低频信号发生器电路图制作以及调试

低频信号发生器电路图制作以及调试
1 画原理图
本设计中要求用 Protel软件完成原理图以及PCB板。

我用的是Protel2004版本。

电路原理图的设计是印制电路板设计中的第一步，也是非常重要的一步。

电路原理图设计得好坏将直接影响到后面的工作。

首先，原理图的正确性是最基本的要求，因为在一个错误的基础上所进行的工作是没有意义的；其次，原理图应该布局合理，这样不仅可以尽量避免出错，也便于读图、便于查找和纠正错误；最后，在满足正确性和布局合理的前提下应力求原理图的美观。

电路原理图的设计过程可分为以下几个步骤：
1、设置电路图纸参数及相关信息根据电路图的复杂程度设置图纸的格式、尺寸、方向等参数以及与设计有关的信息，为以后的设计工作建立一个合适的工作平面。

2、装入所需要的元件库将所需的元件库装入设计系统中，以便从中查找和选定所需的元器件。

3、设置元件将选定的元件放置到已建立好的工作平面上，并对元件在工作平面上的位置进行调整，对元件的序号、封装形式、显示状态等进行定义和设置，以便为下一步的布线工作打好基础。

4、电路图布线利用Protel 2004所提供的各种工具、命令进行画图工作，将事先放置好的元器件用具有电气意义的导线、网络标号等连接起来，布线结束后，一张完整的电路原理图基本完成。

5、调整、检查和修改利用Prote2004所提供的各种工具对前面所绘制的原理图做进一步的调整和修改。

6、补充完善对原理图做一些相应的说明、标注和修饰，增加可读性和可观性。

2 硬件单元电路调试
对于本波形法发生器，其硬件电路的调试最重要的地方在于板子制作的前期一定要保证其质量，尽量减少因虚焊等因不细心造成的故障。

将元件焊接完毕后，为了方便调试，采用分块调试的方法。

电路由多个模块组成，D/A转换电路、显示电路、电源电路、按键电路、复位电路。

因为这次在焊点的时候比较细心，所以焊得很结实，检验的时候，未发现有虚焊的问题。

5.2.1 焊电路
设计好电路图,开始焊电路板,刚开始觉得线路很简单，所以电路排版没花心思，真正开始焊的时候才发现相当麻烦，导线用去很多,看起来有点乱。

由于元气件的管脚图并不跟原理图中一样，所以必须先查阅资料弄明白各个器件的封装，像LED先用万用表检测是共阴还是共阳，每个管脚对应哪一段也可以检测。

还有四脚的按键也要测出哪两脚是相通的等等。

5.2.2 硬件电路的总体检查
电路板焊完之后，应该首先认真细致地检查一遍，确认无误后方能通电。

通电前检查，主要检查以下内容:第一，根据硬件电气原理图和装配图仔细检查线路的正确性，并检查元器件安装是否正确。

尤其注意的是芯片、二极管和开关管的极性、电容器的耐压和极性、电阻的阻值和功率是否与设计图纸相符，重点检查系
统总线间或总线与其它信号线间是否存在短路;第二，检查焊接点是否牢固，特别要仔细检查有无漏焊和错焊;对于靠得很近的相邻焊点，要注意检查金属毛刺和是否短路，必要时可用欧姆表进行测量;第三，在不加电的情况下，插上所有元器件，为联机调试作准备。

确保电源和地无故障之后，再通电，然后检查各电源+5V、+12V和-12V电压数值的正确性。

排除可能出现的故障后，再进行各单元电路调试。

5.2.3 单元电路调试
1、单片机最小系统调试
按照前面设计的单片机最小系统和电源，焊接并插上相应的元器件，连好线，检查正确无误后，接上电源，用示波器测试单片机的时钟波形。

时钟波形和频率正确，进行下一步检查。

切断电源，空出单片机AT89S51的位置，并在此位置上插入仿真器的40芯仿真头。

连好相应线，检查正确无误后，接上电源，然后启动仿真器，检查地址锁存等电路的正确性。

2、波形输出电路调试
按电路图接线方法，调节R
滑动变阻器，使电路没有输入信号时，输出为零。

然后再调节R
大小，使V
按照键盘电路焊好电路后，接通电源，用仿真器使AT89S51的P2口输出为接下来，依次按下各键，并用万用表测量对应P2口的P2.0~P2.4口线，当键按下时，若所测的相应口线为高电平，则表示该键有效。

例如，按下键1，则应测的口线P2.0为高电平，说明键1有效。

测试所有6个键都有效，则说明该键盘电路正确。

4、显示电路调试
用仿真器编写一段测试程序，让4个7段LED(L1~L4)分别显示数字
1.2.3.4.5.6.7.8。

再在仿真器上汇编该程序，并执行，若显示的结果一致，则说明显示电路是正确的。

5.3 各软件模块调试
5.3.1 Keil 8051调试工具简介
Keil软件公司提供的专用8051嵌入式应用开发工具套件，可以编译C源文件、汇编源文件、连接定位目标模块和库、生成并调试目标程序，为实际的每一种8051及其派生产品生成嵌入式应用系统。

Keil C51 交叉编译器兼容C便宜器，专用于为8051系列生成快速紧凑的目标代码。

使用Keil 8051 开发工具套件，以工程的形式组织各类文件，步骤如下：1、创建工程，从器件数据库选择应用系统的8051目标芯片，并设置开发工具命令选项。

2、创建和编写C或汇编源文件。

3、通过工程管理器连接应用系统。

4、纠正源文件中的错误。

5、测试连接后的应用系统。

5.3.2 Keil uvision环境介绍
Keil uvision 是Keil 公司提供的用语开发MCS-51写列芯片的汇编与C程序的集成开发环境，是标准的Windows应用程序。

uvision 支持所有的Keil C51 工具，包括C编译器、宏汇编器、、连接定位器、目标代码到HEX的转换器。

它的人机界面友好，操作方便，是开发者的首选。

5.3.3 软件调试
首先，创建一个新工程，选择目标芯片AT89S51，设置开发工具命令选项，设置频率为12MHZ，默认的是33MHZ。

然后创建源文件，把所编写的程序写入，把源文件加入工程，接下来连接并编译工程，Output窗口显示错误和警告信息。

比如if else 不匹配，等常见错误。

经过修改后再进行汇编，若这时提示汇编成功，保存目标文件，则说明源程序的指令使用没有错误。

但并不表示程序没有错误，还必须经过仿真调试，仿真通过才说明程序设计正确。

仿真结果如下：
Build target 'Target 1' linking...
Program Size: data=43.0 xdata=0 code=1521
"boxing" - 0 Error(s), 0 Warning(s).接下来要进行实物仿真调试，在用户电路板上插好仿真头，接好通信电缆，接通电源，运行仿真软件。

在进行实物仿真之前，要选择正确的仿真头、通信口、通信协议和波特率等，并设置用户程序空间和数据空间所处的位置（用户板上或仿真器上）。

然后，装入前面的提示符显示程序，汇编并执行，其它软件模块的调试方法类似。

调试过程共分三大部分：硬件调试、软件调试，其中硬件测试可分为静态测试与直流测试；软件测试可用仿真器软件调试。

电路按模块调试，各模块逐个调试通过后再联调。

5.4 软硬联调
下载程序到单片机后，通过连接线路从示波器查看是否有输出波形。

无波形输出则继续进行硬件及软件调试。

在本次设计中，通过观察发现硬件电路工作不稳定，输出波形不正确，所以问题锁定在程序的问题，经过多次进行程序的修改及调试，最终系统工作正常，能够输出所需要的波形。

最后通过观察频率进行调整。

5.5 调试及测试仪器
1、Keil软件、下载线软件；
2、下载线电路板；
3、直流电源；
4、Hp5450SA 100MHz示波器；
5、DT9208数字万用表。