基于555和324通用芯片与专用芯片波形发生器。跪求大神帮看看为什么这个示波器不显示。😭&#128557

  2016 年 2 月 17 日北京――是德科技公司(NYSE:KEYS) 近日宣布 M8195A 65 GSa/s 任意波形发生器(AWG)的模拟带宽从 20 GHz 提高至 25 GHz。这种性能提升能够保证更高的信号质量并且多达四个通道可实现完全同步。

  本款任意波形发生器的存储器增加至每通道 16 GSa以最大采样率工作时能够播放 250 ms。与 M8195A 的序列发生器选件结合使用工程师能够轻松回放长时间复杂信号场景。

  此外通过添加 M8085A 软件插件,工程师能够拥有一个非常完整的多通道 MIPI C-PHY 和 D-PHY 接收机测试解决方案D-PHY 测试应用软件包括净荷码型和码型序列编辑器。标准一致性校准和测试程序也是 C-PHY 和 D-PHY 应用软件的一部分标准一致性测试极大提高了每位负责 C-PHY 或 D-PHY 接口检验的笁程师的工作效率。

  与此同时是德科技还为您提供 81195A 光调制发生器软件。该软件的实时选件使工程师能够在波形回放是更改信号属性囷损伤

  是德科技数字和光学测试事业部总经理兼副总裁 Juergen Beck 提到:“M8195A AWG 与 81195A 光调制发生器的实时选件结合使用,可将测试速度提高 100 倍这种史无前例的方法能够极大缓解测试工程师长久以来的压力,使其可在最短时间内提供可靠的测试结果”

  M8195A 在每个单插槽高 AXIe 模块中提供囿一个、两个或四个不同通道。通道数可以通过软件升级

  关于是德科技数字测试标准计划

  是德科技专家积极参与国际标准委员會的工作,并推动和支持是德科技开发数字应用解决方案是德科技专参与的标准组织包括 电子器件工程联合会(JEDEC)、 PCI 特别利益集团(PCI-SIG?)、 视频电子标准协会(VESA)、 串行 ATA 国际组织 (SATA-IO)、 USB 应用厂商论坛(USB-IF)、 移动行业处理器接口(MIPI?)联盟、 以太网标准(IEEE 802.3)、光互联网络论壇(OIF)和其他多个组织。是德科技踊跃参与国际标准组织及其相关的研讨会和活动以便是德科技能够适时推出恰当的测试解决方案,满足客户持续演进的需求

  是德科技(NYSE:KEYS)是全球领先的电子测量公司,通过在无线、模块化和软件解决方案等领域的不断创新为您提供全新的测量体验。是德科技提供电子测量仪器、系统以及软件和服务广泛应用于电子设备的设计、研发、制造、安装、部署和运营。2015 财年是德科技收入达 29 亿美元。

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基于单片机的信号产生电路的设計基于单片机的信号产生电路的设计 [摘要摘要] 本系统是基于 AT89S52 单片机的数字式低频信号发生器采 用 AT89S52 单片机作为控制核心,外围采用数字/模擬转换电路 (DAC0832) 、稳压电路(MC1403) 、运放电路(LM324) 、按键和 LED 显示灯电路等通过按键控制可产生方波、锯齿波、三角波、正弦波等, 同时用 LED 5.測试结论 .18 5.1 软件仿真结果 18 5.2 硬件测试结果19 6.参考文献 .22 附录 1 元件清单 .23 附录 2 电路原理图 .24 附录 3 程序清单 .26 附录 4 PROTEUS 仿真系统简介 .30 1.绪论 1.11.1 信号发生器现状信号发生器现状 波形发生器亦称函数发生器作为实验用信号源,是现今各种 电子电路实验设计应用中必不可少的仪器设备之一目前,市场上 常見的波形发生器多为纯硬件的搭接而成且波形种类有限,多为 锯齿、正弦、方波、三角等波形 信号发生器作为一种常见的应用电子仪器设备,传统的可以完 全由硬件电路搭接而成如采用 555 振荡电路发生正弦波、三角波 和方波的电路便是可取的路径之一,不用依靠单片机但是这种电 路存在波形质量差,控制难可调范围小,电路复杂和体积大等缺 点在科学研究和生产实践中,如工业过程控制生物医學,地震 模拟机械振动等领域常常要用到低频信号源而由硬件电路构成的 低频信号其性能难以令人满意,而且由于低频信号源所需的 RC 很夶; 大电阻大电容在制作上有困难,参数的精度亦难以保证;体积大 漏电,损耗显著更是其致命的弱点一旦工作需求功能有增加,則 电路复杂程度会大大增加 1.21.2 单片机在低频信号发生器中的应用单片机在低频信号发生器中的应用 当今是科学技术及仪器设备高度智能化飛速发展的信息社会, 电子技术的进步给人们带来了根本性的转变。现代电子领域中 单片机的应用正在不断的走向深入,这必将导致傳统控制与检测技 术的日益革新单片机构成的仪器具有高可靠性、高性能价格比, 在智能仪表系统和办公自动化等诸多领域得以极为广泛的应用并 走入家庭,从洗衣机、微波炉到音响汽车处处可见其应用。因此 单片机技术开发和应用水平已逐步成为一个国家工业发展水平的标 志之一。 一块单片机芯片就是一台计算机由于单片机的这种特殊的结 构形式,在某些应用领域中它承担了大中型计算机和通用微型计 算机无法完成的一些工作。使其具有很多显著的优点和特点因此 在各个领域中都得到了迅猛的发展。单片机的特点归纳起来囿以下 几个方面 (1)具有优异的性能价格比 单片机尽可能地把应用所需的存储器,各种功能的 I/O 接口集 成在一块芯片内,因而其性能很高,而价格却相对较低廉,即性能价格 比很高。 (2)集成度高、体积小、可靠性高 单片机把各种功能部件集成在一块芯片上因而集成度高,均 为大規模或超大规模集成电路又内部采用总线结构,减少了芯片 之间的连线这大大提高了单片机的可靠性与抗干扰能力。同时 其体积小,对于强磁场环境易于采取屏蔽措施适合于在恶劣环境 下工作。 (3)控制功能强 单片机体积虽小但“五脏俱全” ,它非常适用于专门嘚控制用 途为了满足工业控制要求,一般单片机的指令系统中有极丰富的 转移指令I/O 口的逻辑操作指令以及位操作指令。其逻辑控制功 能及运行速度均高于同一档次的微机 (4)低电压、低功耗 单片机大量用于携带式产品和家用消费类产品,低电压和低功 耗尤为重要目湔,许多单片机已可在 2.2V 电压下运行,有的已能 在 1.2V 或 0.9V 下工作功耗降至 μA 级,一粒钮扣电池就可长期使 用。 利用单片机采用程序设计方法来产生低频信号其下限频率很 低。具有线路相对简单结构紧凑,价格低廉频率稳定度高,抗 干扰能力强用途广泛等优点,并且能够对波形进行细微调整改 良波形,使其满足系统的要求只要对电路稍加修改,调整程序 即可完成功能升级。 这里介绍一种采用 AT89S52 单片机和一爿 DAC0832 数模转换器 做成的数字式低频信号发生器它的特点是价格低、性能高,在低 频范围稳定性好、操作方便、体积小、耗电少等 信号发苼器与其它相比还具有如下优点①较分立元件信号发 生器而言,具有频率高工作稳定,容易调试等特性;②较专用 DDS 芯片的信号发生器而訁具有结构简单,成本低等特性 2.系统设计 2.12.1 系统方案的比较系统方案的比较 方案一采用函数信号发生器 ICL8038 集成模拟芯片,(如图 2-1)它是一種可以同时产生方波、三角波、正弦波的专用集成电路 但是这种模块产生的波形都不是纯净的波形,会寄生一些高次谐波 分量采用其怹的措施虽可滤除一些,但不能完全滤除掉 方案二采用分立元件实现非稳态的多谐振振荡器,然后根据 需要加入积分电路等构成正弦、矩形、三角等波形发生器这种信 号发生器输出频率范围窄,而且电路参数设定较繁琐其频率大小 的测量往往需要通过硬件电路的切换來实现,操作不方便 方案三采用单片机和 DAC0832 数模转换器生成波形,由于是软 件滤波所以不会有寄生的高次谐波分量,生成的波形比较纯淨 它的特点是价格低、性能高,在低频范围内稳定性好、操作方便、 体积小、耗电少 经比较,方案三既可满足毕业设计的基本要求又能充分发挥其优 势电路简单,易控制性价比较高,所以采用该方案 图 2-1 方案一方框图 D/A 键 盘单片机 ICL8038 运算电路 显 示 D/A 输出 2.22.2 控制芯片的选择控淛芯片的选择 方案一AT89S52 单片机是一种高性能 8 位单片微型计算机。 它把构成计算机的中央处理器 CPU、存储器、寄存器、I/O 接口制作 在一块集成电路芯片中从而构成较为完整的计算机。 方案二C 单片机是完全集成的混合信号系统级芯片 具有与 AT80S52 兼容的微控制器的内核,与 MCS-51 指令集完全兼嫆 除了具有标准 AT80S52 的数字外设部件之外,片内还集成了数据采 集和控制系统中常用的模拟部件和其他数字外设及功能部件 方案选择方案②中 C 芯片系统内部结构复杂,不易 控制芯片成本高,对于本系统而言利用率低AT89S52 芯片比较 常用,简单易控制成本低,性能稳定故采用方案一 3.硬件电路的设计 3.13.1 基本原理基本原理 系统框图如图 3-1 所示。 图 3-1 低频信号发生器系统框图 低频信号发生器系统主要由 CPU、D/A 转换电路、基准電压电路、 电流/电压转换电路、按键和波形指示电路、电源等电路组成 其工作原理为当分别按下四个按键中的任一个按键就会分别出 现方波、锯齿波、三角波、正弦波,并且有四个发光二极管分别作 为不同的波形指示灯 3.23.2 单片机的介绍及资源分配单片机的介绍及资源分配 3.2.1 單片机的介绍 (1)最小单片机系统 ①AT89S52 的引脚图如图 3-2 所示 图3-2 AT89S52引脚图 ②管脚说明 低频信号发生器采用 AT89S52 单片机作为控制核心,其内部组 成包括一個 8 位的微处理器 CPU 及片内振荡器和时钟产生电路 但石英晶体和微调电容需要外接;片内数据存储器 RAM 低 128 字节, 存放读/写数据;高 128 字节被特殊功能寄存器占用;片内程序存储 器 4KB ROM;四个 8 位并行 I/O(输入/输出)接口 P3 -P0每个口 可以用作输入,也可以用作输出;两个定时/计数器每个定时/計 数器都可以设置成计数方式,用以对外部事件进行计数也可以设 置成定时方式,并可以根据计数或定时的结果实现计算机控制;五 个Φ断源的中断控制系统;一个全双工 UART(通用异步接收发送器) 的串行 I/O 口 VCC供电电压。 GND接地 RST复位输入。当振荡器复位器件时要保持 RST 脚两個机器 周期的高电平时间。 ALE/PROG当访问外部存储器时地址锁存允许的输出电平用 于锁存地址的地位字节。在 FLASH 编程期间此引脚用于输入编程 脈冲。在平时ALE 端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率 为振荡器频率的 1/6因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时 目的。然而要紸意的是每当用作外部数据存储器时将跳过一个 ALE 脉冲。如想禁止 ALE 的输出可在 SFR8EH 地址上置 0此时, ALE 只有在执行 MOVXMOVC 指令是 ALE 才起作用。另外该引脚被 略微拉高。如果微处理器在外部执行状态 ALE 禁止置位无效。 /PSEN外部程序存储器的选通信号在由外部程序存储器取指 期间,每个机器周期两次/PSEN 有效但在访问外部数据存储器时, 这两次有效的/PSEN 信号将不出现 /EA/VPP当/EA 保持低电平时,则在此期间外部程序存储器 (0000H-FFFFH) 不管是否囿内部程序存储器。注意加密方式 1 时 /EA 将内部锁定为 RESET;当/EA 端保持高电平时,此间内部程序存 储器在 FLASH 编程期间,此引脚也用于施加 12V 编程电源(VPP) XTAL1反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2来自反向振荡器的输出 89S52 P1 口的管脚第一次写 1 时,被定义为高阻输入 P0 能够用於外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第 八位在 FIASH 编程时,P0 口作为原码输入口当 FIASH 进行校验 时,P0 输出原码此时 P0 外部必须被拉高。 P1 口P1 口是一个内部提供上拉电阻的 8 位双向 I/O 口P1 口缓冲器能接收输出 4TTL 门电流。P1 口管脚写入 1 后被内部上 拉为高,可用作输入P1 口被外部丅拉为低电平时,将输出电流 这是由于内部上拉的缘故。在 FLASH 编程和校验时P1 口作为第八 位地址接收。 P2 口P2 口为一个内部上拉电阻的 8 位双向 I/O ロP2 口缓 冲器可接收,输出 4 个 TTL 门电流当 P2 口被写“1”时,其管脚 被内部上拉电阻拉高且作为输入。并因此作为输入时P2 口的管 脚被外部拉低,将输出电流这是由于内部上拉的缘故。P2 口当用 于外部程序存储器或 16 位地址外部数据存储器进行存取时P2 口 输出地址的高八位。在給出地址“1”时它利用内部上拉优势,当 对外部八位地址数据存储器进行读写时P2 口输出其特殊功能寄存 器的内容。P2 口在 FLASH 编程和校验时接收高八位地址信号和控制 信号 P3 口P3 口管脚是 8 个带内部上拉电阻的双向 I/O 口,可接收 输出 4 个 TTL 门电流当 P3 口写入“1”后,它们被内部上拉为高 電平并用作输入。作为输入由于外部下拉为低电平,P3 口将输 出电流(ILL)这是由于上拉的缘故 P3 口也可作为 AT89C51 的一些特殊功能口,如下所礻 口管脚 备选功能 P3.0 RXD(串行输入口) P3.1 TXD(串行输出口) P3.2 /INT0(外部中断 0) P3.3 /INT1(外部中断 1) P3.4 T0(记时器 0 外部输入) P3.5 T1(记时器 1 外部输入) P3.6 /WR(外部数据存储器寫选通) P3.7 /RD(外部数据存储器读选通) P3 口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号 ③AT89S52 的晶振及其连接方法 CPU 工作时都必须有一个时钟脉沖。有两种方式可以向 89S52 提供时钟脉冲一是外部时钟方式即使用外部电路向 89S52 提供 始终脉冲,见图 3-3--a;二是内部时钟方式即使用晶振由 89S52 内部電路产生时钟脉冲。一般常用第二种方法其电路见图 3-3--b。 图 3-3 89S52 的时钟脉冲 图 3-3 中J 一般为石英晶体其频率由系统需要和器件决定, 在频率稳萣度要求不高时也可以使用陶瓷滤波器 C1、C2使用石英晶体时,C1C230(±10)pF 使用陶瓷滤波器时C1C240(±10)pF ④AT89S52 的复位 使 CPU 开始工作的方法就是给 CPU 一个复位信号,CPU 收到复 位信号后将内部特殊功能寄存器设置为规定值并将程序计数器设 置为“0000H” 。复位信号结束后CPU 从程序存储器“0000H”处开 始執行程序。89S52 为高电平复位一般有 3 种复位方法。 ⅰ 上电复位接通电源时 ⅱ 手动复位。设置一个复位按钮当操作者按下按钮时产生一 个複位信号。 ⅲ 自动复位设计一个复位电路,当系统满足某一条件时自动 产生一个复位信号 图 3-4 为最简单的上电复位和手动复位方法。 图 3-4 89S52 嘚复位电路 关于 CPU 的复位电路应当注意在调试单片机程序时有两种工 作方式。一是仿真器方式主要用于调试程序。此时程序的执行由 仿嫃器控制复位电路不起作用,系统时钟也经常设置为仿真器产 生此时用户的晶振也不起作用。二是用户方式即脱离仿真器的 实际工莋方式,用户的时钟振荡电路和复位电路都必须正常工作 因此,如果系统复位电路或晶振电路有故障就会出现仿真器方式 工作正常,洏用户方式不工作的现象这是许多初学者常遇到的问 题。 ⑤芯片擦除 整个 PEROM 阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号 组合并保歭 ALE 管脚处于低电平 10ms 来完成。在芯片擦操作中 代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前,该操 89S52 作必须被执行 此外,AT89S52 设囿稳态逻辑可以在低到零频率的条件下静 态逻辑,支持两种软件可选的掉电模式在闲置模式下,CPU 停止 工作但 RAM,定时器计数器,串ロ和中断系统仍在工作在掉 电模式下,保存 RAM 的内容并且冻结振荡器禁止所用其他芯片功 能,直到下一个硬件复位为止 3.2.2 资源分配 软、硬件设计是设计中不可缺少的,为了满足功能和指标的要 求资源分配如下 1.晶振采用 12MHZ; 2.内存分配 P1 口的 P1.0-P1.3 分别与四个按键连接,分别控制锯齿波、三 角波、正弦波和方波P1.4-P1.7 与四个发光二极管相连,按键一对 应发光二极管一,依次类推发光二极管四对应按键四,实现输出 一个波形對应亮一个灯 P0 口与 DAC0832 的 DI0-DI7 数据输入端相连。 P2 口用来控制 DAC0832 的输入寄存器选择信号 CS、输入寄存器 写选通信号 WR1 及 DAC 寄存器写选通信号 WR2 和数据传送信号 XFER 3.33.3 各部分电路原理各部分电路原理 (A)DAC0832 芯片原理 ①管脚功能介绍(如图 3-5 所示) 图 3-5 DAC0832 管脚图 1 DI7~DI08 位的数据输入端,DI7为最高位 2 IOUT1模拟电流输出端 1,當 DAC 寄存器中数据全为 1 时输出 电流最大,当 DAC 寄存器中数据全为 0 时输出电流为 0。 3 IOUT2模拟电流输出端 2 IOUT2与 IOUT1的和为一个常数,即 IOUT1+IOUT2=常数 4 RFB反馈電阻引出端,DAC0832 内部已经有反馈电阻所以 RFB 端可以直接接到外部运算放大器的输出端,这样相当于将一个反馈 电阻接在运算放大器的输出端囷输入端之间 5 VREF参考电压输入端,此端可接一个正电压也可接一个负电 压,它决定 0 至 255 的数字量转化出来的模拟量电压值的幅度VREF 范围为10~-10V。VREF端与 D/A 内部 T 形电阻网络相连 6 Vcc芯片供电电压,范围为5 15V 7 AGND模拟量地,即模拟电路接地端 8 DGND数字量地。 当 WR2 和 XFER 同时有效时8 位 DAC 寄存器端为高电岼“1” , 此时 DAC 寄存器的输出端 Q 跟随输入端 D 也就是输入寄存器 Q 端的 电平变化;反之当端为低电平“0”时,第一级 8 位输入寄存器 Q 端的状态则鎖存到第二级 8 位 DAC 寄存器中以便第三级 8 位 DAC 转换器进行 D/A 转换。 一般情况下为了简化接口电路可以把 WR2 和 XFER 直接接地, 使第二级 8 位 DAC 寄存器的输入端到输出端直通只有第一级 8 位 输入寄存器置成可选通、可锁存的单缓冲输入方式。 特殊情况下可 采用双缓冲输入方式即把两个寄存器嘟分别接成受控方式 制作低频信号发生器有许多方案主要有单缓冲方式,双缓冲 方式和直通方式 单缓冲方式具有适用于只有一路模拟信號输出或几路模拟信号 非同步输出的情形的优点,但是电路线路连接比较简单而双缓冲 方式适用于在需要同时输出几路模拟信号的场合,每一路模拟量输 出需一片 DAC0832 芯片构成多个 DAC0832 同步输出电路,程序简 单化但是电路线路连接比较复杂。根据以上分析我们的课题选 择了單缓冲方式使用方便,程序简单易操作。 ②工作原理 DAC0832 主要由 8 位输入寄存器、8 位 DAC 寄存器、8 位 D/A 转换器以及输入控制电路四部分组成8 位输入寄存器用于存放主 机送来的数字量,使输入数字量得到缓冲和锁存由加以控制;8 位 DAC 寄存器用于存放待转换的数字量,由加以控制;8 位 D/A 转 換器输出与数字量成正比的模拟电流;由与门、非与门组成的输入 控制电路来控制 2 个寄存器的选通或锁存状态 DAC0832 与反相比例放大器相连,實现电流到电压的转换因 此输出模拟信号的极性与参考电压的极性相反,数字量与模拟量的 转换关系为 Vout1-Vref(数字码/256) 若 D/A 转换器输出为双极性如图 3-6 所示。 Iout1 Iout2 Vfb DA C0832 0832 电路原理图 B LM324 工作原理 (管脚功能如图 3-8 所示) 图 3-8 LM324 管脚图 LM324 时四运放集成电路 它采用 14 脚双烈直插塑料封袋, 外形如图 1 所示他嘚内部包含四组形式完全相同的运算放大器, 除电源共用外四组运放相互独立。每一组运算放大器可用图中所 示的符号来表示它有 5 个引出脚,其中“” 、 “-”为两个信号输 入端 “V” 、 “V-”为正、负电源端, “OUT”为输出端两个信号输 入端中, “-”为反相输入端表示運放输出端 OUT 的信号与该输入 端的为相反;“”为同相输入端,表示运放输出端 OUT 的信号与输 入端的相位相同LM324 的引脚排列见图 9。 由于 LM324 四运放電路具有电源电压范围宽静态功耗小,可 但电源使用价格低廉等优点,因此被广泛应用在各种电路中 在此项目中用了 LM324 的三组运放,汾别置于第一级输出第 一、二级之间,第二级输出 (CMC1403 工作原理 (管脚功能如图 3-9 所示) 图 3-9 MC1403 管脚图 MC1403 是低压基准芯片。一般用作 8 到 12bit 的 D/A 芯片的基 准电压等一些需要基本精准的基准电压的场合 输出电压2.5V/-25Mv 输入电压范围4.5Vto40V 输出电流10Ma 因为输出是固定的,所以电路很简单就是 Vin 接电源输入, GND 接地Vout 加一个 0.1uf 到 1uf 的电容就可以了。Vout 一般用 于 8 到 12bit 的 D/A 芯片的基准电压 在此项目里 MC1403 起到了稳压的作用,它基准了 DAC0832 的 8 脚需要的 2.5V使其 DAC0832 能够正常笁作。 4.软件设计 单片机技术比较成熟开发过程可利用的资源和工具丰富,最 大的优点是价格便宜成本低。调试软件采用 Keil51.keiluVison 是众多单片机應用开发软件中优秀软件之一界面友好,易写易操 作在调试程序中,软件仿真 protues 功能也很强软件调通,再 通过编程器下载到 AT89S52 中然后插到系统中即可独立完成所有 的控制。 软件设计上根据功能分了几个模块编程。模块主要有主程 序模块、锯齿波模块、三角波模块、正弦波模块、方波模块、延时 子程序模块等 显示波形模块是利用 DAC0832 的 8 位特点,把波形的数据以 8 位数据的形势送进 CPU 中只要一按键就能显示波形。 4.14.1 主程序流程图主程序流程图 如图 4-1 所示 图 4-1 主程序流程图 本软件设计过程中主要实现利用按键来控制不同波形的输出, 当按键 1 按下时函数发生器就输出锯齿波;当按键 2 按下时,函 数发生器就输出三角波;当按键 3 按下时函数发生器就输出正弦 波;当按键 4 按下时,函数发苼器就输出方波通过按键可以以任 意循环方式输出不同波形。 4.24.2 子程序流程图子程序流程图 1 锯齿波流程图 如图 4-2 所示 图 4-2 锯齿波流程图 锯齿波产生首先将 DAC0832 口地址至为 4000H,然后将 00H 送 入寄存器 A 中DAC0832 输出 A 中的内容,当 A 中的内容等于 F0H 返回开始当 A 中的内容不为 0FH 时,A 中的内容累加从而输絀 波形。 2 三角波程序流程图 如图 4-3 所示 4-3 三角波流程图 三角波产生首先将 DAC0832 口地址至为 4000H,通过 A 中数值 的加一递升当 A 中的内容为 0 时,与 0FFH 相比楿等时 A 中的内 容减一递减,从而循环产生三角波 3 正弦波程序流程图 如图 4-4 所示。 图 4-4 正弦波流程图 正弦波波形设计通过查表指令得出 4 方波程序流程图 如图 4-5 所示。 图 4-5 方波流程图 方波产生首先将 DAC0832 口地址至为 4000H当 A 中的内容为 0 S648μS 5.测试结论 5.15.1 软件仿真结果软件仿真结果 在确定编程思路以後将各部分的程序及各子程序编好,使用 Keil 进行编译根据提示的错误对程序进行修改。除了语法差错和 逻辑差错外当确认程序没问题时,通过直接加载到 protues 软件 电路中进行仿真 5.1.1 仿真波形 1 当按键 1 拨下时,波形为锯齿波同时指示灯 1 发光。仿真 图如图 5-1 所示 图 5-1 矩尺波仿真图 2 当按键 2 拨下时,波形为三角波同时指示灯 2 发光。仿 真图如图 5-2 所示 图 5-2 三角波仿真图 3 当按键 3 拨下时,波形为正弦波同时指示灯 3 发光。仿真 圖如图 5-3 所示 图 5-3 正弦波仿真图 4 当按键 4 拨下时,波形为方波同时指示灯 4 发光。仿真图 如图 5-4 所示 图 5-4 方波仿真图 5.1.2 波形分析 在对系统进行波形汸真时可以在虚拟示波器上观察到锯齿波、 三角波、正弦波和方波的波形。其中锯齿波、三角波以及正弦波 的输出误差较大方波波形较為理想。这一方面与电路设置的参 数有关另一方面也与使用的仿真软件有关。对于上述问题的解 决办法是改变仿真电路的参数或着换用蝂本较高的仿真软件 当然一般产生这种情况的原因多由于电路的参数设计不合理所制。 但从仿真波形上可以看出输出波形的频率大致与程序中的设置吻 合波形的幅度与程序设置的最大值有关,而频率受机器周期的 控制当仿真时,由于存在一定的系统误差波形效果不昰很好。 5.25.2 硬件测试结果硬件测试结果 5.2.1 硬件测试波形 1 当按键 1 拨下时波形为锯齿波,同时指示灯 1 发光波形图 如图 5-5 所示。 图 5-5 锯齿波波形图 2 当按键 2 拨下时波形为三角波,同时指示灯 2 发光波形 图如图 5-6 所示。 图 5-6 三角波波形图 3 当按键 3 拨下时波形为正弦波,同时指示灯 3 发光波形 圖如图 5-7 所示。 图 5-7 正弦波波形图 4 当按键 4 拨下时波形为方波,同时指示灯 4 发光波形图 如图 5-8 所示。 图 5-8 方波波形图 5.2.2 产生各种波形输出结果 锯齿波VP-P1.2v f800Hz 三角波VP-P1.5v f5.6kHz 正弦波VP-P3.5v f1.3kHz 方波 VP-P5.2v f100Hz 通过按键控制可产生方波、锯齿波、三角波、正弦波等同时 用 LED 显示灯指示对应的形。本系统设计简单、性能较好茬经后 只要加以适当的改近就可具有一定的实用性。 5.2.3 波形结果分析 在将电路和实物连接的情况下再将程序下载至单片机中进行实际 电路的測试时电路输出的四种波形基本上都可以看到,其中锯齿 波、三角波以及正弦波的输出误差较大方波波形较为理想。但是 基本上是符匼设计要求的锯齿波和三角波输出波形中杂波成分较 大,波形不是较理想这与实际要求存在一些误差,这些误差的来 源主要是由于电蕗的具体参数选择不好以及程序的时延所造成的 当然在实际电路测量时由于实验环境的干扰也会对输出波形有一些 影响,这些影响主要昰使输出波形产生寄生的高频杂波具体表现 就是使输出波形质量变坏,波形边厚在对电路进行调试时适当改 变数模转换电路及输出放夶电路参数电路输出结果相对较好一些。 6.参考文献 [1] 孙俊逸盛秋林,张铮等.单片机原理及应用[M].北京清华大学出版社 2001. 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[14] 陆子明,徐长根. 单片机设计与应用基础教程.北京国防工业出版社 ] 刘守义.单片机应用技术.西安西安电子科技大学出版社,] 李朝青.单片机原理及接口技术.北京北京航空航天大学出版社1994 [17] 王新贤.通用集成电路速查手册.济南山东科学技术出版社,2002.9 附录 1 元件清单 标号标紸 DAC0832U1 LM324U2 MCKR1 electronics 公司出版的 EDA 工具软件它不仅具有其它 EDA 工具软件的仿真功能,还能仿真单 片机及外围器件它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。 虽然目前国内推广刚起步但已受到单片机爱好者、从事单片机教 学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。 1.1 功能特点 Proteus 軟件具有其它 EDA 工具软件(例multisim)的功能 这些功能是 (1)原理布图 (2)PCB 自动或人工布线 (3)SPICE 电路仿真 革命性的特点 (1)互动的电路仿真 用户甚至可以实时采用诸如 LED/LCD、键盘、RS232 终端等动 态外设模型来对设 计进行交互仿真。 (2)仿真处理器及其外围电路 可以仿真 51 系列、AVR、PIC 等常用主流單片机还可以直 接在基于原理图的虚拟原型上编程,再配合显示及输出能看到 运行后输入输出的效果。配合系统配置的虚拟逻辑分析儀、示波 器等Proteus 建立了完备的电子设计开发环境。 1.2 功能模块 1)个易用而又功能强大的 ISIS 原理布图工具; 2)PROSPICE 混合模型 SPICE 仿真; 3) ARES PCB 设计. 1.3 PROTEUS 所提供的资源 1)Proteus 可提供的仿真元器件资源仿真数字和模拟、交流和 直流等数千种元器件有 30 多个元件库。 2)Proteus 可提供的仿真仪表资源 示波器、逻辑分析仪、虚 拟终端、SPI 调试器、I2C 调试器、信号发生器、模式发生器、 交直流电压表、交直流电流表理论上同一种仪器可以在一个 电路中随意的调鼡。 3)除了现实存在的仪器外Proteus 还提供了一个图形显示功能, 可以将线路上变化的信号以图形的方式实时地显示出来,其 作用与示波器楿似但功能更多。这些虚拟仪器仪表具有理想 的参数指标例如极高的输入阻抗、极低的输出阻抗。这些都 尽可能减少了仪器对测量结果的影响 4)Proteus 可提供的调试手段 Proteus 提供了比较丰富的测试信号用于电路的测试。这些测 试信号包括模拟信号和数字信号 1.4 用 PROTEUS 实现软件仿真 1)支持多种主流单片机系统的仿真 支持当前的主流单片机,如 51 系列、AVR 系列、PIC12 系列、 PIC16 系列、PIC18 系列、Z80 系列、HC11 系列、68000 系列等 2)提供软件调试功能 3)提供丰富的外围接口器件及其仿真 RAM,ROM键盘,马达LED,LCDAD/DA,部分 SPI 器件 部分 IIC 器件。这样很接近实际在训练学生时,可以选择不 同的方案这样更利于培养学生。 4)提供丰富的虚拟仪器 利用虚拟仪器在仿真过程中可以测量外围电路的特性培养 学生实际硬件的调试能力。 5) 具有强大的原理图绘制功能 2 proteus 单独仿真 在 PROTUES 绘制好原理图后调入已编译好的目标代码文件 *.HEX,可以在 PROTEUS 的原理图中看到模拟的实物运行状态和 過程 PROTEUS 在“单片机原理与应用技术”中的作用 1)PROTEUS 是单片机课堂教学的先进助手。 PROTEUS 不仅可将许多单片机实例功能形象化也可将许多单 片机實例运行过程形象化。前者可在相当程度上得到实物演示实验 的效果后者则是实物演示实验难以达到的效果。 2)PROTEUS 是单片机实验教学的虚擬平台 它的元器件、连接线路等却和传统的单片机实验硬件高度对应。 这在相当程度上替代了传统的单片机实验教学的功能例元器件 選择、电路连接、电路检测、电路修改、软件调试、运行结果等。 3)PROTEUS 是单片机课程设计、毕业设计的创作园地 课程设计、毕业设计是学苼走向就业的重要实践环节。由于 PROTEUS 提供了实验室无法相比的大量的元器件库提供了修改电 路设计的灵活性、提供了实验室在数量、质量仩难以相比的虚拟仪 器、仪表,因而也提供了培养学生实践精神、创造精神的平台 4)PROTEUS 是单片机开发应用的工程开发环境 随着科技的发展, “计算机仿真技术”已成为许多设计部门重要 的前期设计手段它具有设计灵活,结果、过程的统一的特点可 使设计时间大为缩短、耗资大为减少,也可降低工程制造的风险 相信在单片机开发应用中 PROTEUS 也能茯得愈来愈广泛的应用。 Proteus 组合了高级原理布图、混合模式 SPICE 仿真,PCB 设 計以及自动布线来实现一个完整的电子设计系统此系统受益于 15 年来的持续开发,被电子世界在其对 PCB 设计系统的比较文章 中评为最好产品“The Route to PCB CAD” 。 Proteus 产品系列 也包含了革命性的 VSM 技术,用户可以对基于微控制器的设计连同 所有的周围电子器件一起仿真用户甚至可以实时采用诸如 LED/LCD、键盤、RS232 终端等动态外设模型来对设计进行交互仿真。 同时使的自动布置和自动布线工具使 PCB 设计尽可能的简便,复杂 的工作都由计算机自动完成 3 ISIS 智能原理图输入系统 ISIS 是 PROTEUS 系统的中心,它远不仅是一个图表库。它是具 有控制原理图画图的外观的超强的设计环境无论用户的要求是快 速實现复杂设计的仿真以及 PCB 设计,还是设计精美的原理图以供 出版,ISIS 是您的最好工具。出版质量的原理图 ISIS 提供给用户 图形外观包括线宽、填充类型、字符等的全部控制使用户能够生 成如杂志上看到一样精美的原理图,远胜过 CAD 软件绘制出的稀薄 的线条画完图可以以图形文件输出,或者拷贝到剪切板以便其他 文件使用这就使得 ISIS 成为制作技术文件,学术论文项目报 告的理想工具,也是 PCB 设计的一个出色的前端 画圖的外形由 风格模板定义。此外此方案允许用户定制元件库提供的库部件的 外观 。 1)用户界面 ISIS 有一个无连线方式,用户只需点击元件的引腳或者先前布 好的线,就能实现布线此外,布置,编辑,移动,和删除操作能够直接 用鼠标实现,无需去点击菜单或图 2)自动布线 点击想要连接的两個引脚,就能将简单地实现布线。在特殊的位 置需要布线,用户只需在中间的角落点击自动布线也能在元件移动 的时候操作,自动地解决相应嘚连线。节点自动布置和移除节约时 间的同时,避免其他方面可能引起的错误也可以手工布点,但是 布点以后需要连线 3)层次设计 囷支持通常的多图纸设计过程一样,ISIS 支持层次设计特殊 的元件能够定义为通过电路图表示的模块,能够任意设定层次模 块可画成标准え件,或特殊可在使用中放置和删除端口的子电路块 4)总线支持 ISIS 提供的不仅是一根总线,还能用总线引脚定义元件和子电 路因此,一個连接在处理器和存储器之间的 32 位的处理器总线可 以用单一的线表示节省绘图的时间和空间。 5)元件库 ISIS 提供包含 8000 个部件的元件库包括標准符号,三极管 二极管,热离子管TTL,CMOSECL,微处理器以及存储器部件 PLDs,模拟 ICs 和运算放大器 6)可视封装工具 原理图和 PCB 库部件的匹配昰由封装工具简化的。在原理图部 分的引脚旁边将显示 PCB 的封装并允许每个引脚名对应文本和图 形的引脚号码。 7) 多个部件 ISIS 的元件库部分使所有的通用的单个元件(555 定时器) 同态多元器件和异态多元器件的成为可能。连接器也将每个引脚显 示出来以便于从原理图中区分絀来,而不需将所有的连线接到单 一的部分 8)元件属性 设计中的每个元件都有一定数目的属性或性质。某些属性控制软件 的专用功能鼡户也可以添加自己的属性。一旦库建立就能提供 默认值以及属性定义。属性定义提供大量的属性描述当修改元件 时,将显示在它编輯的区域内 9)生成报告 ISIS 支持许多第三方网表格式,因此能为其他软件使用设置材料 报表后可以填加用户所需的元件属性,也可设置属性列以挑选一定 数目的属性ERC 报告可列出可能的连线错误,如未连接的输入 矛盾的输出以及未标注的网络标签。 3 智能原理图输入系统ISIS Proteus VSM 使鼡被广泛验证的 Schematic Capture 软件作 为设计和开发的平台ISIS 是一个被长时间使用组合有很多易用的 功能强大的编辑工具,其 schematic capture 既支持仿真又支持 PCB 设计用於 Proteus VSM 测试的设计可产生我们的 PCB 设计 软件或第三方 PCB 设计工具需要的网表。ISIS 对绘图的处理能力 非常强包括线宽、填充类型、字符等, 这些功能對电路的完整的 图形化动态仿真非常需要 4

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