第二象限输出完LOOP3MOVA,R0查表CPLA表值取反MOVXDPTR,AD/A转换ACALLDELAY延时，等待转换结束INCR0正弦表位移量增量CJNER0,7FH,LOOP3第三象限输出完LOOP4MOVA,R0查表CPLA表值取反MOVXDPTR,AD/A转换ACALLDELAY延时，等待转换结束DECR0正弦表位移量减量CJNER0,6DH,LOOP4第四象限输出完SJMPLOOP1DELAYMOVR7,200延时50MSDEL1MOVR6,123NOPDEL2JNZR6,DEL2DJNZR7,DEL1RETSINTABDB80H,83H,86H,89H,8DH,90H,93H,96H设计（论文）专用纸第26页DB99H,9CH,9FH,0A2H,0A5H,0A8H,0ABH,0AEHDB0B1H,0B4H,0B7H,0BAH,0BCH,0BFH,0C2H,0C5HDB0C7H,0CAH,0CCH,0CFH,0D1H,0D4H,0D6H,0D8HDB0DAH,0DDH,0DFH,0E1H,0E3H,0E5H,0E7H,0E9HDB0EAH,0ECH,0EEH,0EFH,0F1H,0F2H,0F4H,0F5HDB0F6H,0F7H,0F8H,0F9H,0FAH,0FBH,0FCH,0FDHDB0FDH,0FEH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFHDB0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FEH,0FDHDB0FDH,0FCH,0FBH,0FAH,0F9H,0F8H,0F7H,0F6HDB0F5H,0F4H,0F2H,0F1H,0EFH,0EEH,0ECH,0EAHDB0E9H,0E7H,0E5H,0E3H,0E1H,0DEH,0DDH,0DAHDB0D8H,0D6H,0D4H,0D1H,0CFH,0CCH,0CAH,0C7HDB0C5H,0C2H,0BFH,0BCH,0BAH,0B7H,0B4H,0B1HDB0AEH,0ABH,0A8H,0A5H,0A2H,9FH,9CH,99HDB96H,93H,90H,8DH,89H,86H,83H,80HDB80H,7CH,79H,78H,72H,6FH,6CH,69HDB66H,63H,60H,5DH,5AH,57H,55H,51HDB4EH,4CH,48H,45H,43H,40H,3DH,3AHDB38H,35H,33H,30H,2EH,2BH,29H,27HDB25H,22H,20H,1EH,1CH,1AH,18H,16HDB15H,13H,11H,10H,0EH,0DH,0BH,0AHDB09H,08H,07H,06H,05H,04H,03H,02HDB02H,01H,00H,00H,00H,00H,00H,00HDB00H,00H,00H,00H,00H,00H,01H,02HDB02H,03H,04H,05H,06H,07H,08H,09HDB0AH,0BH,0DH,0EH,10H,11H,13H,15H设计（论文）专用纸第27页DB16H,18H,1AH,1CH,1EH,20H,22H,25HDB27H,29H,2BH,2EH,30H,33H,35H,38HDB3AH,3DH,40H,43H,45H,48H,4CH,4EHDB51H,55H,57H,5AH,5DH,60H,63H,66HDB69H,6CH,6FH,72H,76H,79H,7CH,80HEND因为正弦波的波形没有规律的变化，所以，正弦波的产生主要是通过对正弦波四个象限的电压值取点采样，将数据输入表格，当要求输出正弦波的时候，查表输出。43本章小结本章主要介绍了系统的软件解决方案，详细给出了对课题的理解和解决思路。对整体软件进行了分模块阐述，对大部分内容附加了流程图加以详解。设计（论文）专用纸第28页第5章系统的安装与调试51系统设计的安装与调试设计是最终要投入实际应用的，因此，整个设计的安装、调试便是设计的重要环节。系统的调试分为硬件焊接和软件调试。硬件焊接是整个调试的基础，而软件调试又是系统是否正常工作的核心内容。因此，这两部分调试要按照严格的顺序，并要有严格认真的态度来对待。52系统的各部分调试521系统硬件调试硬件的调试要从硬件电路焊接开始，硬件电路的焊接也是整个调试过程的基础。在硬件焊接之前，我们仔细检查了根据自己的电路图所需要的各个元件，核对其型号和数值，以免出现错焊的现象。每一个元器件，都用万用表测试过后再使用，以保证其工作在正常状态。在检查之后，尽量按照电路模块摆放各元件，使电路美观，并且为各部分留出充裕的空间，这样会为电路的调试和检查电路提供很大的方便。在这些准备工作做好后，开始焊接电路。焊接的时候是一部分一部分的焊上去，一个模块一个模块的焊，焊完之后要仔细检查电路的焊接情况，用万用表检查电路是否有短路现象，尤其是电源和地之间的短路现象，如果短路现象没有被发现的话，将导致整个系统的非正常工作，甚至是系统崩溃，还有可能烧坏电源出现危险。检查无误后，可以用仿真器来将相应部分的程序部分在电路上进行仿真，这样可以检查电路的工作情况，也是分级调试的重要方法。在本设计调试的初级阶段，首先要设计（论文）专用纸第29页确定单片机的最小系统可以正常工作，这是随后进行一切调试过程的基础。随后编写一些简单的程序，验证键盘操作部分和显示部分可以正常工作。在调试过程中，当确认电路焊接好后，要将单片机插在插座上，通电，然后用示波器看其晶体振荡器两端是否有方波产生。如果出现方波，则表示晶体振荡器完好。之后还要测量单片机的30引脚，看它是否也会输出方波，并且其输出频率是晶体振荡器的1/6。这些工作都是保证单片机能够正常工作的前提。522系统软件调试系统的软件相当于系统的内脏和灵魂，软件的正确编写是系统能否按要求工作的前提。由于我对软件知识的缺乏，所以最初的软件调试出现了很多困难。在对程序指令及运行时序的了解之后，程序完成的比较顺利。在软件编写的开始，我先画了软件的流程图，然后按照程序流程图来编写相应的子程序，使程序易于理解和更正。程序的编写要层次分明，尽量减少复杂多变的跳转指令，因为伴随着跳转指令的增加，系统执行指令的时序常常出现错乱，并且经常出现逻辑错误。在发现这个问题之后，尽量运用一些可重复调用的子程序，尽量避免程序的错乱。在显示模块的调试中，首先测量数码管是否有坏段，在编写最简单的程序验证其是不是可以工作。并确认数码管不亮的地方不是由软件及其他电路引起的故障。观察显示是否正常单片机与D/A的转化、波形产生部分的程序调试比较复杂。这部分的仿真调试主要是查看波形产生程序的工作是否正常，还有监视数据输出端口，也就是P0口是数据是否变化。对两片D/A的选通信号也是重要的监视对象。53在调试过程中遇到的问题在调试显示部分电路的时候，刚开始，烧录好程序之后，给电路通电，发现数码管工作状态很不正常，有的亮有的不亮，而且很不稳定。仔细检查之后，有几处的焊接不很结实，出现了虚焊的现象，还有晶振也没有焊好，当修改好这部分之后，显示部分和按键部分都可以正常工作。设计（论文）专用纸第30页通过对这两个故障的排查，总结出电路短路和虚焊是调试中的最大问题，所以在今后的调试中都要仔细排查这一问题。在波形产生模块的调试中，发现D/A始终没有数据。根据这个现象，仔细检查了软件的编写。问题出在没有向该口送数据，原来的程序指令是向D/A的地址里送数据，这种方法我也是第一次使用，结果不能实现。在此情况下我更改了指令，直接向P0口送数据，结果P0口开始按要求传送数据，故障解决。由此问题我学到了关于编程的解决问题，指令也许没有错，但是在特定的功能上有些指令是不能替代的，也必须多加调试才能解决。调试的过程中，当信号不能正常输出时，很难判断问题出在哪里。这个时候，将软件仿真暂停，然后可以用万用表测量由单片机输出给D/A转换器各位的电平，也可以测量D/A转换器的输出管脚，看输出的电平是否符合理论要求。用这种方法可以检测到具体是哪个电路出了问题，是检查电路的一个好方法。在实际接收波形信号时，发现频率总是和要求有一定差距。分析其原因是计数器的定时完成的频率控制只是一个近似值。尽管可以从理论上计算出两个频率点的时间间隔，但有时候这个时间间隔用计数器来定时的话，所要求计数并不是一个正数，所以无法达到准确。随着频率的增大，这种影响也就越突出。系统延时和程序执行周期对频率都有一定影响，这些问题的存在使频率点计算十分复杂，在今后的设计中都要着重注意，要把程序的执行周期对频率的影响认真考虑一下。54本章小结本章主要介绍了整个系统的实现过程。包括硬件电路的焊接、调试过程和发现问题、解决问题的过程。并提出了一些对课题的更深理解和对今后提出了一些注意事项。设计（论文）专用纸第31页结论本次的毕业设计运用了AT89S51单片机和DAC0832数模转换器组成了低频信号发生器。AT89S51的功能强、体积小、价格低和高可靠性的特点，以及DAC0832灵活使用和高精度的特点，使得本次设计具有低成本、高可靠性、灵活方便的特点。本次设计成功的产生了正弦波、三角波和方波。在教学实验中可以得到广泛的应用。然而在实际中我们能够产生的波形远远不只这三种，只要增加相应的波形程序便可以产生所要的波形。也可以增加一些程序使得信号的相位可调，这也是本次设计的一大特点。由于实现方法比较简单，并且所用单片机I/O接口比较少，可以按用户需要增加一些其他功能。本次设计的信号频率都是在低频段，由于设计中只需考虑设计要求，频率范围做的不是很大。其主要限制因素是信号的采样点的多少和所用晶体振荡器的频率选择。当然，编程的简要程度也会影响系统的最大输出频率。在今后的设计中可以根据自己的需要选择合适的各因素组合，选择最适合自己的采样率，这样才可以达到满足失真度和频带宽度两者兼顾的目的。今后如果设计的话，应该在合理的采样率下工夫，并且尽量压缩编程命令语句，使得指令所耗费的时间减少。这样可以提高计数器计时的精度。在设计中我们也看到，由于采用计数器来控制频率，所产生的频率在大多数情况下不能完好的等于所要频率，只是一个近似值。而且频率越大、失真也就越大。而且程序的精简度对信号的频率控制影响也逐渐增大。这些问题都是可以随着设计经验的增加而逐渐得到较好的解决，但却是不可避免的。设计（论文）专用纸第32页总结与体会这次的毕业设计，是大学以来我所接触的最为系统最为规范的设计，时间的跨度也比较大。从一开始的查找资料、确定最终设计方案，到最后的整体电路调试，每一个过程，每一个细节都是认真仔细的走过来的，最终我的设计结果虽然没有完全的满足是设计要求，但是，也成功实现了部分功能。在本设计中，硬件部分遇到的最大的困难就是电路杂乱，最终做成的成品电路很不美观，但是实用价值没有因此而降低，在软件程序的编写方面，波形产生部分的数值要经过详细的计算才，这样会提高输出波形的精度。本次设计的过程中我碰到很多的困难，但是在指导老师详细的指导下，那些拦路虎被我一个个的解决，对于我来说，是一个很好的提升机会。在此过程中，我学到了很多东西，对我自己解决问题分析问题的能力也是一个新的挑战。设计（论文）专用纸第33页致谢本次设计的成功完成，首先要感谢电子教研室的全体老师，没有他们的帮助和指导，设计是难以完成的。感谢XXX老师老师对我本次设计的细心指导和督促，对我的设计给予了很大的帮助。在实验中给予了我很多方法和思路，对我有很大的启发。感谢胡老师对本次设计的支持和帮助，使得本次设计顺利完成。同样感谢我身边的同学们，在与他们的讨论中，找到了许多问题的解决方法也少走了很多弯路。再次感谢所有对本次设计有过帮助的单位和个人，真心地祝福你们设计（论文）专用纸第34页参考文献1徐科军主编传感器与检测技术北京电子工业出版社，200492李光飞,楼然苗等编著单片机课程实例指导北京北京航空航天大学出版社，200493胡健主编单片机原理及接口技术实践教程北京机械工业出版社，200484马忠梅,籍顺心等单片机的C语言应用程序设计北京北京航空航天大学出版社,199915徐爱钧,彭秀华单片机高级语言C51应用程序设计北京电子工业出版社,199866张迎新单片微型计算机原理、应用以及接口技术（第2版）北京国防工业出版社20047苏平单片几原理与接口技术北京电子工业出版社20038张李勇,陈朗,张飞舟基于8051单片机的双通道波形发生器的设计与实现J计算机工程与应用，2004089高明卿，柴钰，宋先文，刘开求一种单片机可控多功能波形发生器的设计J西安科技学院学报，20040210陈传伟，汲晓鸥单片机智能化波形发生器J仪表技术与传感器，20011011赵建领51系列单片机开发宝典北京电子工业出版社12蒋延彪单片机原理及应用M重庆重庆大学出版社13张淑清单片微型计算机接口技术及应用M北京国防工业出版社14潘新民，王燕芳微型计算机控制技术北京电子工业出版社15阎石数字电子技术基础M北京高等教育出版社16LUTIELIANGANDQIUYULIN,“ANOVELMEMORYCOMPRESSALGORITHMFORARBITRARYWAVEFORMGENERATOR“CHINESEJOURNALOFSEMICONDUCTORS,VOL21,NO11设计（论文）专用纸第35页附一英文翻译ANAPPROACHTOTHESINGLECHIPARBITRARYWAVEFORMGENERATORAWGLUTIELIANGANDQIUYULINTHEMICROELECTRONICSRDACCONVERTSTHEDIGITALAMPLITUDEFROMWLTINTOANALOGWAVEFORMASADDSSYSTEMISAQUANTIZEDSAMPLEDSYSTEM,THENOISES设计（论文）专用纸第36页QUANTIZATIONNOISEANDALIASINGINTHEDACOUTPUTMUSTBEFILTERDBYALPFTHEADVANTAGESOFDDSSYSTEMSINCLUDEFASTSWITCHINGTIME,SMOOTHINGFREQUENCYTRANSITIONS,VERYFINEOUTPUTFREQUENCYRESOLUTIONF/2“ANDVERYLOWPHASEJITTERAGREATCHALLENGETOBUILDASINGLECHIPAWGISHOWTOREDUCETHEWLTVOLUMEWITHOUTAFFECTINGTHESYSTEMPERFORMANCEA12BITSDDSSYSTEMNEEDS214OR2WORDSMEMORYFORTHESTORAGEOFASINEWAVEASANAWGISOFTENNEEDEDTOSYNTHESISMORECOMPLEXWAVEFORMSTHANSINUSOID,ITISTYPICALLYEQUIPPEDOVERSEVERALMEGAWORDSRAMSFORITSWLTFORANINSTANCE,INCHASESCIENTIFICCOMPANYSAWG1200,THEWAVEFORMMEMORYIS1MWORDSSTANDARDANDUPTO31AOPTIONALSUCHLARGEVOLUMERAMSMADEITVERYDIFFICULTTOACHIEVEAHIGHSYSTEMPERFORMANCEORREDUCETHESYSTEMCOSTINRECENTYEARS,MANYSTUDIESHAVESUCCESSFULLYREDUCEDTHEVOLUMEOFWLTINDDSSYSTEMFORSINUSOIDSYNTHESISBECAUSETHEMETHODSTOGENERATEWAVEFORMDATAINTHESESTUDIESAREBASEDONTHEPROPERTIESOFSINUSOID,THEYCANNOTBEUSEDTOGENERATEARBITRARYWAVEFORMSTHEFISTAPPROACHREPORTEDTOREDUCETHEWLTFORAWGSWASDONEBYLIITICLIANGANDQIUYUTININ2000THERESULTSHOWSTHATBYEXPLOITINGTHEPARABOLICINTERPOLATIONALGORITHM,ASINUSOIDCANBECOMPRESSINTO16X13BITSWITHOUTDETERIORATINGTHESYSTEMSSPURIOUSFREEDYNAMICRANGESFDR设计（论文）专用纸第37页FIG2SHOWSABLOCKDIAGRAMOFTHESINGLECHIPAWGINSTEADOFALARGEWLT,WEUSEASMALLWILTANDAPARABOLICINTERPOLATIONFILTERPIFTHEPIFCANAPPROXIMATELYCALCULATETHEDESIREDATAFROMTHELEASTSIGNIFICANTQBITOFWBITOFPHASEANDTHEADJACENTWAVEFORMDATAINWLTINTHISPAPER,WEWILLPRESENTAPROTOTYPEOFASINGLECHIPAWGWHICHWASIMPLEMENTEDONAVIRTEXEFPGATHETESTSHOWSTHATTHESAMPLERATEOFTHESYSTEMISOVER100MSPSMEMORYCOMPRESSIONALGORITHMSFORAGIVENWAVEFORMFUNCTIONYX,INSTEADOFSTORINGTOOMANYPHASEPOINTSOFTHEWAVEFORMDATA,WEONLYSTORESMALLAMOUNTOFTHEM,THEDATABETWEENTWODATAPOINTSCANBEAPPROXIMATELYCALCULATEDBYFOLLOWINGPOLYNOMIALFIG2设计（论文）专用纸第38页THESYSTEMSFDRCONSIDERATIONINMANYAWGAPPLICATION,THESPECTRALPURITYOFTHEDACOUTPUTISOFPRIMARYCONCERNTHESOURCESSPURIOUSINTHESYSTEMAREVERYCOMPLEX,ASINALLDDSTHESIGNALISSYNTHESIZEDVIASTEPMATHEMATICALAPPROXIMATIONFORSINEOUTPUTWAVEFORMTHESPURIOUSSIGNALSGENERATEDBYTHEAPPROXIMATIONARESUMMARIZEDFOLLOWING1TRUNCATIONOFTHEACCUMULATORBITSTHEHIGHRESOLUTIONOFDDSREQUIRESALARGEMODULONACCUMULATORCAPACITYINCASEHERE,32BITSASACONSEQUENCE,ITISIMPOSSIBLETOUSEALLOFTHE32BITSTOGENERATETHEWAVEFORM,WEREFERONLYWMOSTSIGNIFICANTBITSOFTHEMALSOSOAPHASEMODULATIONIS设计（论文）专用纸第39页BROUGHTOUTTHELARGESTONEOFTHEPHASETRUNCATIONSPURIOUSLEVELCANBEESTIMATEDBY2TRUNCATIONOFWAVEFORMDATAINWLTGENERALLY,THEWAVEFORMTHEWAVEFORMDATAAREIRRATIONALNUMBERSWITHINFINITEDECIMALORBINARYPLACESHOWEVER,TOKEEPTHEWLTSIZEREASONABLE,WELIMITTHESTOREDWORDTO5BITSONLYTHECONSEQUENCEISSPURIOUSAMPLITUDEMODULATIONBYCOMPUTERSIMULATIONSEEFIG3WEFOUNDTHATTHEMAXIMUMSPURIOUSLEVELCANBEAPPROXIMATELYCALCULATEDBY3ALGORITHMICAPPROXIMATIONSINFACE,NOWLTCOMPRESSALGORITHMCANWORKWITHERRORTHEERRORPROVIDESTHEOUTPUTWITHASPURIOUSAMPLITUDEMODULATIONBYMATHEMATICALANALYSES,THEWORSECASESPURIOUSIS设计（论文）专用纸第40页4DACINPUTTRUNCATIONBECAUSEOFTHELIMITATIONOFTHEDACRESOLUTIOND,THEOUTPUTDATAFROMPARABOLICINTERPOLATIONFILTERSTILLNEEDSTOBETRUNCATEDINACCORDANCEWITHTHECOMPUTERSIMULATION,THELARGESTSPURIOUSSIGNALOFTHEDACINPUTTRUNCATIONMODULATIONISABOUTTOREDUCETHEHARDWARECOSTWITHOUTAFFECTINGTHESYSTEMSFDR,WESHOULDCHOOSESYSTEMPARAMETERSACCORDINGTHEPRINCIPLETHATTOKEEPTHEMAXIMUMSPURIOUSLEVELSOFEVERYSPURIOUSSOURCEAPPROXIMATELYTHESAMEINPRACTICE,DACRESOLUTIONISTHEKEYFACTORAFFECTINGTHESYSTEMSFDR,RIOTMORETHAN80DBEFORA12BHIGHPERFORMANCEDACTHEN,BY2TO5,WEGETW14,S12R5,WL4ANDQ9DESIGNANDIMPLEMENTATIONTHEPROTOTYPEOFTHESINGLECHIPAWGWASDESIGNEDANDIMPLEMENTEDINANXCV20DE6,WHICHCONTAINEDTHREEMAJORPARTS,THEPHASEACCUMULATORWLTMEMORYANDTHEPIE1PHASEACCUMULATORTHEPHASEACCUMULATORCONSISTSOFA32BADDERANDA33BLATCH,ASILLUSTRATEDINPIG5设计（论文）专用纸第41页2WLTMEMORYBECAUSEPIFNEEDSTHREEADJACENTDATAPOINTSINWLT,THEWLTISCONFIGUREDINTOFOUR2KX12RAMBLOCKSRAMO,RAMI,RAM2ANDRAM3FORSTORINGTHE2LSBADDRESSBEING00,01,10AND11SEPARATELYFIG6ANADDRESSMAPPERCANCALCULATETHEADDRESSOFFOURRAMBLOCKSACCORDINGTOTHEVALUEOFTHE2LSBINPUTPHASEASTHECONNECTIONAMONGTHERAMSOUTPUTSANDYI,Y0Y1ISDETERMINEDBYTHE2LSBINPUTPHASE,AMULTIPLEXERWASUSEDTOAVOIDTHEPERFORMANCEDECLINEDUETOTHELONGINTERCONNECTSDELAY,WEEMPLOYSEVERALPIPELINESTAGESATTHEENDSOFLONGINTERCONNECTS3PIFTHEPIFMAINLYCONSISTSOF3SUBSTRACTORANDTWOMULTIPLIERADDERS,ASSHOWNINFIG7TOACHIEVEBETTERPERFORMANCE,ITUSEDUPTO10STAGEPIPELINES设计（论文）专用纸第42页THEENTIRELOGICWASIMPLEMENTEDINTOAXCV200ECOSTINGONLYABOUT1/3OFITSTOTALLOGICRESOURCESBYCAREFULFLOORPLANING,ITCANRUNASHIGHAS200MSPSONXCV200E8ANDOVER160MSPSONXCV200E7VTESTAPROTOTYPEOFASINGLECHIPAWGCONSISTINGOFAXCV200EANDAHIGHSPEEDDACDAC902WASEVALUATEDTHETESTMAXIMUMTESTSPEEDIS100MSPSFIG810GIVEOUTSOMEOFTHERESULTSTHEWAVEFORMISCAPTUREDBYTEKTRONIXTDS200100设计（论文）专用纸第43页CONCLUSIONAPROTOTYPEOFASINGLECHIPAWGWASPRESENTEDTHESYSTEM,INCLUDINGA32BITSPHASEACCUMULATOR8KXL2BITSWLTANDAPIF,WASIMPLEMENTEDONAVIRTCXEFPGA,THE设计（论文）专用纸第44页SAMPLERATEOFTHESYSTEMISOVERIOOMSPSTHESIMULATIONRESULTSHOWSTHATBYCAREFULLYLOGICDESIGNANDFLOORPLANNING,THEALLOFTHELOGICBLOCKSCANWORKUNDER200MSPSONXCV200E8ASANULTERIORCAUSE,WECANFABRICATETWOSETSTHELOGICBLOCKSONACHIPTOACHIEVEAPERFORMANCEOVER400MSPSTHEAWGISMORECOMPETITIVEANDWIDELYAPPLIEDTOMANYFIELDS,COMPAREDWITHTRADITIONALSIGNALGENERATORUNFORTUNATELYITSCOMPLEXITYANDTHESYSTEMCOSTISVERYHIGHWITHTHEHELPOFTHEADVANCEDSOCTECHNIQUE,ITISPOSSIBLETOBUILDAHIGHPERFORMANCEAWGINACHIPANDREDUCEDTHESYSTEMCOSTTOALARGEEXTENDREFERENCES1,USERMANUALV13FORAWG1200CHASESCIENTIFICCOMPANY,19982,HTNICHOLASANDHSAMUELI,”A150MHZDIRECTDIGITALFREQUENCYSYNTHESIZERIN125UMCMOSWITH90DBCSPURIOUSPERFORMANCE”IEEEJOURNALOFSOLIDSTATECIRCUITS,VOL26NO12PP19561969DECEMBER19913LAWEAVERANDRKERR“HIGHRESOLUTIONPHASETOSINEAMPLITUDECONVERSION,”USPARENT4905,177FEB27,19904SIAMAKMORTEZAPOURANDEKFLEE,“DESIGNOFLOWPOWERROMLESSDIRECTDIGITALFREQUENCYSYBTHESIZERUSINGNONLINEARDIGITALTOANALOGCONVERTER,“IEEEJOURNALSOLIDSTATECIRCUITS,VOL34NO10PP13501358OCTOBER19995LUTIELIANGANDQIUYULIN,“ANOVELMEMORYCOMPRESSALGORITHMFORARBITRARYWAVEFORMGENERATOR“CHINESEJOURNALOFSEMICONDUCTORS,VOL21,NO11,PPI0751079,2000116HNICHOLAS,ANDHSAMUELI,“ANANALYSISOFTHEOUTPUTSPECTRUMORDIRECTDIGITALFREQUENCYSYNTHESIZERSINTHEPRESENCEOFPHASEACCUMULATORTRUNCATION,INPROV41STANNUFREQUENCYCOMSYMPUSERCOMMAY1978,PP4955027VFKROUPA“SPECTRALPROPERTIESOFDDFSCOMPUTERSIMULATIONSANDEXPERIMENTALVERIFICATIONSDIRECTDIGITALFREQUENCYSYNTHESIZERS1998,IEEEPRESS设计（论文）专用纸第45页英文翻译THEREALIZATIONOFCONTROLPROGRAMOFTHEMEASUREMENTSYSTEMFORAUTOMATICFIREBASEDONAT89C52SINGLECHIPMICROCOMPUTERHELEI,ZHOUKEDONG,MAYINGSHUSCHOOLOFMECHANICALENGINEERINGNANJINGUNIVERSITYOFSCIENCEZKD151SOHUCOMABSTRACTAMEASUREMENTSYSTEMBASEDONAT89C52SINGLECHIPCOMPUTERISDEVELOPED,WHICHCANBEUSEDFORMEASURINGTHEMUZZLEVELOCITYANDFIRINGRATEOFAUTOMATICWEAPONINAUTOMATICFIRETHECONTROLPROGRAMISEMPHATICALLYSTUDIEDTHEFLOWDIAGRAMOFTHECONTROLPROGRAMOFSINGLECHIPMICROCOMPUTERISPRESENTEDTHEMEASUREMENTSYSTEMISSUCCESSFULLYUSEDFORTHEEXPERIMENTOFANASSAULTRIFLEFORMEASURINGITSMUZZLEVELOCITYANDFIRINGRATEINAUTOMATICFIREMODETHEEXPERIMENTSHOWSTHATTHEMEASUREMENTSYSTEMANDITSCONTROLPROGRAMAREFEASIBLEKEYWORDSSINGLECHIPMICROCOMPUTER,AUTOMATICFIRE,MUZZLEVELOCITY,FIRINGRATE,MEASUREMENTSYSTEMINTRODUCTIONMUZZLEVELOCITYISTHEBULLETVELOCITYATTHEMOMENTWHENITLEAVESTHEMUZZLEPRACTICALLY,ITISVERYDIFFICULTTOMEASURETHISVELOCITYUSUALLYTHEVELOCITYATSOMEDISTANCEAPARTFROMTHEMUZZLEISMEASUREDINSTEADOFMEASURINGTHEMUZZLEVELOCITYDIRECTLYTHEFIRINGRATEMEANSTHEFIREDROUNDSPERTIMEUNIT,USUALLYTHEFIREDROUNDSPERMINUTEINENGINEERINGMUZZLEVELOCITYANDFIRINGRATEARETWOVERYIMPORTANTPARAMETERSFORSTUDYINGTHEINTERIORBALLISTICPERFORMANCE,THEEXTERIORPERFORMANCEANDTHETERMINALBALLISTICPERFORMANCEOFTHEBULLET/RIFLESYSTEMALSOINEVALUATINGTHEOVERALLSPECIFICATIONS设计（论文）专用纸第46页OFTHEBULLET/RIFLESYSTEMESPECIALLYINAUTOMATICFIRINGMODE,THEACCURATEMEASUREMENTOFTHEMUZZLEVELOCITIESANDTHEFIRINGRATEOFTHEFIREDBULLETSISVITALFORANALYZINGTHEFIRINGACCURACYANDTHEOPERATINGSTABILITYOFTHEAUTOMATIONMECHANISMCONSEQUENTLY,ITISOFGREATIMPORTANCETOMEASURETHEMUZZLEVELOCITYANDFIRINGRATEACCURATELYTHEFUNCTIONSOFTHEMEASUREMENTSYSTEMDEVELOPEDINTHISPAPERFORAUTOMATICFIRINGEMBRACESTHEMEASUREMENTSOFBULLETVELOCITIESANDFIRINGRATEINAUTOMATICFIRINGMODETHECONTROLPROGRAMISEMPHATICALLYSTUDIEDPRINCIPLETHEMEASUREMENTSYSTEMEMBRACESTWOTARGETS,CONTROLMAINCOMPUTER,COMPUTERINCLUDINGSOFTWARETHETWOTARGETSAREUSEDTOCAPTURETHESIGNALSWHENTHEBULLETPASSESTHETARGETSTHECONTROLMAINCOMPUTERISTHEKERNELOFTHEMEASUREMENTSYSTEM,WHOSEFUNCTIONSARETORECORDTHEMOMENTOFTHEBULLETTHROUGHTHETARGETSANDTOPROCESSTHEDATAANDTRANSMITTHEDATABYMAINCONTROLCOMPUTER,THEDATACANBETRANSMITTEDTOTHECOMPUTERFORCALCULATINGTHEMUZZLEVELOCITYANDFIRINGRATEIFTHEDISTANCEBETWEENTHETWOTARGETSANDTHETIMEINTERVALFORTHEBULLETPASSINGTHETWOTARGETSAREKNOWN,THEMUZZLEVELOCITYVCANBECALCULATEDEASILYBY1INTHEOTHERHAND,IFTHETIMEINTERVALOFTHETWOADJACENTBULLETSPASSINGTHETARGETNO1ORNO2ISMEASURED,THEFIRINGRATEFCANBECALCULATEDCONVENIENTLYBY2WHERESDENOTESTHEDISTANCEBETWEENTHETWOTARGETSNO1ANDNO2,TTHETIMEINTERVALFORBULLETTOPASSTHROUGHTHETWOTARGETS,VTHEMEASUREDVELOCITY设计（论文）专用纸第47页WHEREDENOTESTHETIMEINTERVALFORTHETWOADJACENTBULLETSPASSTHROUGHTHETARGETNO1ORNO2THESINGLECHIPMICROCOMPUTERISTHEKERNELOFTHEDEVELOPEDMEASUREMENTSYSTEMPROVIDEDWITHTHECORRESPONDINGEXTERNALINTERFACECIRCUITANDCONTROLLEDBYTHESOFTWARE,THEMEASUREMENTSOFMUZZLEVELOCITIESANDFIRINGRATEARECARRIEDOUTANDTHEMEASUREMENTRESULTSAREDISPLAYEDORPRINTEDOUTTHEARRANGEMENTDIAGRAMFORTHEBULLETSTOPASSTHROUGHTARGETSANDTHECORRESPONDINGTIMEINTERVALISSHOWNINFIG1EVERYBULLETHASTWOMOMENTSPASSINGTHROUGHTHETARGETNO1ANDTARGETNO2LABELEDTHEREFORE,ISTHETIMEINTERVALFORTHEBULLETTOPASSTHROUGHTHETARGETSANDORISTHETIMEINTERVALFORTWOADJACENTBULLETSPASSTHROUGHTARGETNO1ORTARGETNO2ACCORDINGTOFORMULAE1FIG1THEARRANGEMENTDIAGRAMFORTHEBULLETSTOPASSTHROUGHTARGETSANDTHECORRESPONDINGTIMEINTERVAL设计（论文）专用纸第48页AND2,THEMUZZLEVELOCITIESANDTHEFIRINGRATECANBECALCULATEDRESPECTIVELYPROGRAMDESIGNOFTHESINGLECHIPMICROCOMPUTERTHEEMPHASISOFTHECONTROLPROGRAMISTORECORDTHEMOMENTSFORTHEBULLETSTOPASSTHROUGHTHETARGETSAT89C52CONTAINS256BYTESRAM,INWHICHONLYEIGHTYUNITSAREFORUSERSTHATISNOTENOUGH,THEREFOREITISNECESSARYTOEXPANDADATAMEMORY6116TOSTORETHEMOMENTSWHENTHEBULLETSPASSTHROUGHTHETARGETSTHEFLOWDIAGRAMOFTHESINGLECHIPMICROCOMPUTERFORTHEMEASUREMENTSYSTEMISPRESENTEDINFIG2ADATARECORDWHENAVARIABLEORANARRAYISDEFINEDINAPROGRAM,THEDEFAULTTYPEISDATATYPEANDTHEVARIABLEORARRAYISSTOREDINRAMOFTHEINTERIORCHIPIFTHEVARIABLEORARRAYISREQUIREDTOBESTOREDINTHERAM6116OFTHEEXTERIORCHIP,THEVARIABLESHOULDBEDECLAREDASTHEXDATASTORETYPEUINTXDATAT1NUINTXDATAT2N设计（论文）专用纸第49页设计（论文）专用纸第50页THESIGNALSPRODUCEDBYTHEBULLETWHENITPASSESTHROUGHTHETARGETSWILLTRIGGERTHEEXTERIORINTERRUPTIONOFTHESINGLECHIPMICROCOMPUTERWHENTHEBULLETPASSESTHROUGHTHETARGETNO1,THEEXTERIORINTERRUPTION0INT0ISTRIGGEREDBYTHESAMEPRINCIPLE,WHENTHEBULLETPASSESTHROUGHTHETARGETNO2,THEEXTERIORINTERRUPTION1INT1ISTRIGGEREDALSOTHEFLOWDIAGRAMOFTHEPROGRAMISGIVENINFIG3BDATATRANSMISSIONFIG3THEFLOWDIAGRAMOFTHEINTERRUPTIONPROCESSINGPROGRAMOFTHEEXTERIORINTERRUPTIONS0AND1设计（论文）专用纸第51页THEDATAPROCESSINGISCOMPLETEDINCOMPUTERTHEREFORE,THEDATARECORDEDINSINGLECHIPMICROCOMPUTERMUSTBETRANSFERREDTOTHECOMPUTERTHISISREALIZEDBYTHESERIALCOMMUNICATIONSBETWEENTHEEXTENSIONFEETP30（RXD）,P31（TXD）ANDTHESERIALPORTOFTHECOMPUTERTHEFLOWDIAGRAMSFORTHESINGLECHIPMICROCOMPUTERTOSENDDATAANDFORTHECOMPUTERTORECEIVETHEDATAAREPRESENTEDINFIG4CDATAPROCESSINGTHEDATAPROCESSINGISCONDUCTEDAFTERTHECOMPUTERRECEIVEDTHEDATAFIG4THEFLOWDIAGRAMSOFSENDINGPROGRAMANDRECEPTIONPROGRAMOFSERIALCOMMUNICATION设计（论文）专用纸第52页THETIMEINTERVALTFORTHEBULLETTOPASSTHROUGHTHEDISTANCEBETWEENTARGETNO1ANDTARGETNO2CANBECALCULATEDBYFORMULA3THETIMEINTERVALTFORTHEADJACENTTWOBULLETSTOPASSTHROUGHTARGETNO1ORTARGETNO2CANBECALCULATEDBYFORMULAE4AND5FURTHERMORE,ACCORDINGTOFORMULAE1AND2,THEMUZZLEVELOCITIESANDFIRINGRATECANBECALCULATEDEXPERIMENTPROOFINORDERTOVERIFYTHEVALIDATIONOFTHECONTROLSOFTWAREANDHARDWAREOFTHEMEASUREMENTSYSTEMDEVELOPEDINTHISPAPER,APROOFEXPERIMENTISCONDUCTEDWITHANASSAULTRIFLEFIRINGINTENROUNDSSUCCESSIVEFIRINGMODETHETESTREPORTPRODUCEDBYTHEDEVELOPEDSOFTWAREISGIVENBELOW设计（论文）专用