第3章

系統硬件結構的設計3.1主控單元3.1.1

AT89C51單片機簡介AT89C51是我們常說的單片機，具備4K字節閃爍功能，能夠實現編程功能，能夠刪除，僅讀取存儲器中的內容，在低電壓環境下進行工作，是一款性能良好的微處理器。和相比，能夠實現字節閃爍功能。單片機能夠對相關內容進行多達一百次的重復刪除。它結合了技術，可以同指令集與管腳等相適應。將位中央處理器與閃爍存儲器進行組合排布，融入了技術，是當前效率較高的微控制器，而AT89C2051正是源于AT89C51，只不過在它的基礎上進行了簡化。在嵌入式系統的設計過程中，AT89C型單片機因其價格實惠、性能良好等特性被大量應用，比如，AT89C51芯片被用作該系統的主控芯片。該芯片由高密度非易失存儲等技術制成，能夠和MCS-51指令集相兼容。為達到小巧便攜的目的，其封裝多采用雙列直插式。這是一種功能較為齊全，效率非常高的控制器，由于其具有價格低廉、可靠性高等優點，因此在一般的嵌入式控制系統中較為常用。同時由于其價格低廉，穩定性高，具有其他控制器所不具有的優點，非常適合本次設計的系統。

現如今有許多科技公司都有能力生產制造單片機，各公司之間的市場競爭也很大，加之集成電路技術的飛速發展，單片機的功能較之前相比，強大完善了不少。現在市場上已經出現了32位甚至64位的單片機，運算速度也日益提高。此設計中選用的單片機是由ATMEL公司生產的。此芯片將作為本設計的核心控制模塊。3.1.2AT89C51功能介紹AT89C51是一種性能較高的八位單片機，生產工藝采用的是CMOS,它與MCS-51單片機相兼容，它的功能特點見表3-1所示：3.2

系列芯片精密函數發生器

是一個單片集成電路芯片，其身上集中了很多先進技術，比如等，所以它的優勢很多REF_Ref4421\r\h[14]。比如具有較寬范圍的電壓、使用起來很方便，在穩定度和精度方面都很高等，其運行工作時只需要外部很少的輔助元件，并且可以在內外電壓的控制下產生方波、三角波和正弦波，在壓控振蕩和調制器上可以使用REF_Ref4467\r\h[15]。表3-151單片機的功能特點=1\*GB3①能夠執行1000多次的讀寫以及擦除操作=2\*GB3②內部擁有4K閃存=3\*GB3③外部可接0MHz-24MHz的晶振，支持靜態操作=4\*GB3④=5\*GB3⑤=6\*GB3⑥=7\*GB3⑦=8\*GB3⑧=9\*GB3⑨3.2.1性能特點考慮到溫度的影響，會產生部分偏移，但是芯片的品偏移頻率不超過，這個數值是非常小的；并且它輸出的正弦波失真度低于，這個失真度也是非常小的，有很多種類的函數信號比如高線性度的三角波等，并且頻率輸出范圍在之間，之間任意可調，工作變化周期很寬。電平輸出范圍也很高，從電平至，由于其所需的外部條件較少，所以在使用上很方便。3.2.2

管腳功能圖3-1為的管腳圖，下面表3-2對每個引腳的功能做簡要介紹。表3-2引腳功能腳（）：腳

()：腳():腳:腳（):腳()：腳()：腳()：腳()：腳()：腳()：3.3D/A轉換的介紹的作用的將輸入的數字量轉換為模擬量后輸出。分辨率為位；單雙緩沖或者數字輸入都可以；單一電源供電()；功率消耗能量很低，。的引腳如圖3-2所示圖3-1DAC0832引腳圖·各引腳功能如表3-3所示:表3-3DAC0832引腳功能：：：：：：：：，：：：：模擬信號地，最好與基準電壓共地。兩個數據鎖存器、型網絡轉換器和控制電路組成的內部結構位輸入寄存器其由個鎖存器組成，和計算機的數據總線連接之后可以作為數據輸入時的緩沖寄存器。為時控制輸入為鎖存狀態，為時信號才可以被觸發器接收。位寄存器其組成與上述寄存器相同。位轉換器只接受經過寄存器的位輸入數據。為時為鎖存狀態，為時，為跟隨輸入狀態。位轉換器轉換器采用型網絡。該轉換器輸出的電流和數字量成比例，為參考電壓輸入，為運算放大器的反饋電阻，引腳是這個反饋電阻的一端，與放大器的輸出端連接。控制邏輯部分如表3-4所示表3-4控制邏輯，，3.3.2接口電路如圖3-3所示，這一電路中以單緩沖寄存器方式工作，就是說當片選信號有效時，數據線送來的數據以直通的方式進行轉換。輸出的信號經過電壓放大器之后變為0~5V的電壓信號。圖3-2DAC0832工作原理圖3.4功率放大器的設計在本系統中，由于輸出要求有一定的帶負載能力（負載3歐姆電阻時，輸出功率大于2瓦特），因此，要在函數發生器的輸出端加一定的功率放大，由于輸出信號的頻率范圍為20~10KHz，因此，采用音頻放大器電路，典型電路見下圖圖3-3功率放大器原理圖TA7240由數字濾波器、D/A轉換器、低通濾波器和模擬電流放大級組成，由數字濾波器選通數字音頻信號、并插補數學運算處理后，送轉換器轉換成模擬電壓信號，然后低通濾波器對該信號進行處理，主要是濾去其中部分高頻成分，通過模擬電流放大級進行放大，最后被放大后的的模擬音頻信號，就可以驅動揚聲器工作REF_Ref4852\r\h[16]。該電路用TA7240AP構成的立體聲雙路功放電路，在IC內部輸出部分由輸出對地短路保護電路，而且兩路輸出直流失調電壓小(小于0.35V)，因此，連成BTL功放時可直接接負載揚聲器，而不必用隔離直流電容偶合，各引腳端所示直流電壓是在Vcc=9~18V，輸出端直流電壓始終處于Vcc/2。但在Vcc較高的情況下，必須相應地使用較大的散熱器且不得超過極限值，靜態直流電壓Vcc小于25V，浪涌電壓(在0.2秒內)Vcc小于45Vp；輸出電流瞬時峰值Iopp小于4.5VA；最大允許功耗P小于25WREF_Ref4934\r\h[17]。該單片式立體聲功耗放大器的外接元件少，也不需要外接反饋電阻就可以使用，在Rf=0時的典型電壓增益約52db(規格為50-54db)，輸出噪聲電壓Vnp≤1.5mrms，對電源文波電壓抑制比約為52db，一般不需要采用穩壓電路供電，整流濾波電容使用1000uF以上就可以了。連接時，可以用4歐姆揚聲器系統，輸出12W以上的功率（Vcc=13.2v，THD≤1%），輸入阻抗33KQ，輸入直流電位約1.5V，兩通道之間相互串擾的抑制比約為57db。電壓增益可以用Rf調整的方法予以改變，不過為了穩定，不發生自激振蕩，應當限于Rf≤750情況下使用，也即最小增益限于50倍（34db），BTL應用時最小增益應限于100倍（40db），合計取得40db增益，即BTL應用時放大40db的方法是應先把A1或A2的輸出衰減34db后，再由A2或A1

反相放大34db，才能得到40db增益。其中S是靜噪開關，其作用是在開機或關機，收錄音功能切換時，使內部各級電路截止，停止工作，達到靜噪目的，至少有60db的抑制能力。

電路安裝中須著重注意的是，應采取合適合理的措施防止形成正反饋引起自激振蕩，措施包括：G1端是輸入接地點，G2端是輸出級放大電流功率接地點(流過大電流)，輸入輸出各部分的接地電容首先要分別連接到對應接地端，不能前后交錯連接，地線的布局走向也要嚴格分開。A1和A2放大器各自的輸入端之間并接500-1000pf的防震，去干擾電容器。輸出端與地(GT2)或電源Vcc端之間連接0.1uf左右的去耦，防震電容器。各防震電容使用聚酯薄膜電容器較好，如果是使用陶瓷類電容，因其溫度特性不良(溫度升高則電容減小)，應取大容量值。經過上述介紹后，在本系統中采用單路輸入輸出，另一路浮空的方法，獲得所需的帶負載的能力，達到其性能指標。3.5

鍵盤顯示電路的設計我們通常所用的人機通話方式就是鍵盤顯示電路。在單片機及應用系統中，對系統的工作狀態和數據輸入通常要借助鍵或鍵盤來實現。一般情況下，在單片機及應用系統中，對系統的工作狀態和數據輸入通常要借助鍵或鍵盤來實現REF_Ref5639\r\h[18]。所以從這一方面來講，開關不僅要輸入電平，還要負責完成相關的指令。當然，復位按鍵單獨控制專門的復位電路和專一的復位功能。通過鍵輸入信息和件結構有關聯性很強，需要通過計算機來完成相關操作。對于很多的影院系統的智能儀表來說，鍵輸入程序就是整個應用程序的核心部分。散轉指令在很多單片機系統中都存在，因為它可以充當鍵輸入的軟件接口，專門用來配合鍵輸入信息，比如中散轉指令。對于一組鍵或者一個鍵盤來說，總會有一個接口電路和相連。輸入信息可以通過軟件來了解，對于哪個鍵是否有輸入信息可以通過中斷方式或者查詢方式來了解，累加器接受送入的該鍵號，然后轉入執行該鍵的功能程序（通過散轉指令），最后再返回到原始程序狀態REF_Ref5692\r\h[19]。3.5.1

鍵開關的可靠狀態輸入在現階段，機械觸點的合、斷作用廣泛應用再按鍵和鍵盤方面。一個電壓信號通過機械觸點的斷開，閉合過程，在這變化的一瞬間會出現相關的抖動，因為機械觸點存在一定的彈性，所以就會出現一系列負脈沖。抖動時間一方面也跟按鍵的機械特征有關，一般約為。一般情況下，工作人員的操作和軟件的穩定性有一定的關系，大約在幾秒到幾十秒之間。只作一次鍵入處理來確保對鍵的一次閉合，另外對于消除抖動的影響，我們可以采用軟件和硬件兩種方式。硬件方面，觸發器或單穩態構成的硬件去抖動電路是一般方法。軟件方面，當鍵按下時，會執行一個的延時程序，這樣我們就可以根據電平的狀態確認鍵的狀態，從而確認再本系統中是否真正消除了抖動的影響，為了避免更多的硬件出現，造成更多的硬件問題，才用軟件的方法。這樣可以減少硬件的開支，降低成本，因此一般情況下軟件方法比較常用REF_Ref5757\r\h[20]。3.5.2

對按鍵進行編碼給定值或直接給出鍵號口線可以查詢按鍵的開關狀態。

鍵盤的結構決定編碼方式，但是為了實現按鍵功能程序的轉移，不考慮編碼存在與否或者其形式，最后都要轉換成與累加器中樞相對應的鍵值。3.5.3

選擇鍵盤檢測方法在計算機方面，鍵盤掃描只是工作的一部分，有按鍵按下時鍵盤處理才會表現它的意義，中斷方式與查詢方式是對鍵按下的信息檢測的兩種主要方式。3.5.4

編制鍵盤程序下面的任務表3-5是一個完善的鍵盤控制程序需要解決的：表3-5按鍵控制任務·獨立式鍵盤結構利用口線組成的單個按鍵結構電路就是獨立式鍵盤。按鍵數量不多時才會采用這種電路，因為會造成比較大的浪費。每個獨立式按鍵單獨占有一個口線，另外它還只對一個單獨的獨立式鍵盤負責，雖然獨立式按鍵電路配置靈活，軟件結構簡單，但是考慮到必須一對一的情況。圖3-4鍵盤接口電路·鍵盤的工作原理與方式在很多系統中，的工作包括方方面面，單片機系統也不例外，鍵盤掃描只是工作中很小的一部分，但是為了不影響其他工作的同時兼顧鍵盤掃描是我們需要解決的問題，所以要根據的忙閑情況，確定選用還是。在鍵掃描程序中有如表3-6所示的幾個功能：表3-6鍵盤掃描程序功能=1\*GB3①=2\*GB3②=3\*GB3③=4\*GB3④3.5.5定時掃描工作方式定時掃描工作方式大致如下:響應定時器產生的定時中斷，然后對鍵盤進行掃描，在有鍵按下時，轉到實現該鍵輸入的功能REF_Ref5891\r\h[21]。3.5.6

鍵盤顯示電路設計為了減少或者避免有時會處在空掃描狀態的問題，我們采用中斷工作方式，因為計算機應用系統工作時，輸入是不經常存在的，所以，在很多情況下，都會處于空掃的狀態，所以中斷方式僅僅在鍵盤有按鍵按下時才執行相關的掃描操作，這樣可以在一定程度上提高效率。鍵盤掃描方式通常情況下，掃描法和反轉法是掃描的兩種方式。為了對檢測到的按下的這個鍵進行確定，需要逐行或者逐列進行掃描REF_Ref6106\r\h[22]。這兩種方法都需要按照每一行或者每一列的方式進行掃描，當我們想要使用掃描法進行確認按下的鍵時，相應的行或列應由上拉電阻接高電平，有鍵按下后，全部置于低電平，然后進行逐行或者逐列掃描，如果其狀態全為，按下的鍵即位顯示狀態的交點；在反轉法中，對鍵值的獲取只需要兩個步驟，當所按下的鍵處在最后的行或者列的時候，就需要掃描多次才能獲得鍵值。顯示器結構和原理(1)結構和原理在單片機的應用產品中，發光二極管以其價格低廉而被廣泛應用。二極管顯示就是很多個發光二極管組成在一起的字段。我們通過控制在二極管導通狀態下的一個點或者一個筆畫就可以實現顯示的目的，七段顯示器是現階段比較常用的顯示器，其結構如圖所示。共陽和共陰是數碼顯示器的兩種接法，從名字上就可以看去，把所有二極管的陽極接在一起就是共陽解法，反之共陰接法就是把二極管所有陰極接在一起，在共陽接法中，如果某個陰極接低電平，該字段就會相應地發光。實際電流由數碼顯示器決定，一般情況下每段需要。圖3-5LED數碼顯示下面對一些使用譯碼器或軟件譯碼的接口電路進行簡單的介紹。一般情況下靜態和動態是兩種點亮顯示器的方法。靜態顯式的使用方面很局限，其只用在顯示位數較少的地方，因為它每一顯示位都需要一個位的輸出口控制，對硬件占用很多，當它對某一個字符進行特定顯示的時候，相應的發光二極管恒定處于導通或者截止的狀態。從成本方面來看，動態顯示器很有優勢，所以被廣泛應用在很多方面，它會對于每個顯示器輪流點亮，所以每個顯示器每隔一定的時間就會被點亮一次，這種方式以人類的視覺存在短暫的停留而得以實現，其中導通的電流、點亮的時間和每次被點亮的時間間隔都會在不同程度上對顯示器的亮度產生影響。在字符和數字的顯示方面，必須依賴于顯示段碼的支持才能實現顯示器的功能，從而形成“”字形第段，同時還應對小數點予以合理取舍，因此加強小數點后一位共有段（一字節）。表3-7為各段碼位對應的顯示段關系:表3-7段碼位和顯示段關系從顯示器的顯示原理，我們可以看出，最后要實現相應段選碼的轉換才能顯示字母數字。硬件譯碼器或軟件譯碼都可以實現相應的轉換，在本設計中，我們選用的是軟件譯碼的方式。(2)系列的單片機串行口方式依賴于移位寄存器的功能，位

顯示器靜態顯示窗口與片外接，的可以用于數據的傳輸，可以作為移位時鐘脈沖，實現脈沖的功能REF_Ref6603\r\h[23]。可以作為的單向位串輸并出的移位寄存器，（腳）作為串行數據的輸入端，痛過并聯相接，當為同一輸入信號時，可利用邏輯與運算的模式將脈沖信號予以傳輸。（腳）作為時鐘輸入端，與串行口端相連接。當首個時鐘信號的上升沿到達端，移位寄存器的數據就會向前端位置移動一位，當個時鐘脈沖全部到來之后，位二進制數據將會傳移至。（腳）作為復位端，，時鐘脈沖處于高電平狀態，，移位寄存器全部歸。（第及引腳）并行輸出端與顯示器的引腳一一相對應。當個脈沖全部到達時鐘信號后，最先到達的數據移至最前端，這時在新脈沖到來下前端脈沖將會移至各自的前一端。例如，片首尾互相以串聯的方式相連，將時鐘端串接，因此，當個脈沖全部到來時，第片的數據來源于單片機端的，當第個個脈沖到達后，第一位數據將移至第片，而新到來的數據就會占據移除的前一位數據位置，即第片，依次推進，當第個個脈沖到達后，最先輸出的數據就會轉移到最左邊的中，其余數據分別進入到第、、、片寄存器中。單片機串口方式是借用移位寄存器實現功能的，其中共外接了片，6位顯示器，可起到傳輸數據的作用，作為其中的移位時鐘脈沖起到脈沖移位的作用REF_Ref6655\r\h[24]。為一種串入并出的單向位移位寄存器，的作用是串行數據輸入端，（第腳）作用與其相似，2個引腳信號輸入為邏輯與運算的原理，信號的串接可采用并聯方式。（）與串行口時鐘輸入端相接。時鐘信號上升沿到達T端，移位寄存器移位，移一位數據，8個時鐘脈沖都達到目標位置后，二進制數轉移至中。（）的功能作用為復位端，，移位寄存器為低電平，即狀態，，時鐘脈沖具有觸發功能。到（第與引腳）的并行輸出端與顯示器引腳一一對應相接。此處對予以詳細說明:時鐘脈沖端，需要具備對到來方式不做要求的高、低、高、低的脈沖，例，一根電線，兩段分別接于端與手持，前者接，后者接，當接收到時鐘脈沖的信號時，數據輸入端（1，2引腳）就會接到1,并且進入到的內部，接時，進至其中元器件的內部。將5片首尾互相以串聯方式連接，同時將時鐘端連接，當8個脈沖到來，來源于單片機端的數據進入第一片中，當第二個脈沖到來時，其進入第二片中，而此次輸入的新數據會進入中，當8個脈沖都到達后，首次輸出的數據同樣也就被先送到最左邊的中，其余數據依次進入第一、二等位置的五片中。第一個脈沖到來后，第一片就會開始接收數據，這時其他脈沖也都在接收高電平的數據，第一個脈沖到來后，第一片164就會接收單片機傳輸到來的數據，其他各片依次相接在前一片Q8電線上，數字電路中只有低電平(0)與高電平(1)這兩種狀態。因此其下一片等效于接收0或1的數據。圖3-6顯示接口電路3.6電源設計直流穩壓電源線性穩壓電源與開關穩壓電源，前者:調節電壓，使其維持在線性放大區工作狀態中，自始至終在電源中得到了廣泛的應用REF_Ref7618\r\h[25]；后者可以通過開關調節電壓，其一般都是由交換技術所得的高頻率的開關工具元器件，也就是日常生活中最常見的開關電源。線性穩壓直流電源兼具電路簡單易清晰、靈敏度高、紋波小、抗干擾強和穩壓性好等優勢性能，但其劣勢為效率低、體積大、質量重等，而開關電源具有效率高、體積小、重量輕的優勢，其他性能均弱于線性穩壓電源。在先進微電子技術的高速發展大規模集成電路的日益完善下，最終成為專用集成控制器及單片集成開關穩壓器，這使控制電路系統具有性能優、易操作、電路簡化、安全可靠等各種優點，開關電源所使用的功率元件的發展和電路設計的進步，使開關電源性能價格比迅速增值，且開關電源的技術也日益完善，因此，本系統中采用的是開關電源。在本電源的設計中，采用的是TL494開關脈沖調制器，相比于SG3524，該芯片兼具死壓時間的實時調節、驅動力強、穩定性強等各種優勢。該芯片內部組成元件為誤差放大器、PWM比較器、脈沖控制觸發器、脈沖輸出控制門，驅動用的晶體管及標準電源部分，所以它不僅能夠組成各種電源，還可用于其他電路，是一種被廣泛使用的集成電路。TL494最早產生于美國一家德州儀器公司，這是一種受電壓驅動作用下工作的脈寬調制控制集成電路，被廣泛應用于開關電源中REF_Ref7922\r\h[26]。本文將對此與輸入輸出電路所形成的一個單回路控制器作以分析。圖3-7TL494的管腳圖TL494的管腳配置、功能內主要元件包括基準電壓電路、脈寬調制比較器、輸出電路等等。圖1所示為管腳圖，其可以作為誤差放大器I的同相輸入端，實現其功能，2管腳與之相反；3管腳是相位校正及增益控制端，對其予以校正與控制；4腳可以在其間歇期間對其予以調置，而只需加上大約的電壓就可以延長截止時間，保持其穩定性，甚至可達100%；5腳接振蕩電阻，6腳接振蕩電容；7腳接地；8、9腳均為末級輸出的三極管集電極，10、11腳均是發射極；12腳為供電端，可以為其供給源源不斷的電；13腳接地，并聯方式，可實現輸出電路的有效控制，14腳:推挽輸出；14腳指的是以5V為基準電壓輸出端，輸出電流Imax為；15腳:誤差放大器II的反相輸入端，16腳反之。回路控制器的工作原理圖3-8為回路控制器。被控制量（壓力、溫度）受傳感器的轉換，電壓大約為電信號，可以生成一個處于閉環回路狀態下的反饋信號，這時，有源簡單二階低通濾波電路就可以充分發揮自身穩定器的作用，將其穩定后傳輸至誤差放大器的+同相輸入端處。輸入信號為的5V基準電壓源，通過精密多圈電位器的輔助作用，將電位器動端接于IN-反相輸入端。反饋信號與設定信號通過誤差放大器，將控制脈沖寬度，其通過整流濾波與隔離放大兩大電路的穩定作用后，從而傳輸出一個與脈沖寬度正相關、范圍的直流電壓，從而對執行電路予以完全控制，結合實驗者的需求將被控制量予以實時調整，實現被控制量與設定值完全相匹配，從而實現一個閉環單回路控制。圖3-8回路控制器方框圖輸入電路運算放大器均接在二階低通濾波電路中，通過反饋信號輸入處理電路、設定信號電路。同時，還應保證輸入電路連接高度對稱性。有源簡單二階低通濾波電路截止頻率應該設定為，由于其(其特征頻率）將與設為，得知R1的電阻值為16kΩ。這種設定方法可以有效地控制高頻雜波與平滑傳感器信號對其的干擾，確保誤差放大器I同相輸入端的信號的高度穩定性。有源簡單二階低通濾波電路、誤差放大器I同相輸入端兩個元器件之間接上一個電阻，用以限流隔離。14腳輸出一個5V基準電壓源，阻值的精密多圈電位器充分發揮自身的分壓作用，設定取消信號，在與處理計算模式的傳感器反饋信號電路中，將信號輸送至管腳2，誤差放大器反相輸入端。通過大量實驗測定，兩個限流隔離電阻對電路是至關重要的。這才能保證誤差放大器I的輸入端處于低電壓狀態時保持較高的跟蹤線性關系，因此將輸入運算放大器擴大2倍，保證反饋信號與設定信號的有效的蹤線性關系。此次實驗設計中，控制器的選擇為誤差放大器，誤差放大器的端與地相接，IN﹣接與1相接。為保障輸出三極管的工作安全性，可由與分壓于4管腳相接于的間歇電壓上。此時，與形成一個相位校正及增益的控制網絡。該實驗的控制器中所使用振蕩電阻與振蕩電容為200kΩ與0.1uF。選擇并取方式予以輸出，選用自發射極的輸出模式。整機電壓值為。4、輸出電路要想脈寬變化方波信號的可以合理地變化，應該選擇一個開關二極管、電容對其予以整流濾波。為整流濾波輸出負載可供給C8放電回路，以使電壓與輸出脈寬呈現正相關的關系。要想讓輸出電壓更穩定，高負載力，以及輸出電壓的合理變化，可以在電路中加分別加一個一級壓控電壓源與二階低通濾波電路實現電路目標。元件參數為:直流輸出電壓最大值輸出端接地，并且與10V的穩壓二極管相連接，以維持輸出電壓的穩定性。5、工作過程當實驗設定值比反饋信號小，可選用TL494，對脈沖的寬度作以調節，9、10管腳的由于并聯輸出信號的作用，脈沖寬度縮減，輸出信號通過濾波電路、隔離與放大輸出電路，從而降低輸出直流控制信號電壓。直流控制信號可以有效地電路經執行機構（電動機），從而可以起到降低被控制量數值與傳感器反饋信號的作用，為閉環控制單回路給予諸多作用；當設定值比其大時，結果也與之相反。而且還可結合被控制系統的相關需求，對二階低通濾波電容作以調整，實現控制過程的實時化、精準化、穩定化。另一方面，為了實現控制過程的立體直觀化，應該加上設定量與被控量的顯示電路。同時，還可以從兩個輸入端接收信號，再利用隔離放大電路傳輸至表頭指示。表頭可以利用數字式電子表頭成品或滿量程5V的機械對其予以表征。6、實驗所測數據的分析過程表1-表3中的數據來源為:當輸出端與10K負載電阻為開環相接方式時，可采用型數字萬用表對其予以數據測量。多圈電位器與基準源之間的分壓模擬可測定反饋信號、設定信號的數據，測量平衡點置于與輸出端，的、腳，輸出數據作用在的管腳上。表3-8開環的條件下實測數據組1設定(V)1.0211.0221.0211.0191.0181.0161.0151.0211.010

反饋(V)1.2521.2271.2271.1621.1371.1131.0901.0641.008

輸出(V)0.011.99

3.01

5.006.097.00

8.00

9.00

9.96表3-9開環的條件下實測數據組2設定(V)2.032.032.032.032.032.032.022.022.022.022.02

反饋(V)2.182.162.152.132.112.082.062.042.011.991.96

輸出(V)0.010.992.033.004.015.096.107.018.009.009.62表3-10開環的條件下實測數據組3設定(V)3.033.033.033.033.033.033.033.033.033.033.03

反饋(V)3.103.093.073.033.033.012.982.962.932.912.83

輸出(V)0.011.032.003.054.025.076.027.017.999.049.92此次實驗測量了多組回路控制器電路的參數數據，此處只列其中三組。通過對以上數據的分析與思考，得知當控制器處于開環狀態時的反饋信號的數據在0.225V左右，范圍較窄。閉環回路對其予以控制時,控制系統中的輸出穩定值可以達到峰值。設其定值的1.1到1.2倍，可發現個人之前的設定值與最終實驗所測反饋值都基本處于平衡值，因此反饋量與設定量達到了高匹配度。即該控制器控制的具有較高的靈敏度與精度。而在具體的應用中，也已經證實了以上總結。由于該控制器具有高度的靈敏度與精度，因此可替代部分成本高、電路難的單控制器，實現系統運行的高效化。通過對以上所述的整理，采用TL494作為核心元件的閉環單回路控制器兼具理念新、電路簡，成本低、控制穩等各種優勢，因而已經在工業控制現場中得以廣泛應用。第4章系統的軟件設計軟件程序設計過程涵蓋:系統設計整體方案流程圖、具體程序、修改檢查程序等主要環節。程序設計的總方案指的是從系統這一高度對程序機構、數據形式、程序執行方式等方面予以整體全面的考慮，在草擬總設計方案時，受制于實際單片機的應用系統功能復位，具有信息容量大、程序周期長等各種典型特征，因此，在設計的過程中，必須依據實際的程序對其予以設計。應用系統軟件應該具有以下顯著特征:軟件結構簡單、易理解，程序邏輯嚴密，可簡易操作。功能程序予以模塊化設計，提升其針對性，查找信息更便捷。程序、數據存儲的大容量，內存與操作運行的暢通，可以提升運行的效率。運行工作的狀態穩定，不受外界環境的干擾。調試修改之后的程序予以規范標準化，并且刪除之前的修改“痕跡”。軟件設計的抗干擾全面化。本系統的設計為模塊化程序，以將繁復的應用程序依據功能細分為獨立程序模塊作以核心理念，這些模塊能夠單獨設計、編程調試、查找錯誤，并裝配使用，以設計一個具有超強實用功能與價值的程序。以下系統流程圖程序將對其予以具體闡述。(見后附流程圖程序)。4.1系統主要程序流程框圖系統的主要流程圖如圖4-1、4-2所示：圖4-1系統主要程序流程圖圖4-2主程序詳細流程圖4.2中斷程序設計中斷技術是計算機中一項很重要的技術，是CPU

與外部設備兩者之間輸送與接收信息的一種關鍵方式。當中斷技術被引入到計算機予以使用時，不但處理了

CPU與外設的速配難題，同時還實現了CPU運行的高效化。中斷系統的組成為硬軟件兩種，中斷系統可以增加計算機功能用途，提高了運行效率，其操作簡易靈活，可以有效處理計算機遇到的故障問題。中斷的定義當CPU

正處理某一項任務時，外部突發事件（如定時/計數器溢出或被監視電平突變等）向CPU發出請求，要求其迅速處理突發事件，這時，CPU便會暫停工作，轉而處理突發事件，當事件處理結束后，繼而返回繼續處理之前被暫停的任務，即中斷。在中斷系統里，中斷源，即事件被暫停的根本源頭；中斷請求信號，中斷源發出申請，向予以中斷的信號；中斷響應，即接收到中斷申請的信號后，便會暫停當前正在處理的程序，轉而處理突發事件為其服務；中斷服務程序，即受服務的對象的程序；斷點，即當前執行的程序被暫停時的PC值所處的狀態；中斷返回，完成突發事件的處理，繼而返回之前被暫停的事務。MCS-51系列單片機中斷系統的中斷系統，所有的單片機都有其對應的中斷源數量。一般情況下，都為5個中斷源，6個增強型中斷源。中斷源：軟硬件中斷源共兩種。軟源：指發出中斷信號，暫停事務的處理。但是，在MCS-51指令系統中，沒有軟件中斷指令，也就沒有軟件中斷源了。硬件中斷源：即發出中斷請求信號的相關外部設備。在8051系列單片機的中斷系統，5個中斷源被分為2個中斷優先級。8051系列單片機:內部中斷源、外部中斷源，兩者想加共5種。①3個內部的中斷源。中斷由定時/計數器加計數再將其予以溢出作用，將寄存器TFO位調節其處于1狀態，向CPU發出中斷信號。定時/計數器的加計數將其予以溢出作用，將

寄存器位調置為，從而向傳輸中斷信號。：例如串行口輸送()、接收()，串行口可將的調予以置作用，從而向傳輸中斷信息。三者控制位鎖均含有寄存器TCON、SCON元件。②2個外部的中斷源。外部中斷()：這種中斷方式的接入端口為，低電平、觸發方向為下降沿。外部中斷()：接入口是，低電平、觸發方向為下降沿。兩個中斷源的中斷請求模式與其觸發方式的控制都被鎖存在寄存器低4位。中斷入口的地址當CPU接收到中斷信號后，會進入一個固定地址的界面，予以中斷服務。本該系統使用的是定時器T0，也就是允許T0在恰當的時間中斷，中斷流程圖見圖4-2所示:圖4-3中斷程序流程圖4.3其它子程序流程圖鍵盤子程序流程圖如4-3所示：圖4-4鍵盤子程序流程圖延時15ms子程序如下圖所示：圖4-5延時子程序流程圖開關穩壓電源程序：圖4-6開關穩壓電源流程圖總結與展望5.1總結函數信號發生器以單片機作為基礎，系統采用AT89C51單片機的最小系統組成控制電路，ICL8038作為核心元件進行設計。設計了基于ICL8038的函數發生器，包括函數發生部分和功率放大部分。功能發生器部分單元電路要靠ICL8038來幫助實現。系統采用由

TA7240ap

組成的功率放大器，其中，TA7240由數字濾波器、D/A轉換器以及模擬電流放大級組成。函數信號發生器等儀器的發展使得生產力大大提高，目前為止，相關的硬件類開發越來越多，使得配套的各種開發軟件也更加成熟。可以說及其方便地利用目前市場上的資源，研發出實現各種功能的各類系統。對人類生活質量的提高和信息化程度的提高起著重要作用。5.2展望信號發生器在電子測量的領域中可以說是最基礎、使用量最廣的一種儀器，如同示波器、電壓表等。信號發生器在很多領域都有著大量的使用，例如醫療部門的超聲波診斷，以及光譜治療儀器等。其作為科研項目和工程實踐當中尤為重要的儀器中的一員，微處理器從問世到不斷發展，使用的信號種類越來越豐富，自動化水平也越來越高。至今，大量相關的設備逐漸實現了自動校核、自動診斷等先進功能。我們有足夠的理由相信，信號發生器的前景會越來越好，波形發生器的頻率以及產生波形的種類以肉眼可見的速度飛速增長，軟件性能也越來越強大，這些精密儀器在各行各業都有著巨大的作用和價值，使人們的生活質量越來越好，希望祖國的科技力量日益強大，我們也渴望為行業的進步貢獻自己的一份力量。致謝經過一學期的忙碌和工作，本次畢業設計也接近尾聲，由于經驗匱乏，有許多地方還不夠嚴謹、考慮不夠周全，導師和同學的指導和鼓勵使我得以完成這個設計，并從中學到了很多知識。首先感謝我的導師尤傳富老師，老師在畢業設計的各個階段都給予我悉心指導，從查閱資料，中期檢查再到設計方案，老師耐心地為我提出各種建議，并指導我進行修改和完善。我很佩服尤老師的專業水平，如果沒有老師的大力幫助，我可能沒有頭緒，完成任務也會困難許多。老師治學嚴謹和科學研究的精神值得我去學習，對我今后的工作學習起到了很大的積極作用，感謝老師半年來的幫助以及支持，在繁忙的工作中覺得頗為收益。其次感謝同學對我的幫助，設計初期的原理圖和后期的論文排版，都是同學們在一起集思廣益，互幫互助，在忙的焦頭爛額的時候對我進行鼓勵和支持，我覺得認識這些可愛的同學真的很幸運，大家一起分享一些心得和體會，對設計的思路和論文的創作都有著極大的幫助，謝謝兄弟們。感謝長春工業大學四年的陪伴，陪我走過了人生最美好的階段，四年里我學到了各種專業知識，了解了各種實驗原理，老師們都很敬業，使我們收獲了很多，如今就要走向社會，我們會繼承母校的優良傳統，刻苦學習，嚴謹工作，實現自己的價值。最后，再次對老師和同學的無私幫助表示衷心的感謝，有你們的支持和鼓勵，這次畢業設計才會順利完成。感謝長春工業大學四年來的大力栽培。參考文獻宋杰.單片機在電子技術中的應用研究[J].山東工業技術,2018(22):230.梁小廷.單片機技術的發展及應用研究[J].民營科技,2018(06):9.

鐘秉翔.單片機應用技術與實踐[M].重慶：重