基于8051单片机的双通道波形发生器的设计与实现

相同； Ｇ端从高电平返回到低电平〔 当 下降沿、 输人端（ｏ 时． Ｄ－ Ｄ） ７ 的数据锁人 ８ 位锁存器中。图２ ２ １８ 是 ７２Ａ与 ８５ 的硬件 ０１ 连接图。由于２１８ ７２Ａ是 １Ｋ容量的 Ｅ Ｒ Ｍ， ６ Ｐ Ｏ 故用到了 １ 根 ４
地址线 ， 地址锁存器采用 ７１ ３３ ４５ ７ 。由于系统中只扩展一片程 序存储器 ， ２ １８ 故 ７２ Ａ的片选端 Ｃ Ｅ接地
的时间， 首先要计算出计教初值。 中断系统是使处理器具有对外界异步事件的处理能力而 设置的。当中央处理器 Ｃ Ｕ正在处理某件事的时候外界发生 Ｐ
５ 显示器及接口电路
为了能够满足显示需要。这里采用 Ｌ Ｄ显示器静态望动 Ｅ
了紧急事件请求， Ｃ Ｕ暂停 当前的工作， 要求 Ｐ 转而去处理这个 紧急事件。 在波形发生器中， 只用到片内定时器／ 计数器益出时 产生的中断请求， 即是在 ８５ 输出一个波形采样点信号后， ０１ 接
就可以相应改变所产生信号波形的周期。 波形发生器功能与性
能指标设定如下： ①可产生各种波形（ 常用有三种波形： 正弦
波、 锯齿波、 方波） ； ②可调节波形频率（ 此设计低频可达到。 注
赫兹， 高频由于 ８５ 运算速度的原因只能达到 ２ ０１ Ｋ赫兹， 再高
的话会有较大的误差） ； ③可调节两路拾出波形之间的相位差，
微型计算机 ， 具有组成微型计算机的各部分部件： 中央处理器 Ｃ Ｕ 随机存取存储器 】 只读存储器 Ｒ Ｍ， Ｏ接 口电路 、 Ｐ， 认Ｍ、 Ｏ Ｖ 定时器／ 计数器以及串行通讯接口等， 只要将 ８５ 再配置键盘 ０１ 及其接口、 显示器及其接口、 数模转换及波形愉出、 指示灯及其 接 口等四部分 即可构成所需的波形发生器， 其波形发生器构
摘 要 丈幸介绍了采用Ｉｅ公司Ｍ Ｓ５ 系列８５ 单片 ｎｒ ｔ Ｃ－ １ ０１ 机为核心部件， 以及其它外围电路及其相应接口， 进行双通
道波形发生器的设计及其实 所实现的基于８５ 单片机的双通道波形发生器不但能够调频、 现。 ０１ 变相， 而且可通过双通追
使得用尸能够进行１定的信号波形模拟或辫识 ， ＜ ａ 以检验或验证实脸结果
位翰出逐行扫描信号， Ｐ Ｏ口低４位通过 ７１２４ ４ ４ 输人 ４ ５ 位列 信号， 均为低电平有效。４ ２４的地址可设为６ＦＨ 这样读 ７１ ４ ５ ＦＦ ，
取性盘状态只需要用 Ｍ Ｖ Ｏ Ｘ指令就 可实现 。该设计方案中利
Ｔ 和Ｔ ， Ｏ １它们具有计数器方式和定时器方式两种工作方式及
４ 种工作模式。 在波形发生器中， 将其作定时器使用， 用它来精
Ａ ｓａｔ ｈ ｄｓｎ ｄｕｌ ｃａｎｌ ｓｎｌ ｅ ｔ ａｄ ｌａｏ ｍ ｔ ｄ ｏ ｓｔａ ａｄ ｒ ａ ａ ｉ ｄ－ ｂｔ ｃ； ｅ ｉ ｏ ｏｂ ｈｎｅ ｉ ａ ｇ ｒｏ ｎ ｒ ｉｔｎ ｈ ｓ ｏｗｒ ｎ ｈ ｄ ｒ ｒ ｎ ｒ Ｔ ｅｇ ｆ ｅ ｓ ｇ ｅ ａ ｒ ｅ ｚｉ ｅ ｏ ｆ ｅ ａ ｗ ｅ ｎ ａ ｆ ｅ ｅ ｔｌ ｏｕｅ ｂ ｕｉ ８５ ｓｇ －ｈ ， ｎｅ ｔ ａｓ ｉ ｏ Ｍ Ｓ ５，ａｅ场 Ｉｅ ｃｍ ａｙａ ｔ ｉｐｒｎ ａ ｉｒ ｃｄ ｓ ｇ １ ｌ ｃｉ ｂｌ ｇｄ ｅ ｆ －１ｎ ｄ ｉｎ ｄ ｔ ｙ ｎ ０ ｉ ｅ ｐ ｅ ｎ ｏ ｏ ｅ ｓ Ｃ ｒ ｒ ｎ ｒ ｐｎ， ｈ ｍｏａｔ ｔ ｏ ｓ ｅ ｔ ｃｍ ｏｅｔｏｅ ｅ ｗｔ ｏ ｅ ｐｒｈｒ ｃｃｉ ａｄ ｉ ｉｅａｅ ｕｓ ｔ ｐｐｒ ｈ ｄｕｌ ｃａｎｌ ｓｎｌ ｏ ｐｎｎ， ｈｒ ｈ ｒ ｉ ｅ ｌ ｕｓ ｔ ｒ ｒｃ ｃ ｉ ｉ ｈ ａｅＴｅ ｂ ｈｎｅ ｉ ａ ｔ ｔ ｇ ｉ ｔ ｅｐ ａ ｉ ｔ ｎ ｈ ｎ ｆ ｉ ｔ ｎ ｈ ｒ ｅ ｔ ｃ ｒ ｅ ． ｏ ｅ ｓ ｇ ｇｎｒｏ ｂｓ ｏ ｓ ｇ －ｈ ｃｍ ｕ ｒ １ ｎｔ ｙ ｒ ｒ ｕｎｙ ｄｌｉ ａｄ ｅ ， ｔ ｍ ｋ ｅｅ ｔ ａ ｄ ｉ ｌ ｃｉ ｏ ｐｔ ８５ ｃｎ ｏｌ ｃｒ ｏ ｆｑｅｃ ｍ ｕ ｔｎ ｅ ｒｂ ａｏ ｅ ａ ｒ ｅ ｎ ｅ ｐ ｎ ｅ ０ ａ ｏ ｎ ａ ｕ ｒ ｙ ｅ ｏ ａｏ ｎ ｏ ｔ ｕ ｌ ａ ｖ ｓ ｔ ｃｎｕ ｅ ｓ ｕ ｔ ａｄ ｎｆ ｔ ｇ ｅ ｓｎｌ ｅ ｐｓ ｖｔ ｏ ｄｕｌ ｃａｎｌ ｈｒｏ ｔ ｔ ｌ ｌ ｈ ｏｓ ｒ ｉ ｌｅ ｉ ｔ ｈ ｉｎ ａ ｗｖ ｓａｅ ｉ ｉ ｅ ｏｂ ｈｎｅ． ｅ ｆｅ ｒ ｒ ｕｓ ｅ ｍ ｓ ａ ｎ ｄ ｉ ｅ ｍ ｅ ｙ ｖ ｉ ｇ ａ ｈ ｎ ｕ ｆ ｅ ｒ ｓ ｅｒ ｈ ｉ ｅ ｔ Ｔ ｅ ｓ ａ ｃｕ ｂ ｖ ｉ ｄ ｐ ｖｄ ｏｌ ｅ ｆ ａｄ ｅ． ｄ ｅｉ ｎ ｒ ｒｅ ｏ Ｋ ｙ ｏｄ； １ ｇ －ｈ ， ｏｏｐｔ ， ａ Ｇｎｒｏ ｅｗ ｒｓ ８５ Ｓ ｌ ｃｉ Ｍｃ ｃ ｕ ｒ ｉ ｌ ｅ ｔ ０ ｉ ｅ ｐ ｉ ｍ ｅ Ｓ ｎ ｅ ａｒ ｎ ｒ ｇ
拟信号而言 ， 只由 ０ １ 和 两种状态组成的数宇信号产生起来要 ８５ 是整个波形发生器的核心部分，它从程序存储器读 ０１ 取程序 ， 从键盘接收数据 ， 经过处理送到指示灯和显示器， 并产
生相应的数字信号送到数模转换器， 转换成模拟信号也就是所
需要的波形输出。 键盘可使 ８５ 接收用户输人的波形选择 、 ０１ 波 形频率和相位差信息 ，指示灯和显不器则将这此信息 显示 出
１０ ０ ４ ２０． ０ ８计算机Ｉ程与应用
万方数据
来。 ０１ 而８５ 如何工作则要按程序存储器中的程序指令执行。 产
生什么样的波形及怎样产生波形则完全由程序来决定。 因此理
论上可通过编写程序产生任意的波形 实际上对要产生的波形
作地址锁存器时， 首先应使使能信号 Ｏ Ｅ为低电平。当 Ｇ愉人
端为 平时， 高电 锁存器输出（ Ｏ Ｍ 状态和 输人端（ｏ ， Ｄ Ｄ） － 状态
关健词 ８５ ０ １单片机 单片机 波形发生器
文章编号 １０－ ３ １ （０４０ － １０ ０ ０２ ８３－ ２０ ）８００－４
文献标识码 Ａ
中图分类粤 Ｔ ３８１ Ｐ６－
Ｄ ｓ ｎ ｄ ａ ｚｔ ｎ ｏｂ ｈｎ ｅ ｉ ａ Ｇ ｅａ ｒ ｅｌａ ｏ ｏ Ｄ ｕ ｌ Ｃ ａｎｌ Ｓ ｎｌ ｎｒｔ ｅｉ ａ Ｒ ｉ ｉ ｆ ｅ ｇ ｎ ｓ ｇ ｅ ｏ Ｂ ｓ ｏ Ｓ ｇ －ｈｐ ｍｐ ｔ ８５ １ ａｅ ｎ ｌ ｃｉ Ｃ ｕｅ ０ ｄ ｉ ｅ ｎ ｏ ｒ
Ｚａｇ ｏｇ Ｃ ｅ Ｌｎ＇ ａｇ ｚｏ＇ ｈｎ Ｌｙｎｒ ｎ ｇ ｈｎ Ｆｉ ｕ ｉ ｈ ａ Ｚ ｅｈ ｎｅ＆ ｌ ｔ ａ Ｅｇ ｅｒｇＢｉ ｇ ｖ ｓｙ ［ ｃｏｌ Ａ ｔ ａｃ ｅｃ Ｅ ｃ ｃｌ ｉ ｅｎ， ｉ Ｕ ｉ ｒｔ ｏ （ ｈｏ ｏ ｕ ｍ ｔ Ｓｉ Ｓ ｆ ｏ ｉ ｃ ｅｒ ｉ ｎ ｎ ｉ ｅ ｎ ｎ ｅｉ ｆ ｊ Ａｒ ａｔｓ Ａｔｎｕｃ， ｎ １ ０３ ｅ ｎｕｃ ａｄ ｒ ａｔｓＢｉ ｇ ８） ｏ ｉ ｎ ｓ ｏ ｉ ｅｉ ０ ｊ ０ ｐｔ ， ｎ ｎ ｅ ｉ ｆ ｎｕｃ ａｄ ｒ ａｔｓ ｅｉ ０ ８） ＇ ｃｏ ｏ Ｃｍ ｕ ｒ ｅｉ Ｕｉ ｒｔ ｏ Ａｒ ａｔｓ Ａｔｎｕｃ， ｎ １ ０３ （ ｈ ｌ ｏ ｅ Ｂｉ ｇ ｖ ｓ Ｓ ｏ ｆ ｊ ｙ ｅ ｏ ｉ ｎ ｓ ｏ ｉ Ｂｉ ｇ ｊ ０ ＇ｎ ｉｔ ｏ Ｒｍｔ Ｓｎｎ ａｄ ｏ ａｈ Ｉｏ ａｏ Ｓ ｔ ， ｋ ｇ ｉｒｔ Ｂｉ ｇ ８１ （ ｓｔｅ ｅｏ ｅｓ ｇ Ｇ ｇ ｐｉ ｎ ｒ ｔｎ ｅ Ｐ ｉ Ｕ ｖ ｓｙ ｅｉ １ ７） Ｉｔ ｕ ｆ ｅ ｉ ｎ ｅ ｒ ｃ ｍ ｉ ｙ ｍ ｅ ｎ ｎ ｅ ｉ， ｎ ０ ｆ ｓ ｊ ０
基于 ８５ 单片机的双通道波形 ０１ 发生器的设计与实现
张李勇 ’ 陈 朗 ２ 张飞舟 」 ， （ 北京航空航天大学ｂ 动化学院， 北京 １０８ ） ００３ ２ （ 北京航空航天大学计算机学院 北京 １０８ ） ００３ ３ （ 北京大学遥感所 北京 １０７ ） ０８ １
简单容易得多。 因此可通过产生数字信号再转换成模拟信号的
方法来获得所需要的波形 ， ０ １ ８５ 单片机本身就是一个完整的
作者简介 张李勇， 工程师， 女， 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院研究人员， 主要从事计算机应用 、 控制工程应用方面研究。陈朗 男， 北京肮空航天大学计算机学院硕士生。张飞舟， 北京大学地球与空间科学学院讲师。 男．
确地确定波形的两个采样点枪出之间的延迟时间。 模式 Ｉ 采用
Fra Baidu bibliotek
用延时 １ 子程序进行软件消抖， ０ － 通过设宜处理标志来区分
闭合键是否已处理过， 采用计算方法得到链码， ４ 高 位代表行，
低 ４位 代表列 。
的是 １ 位计数器， Ｏ Ｔ 被允许计数后 ， ６ 当Ｔ 或 １ 从初值开始加 １
计数， 最高位产生滋出时向Ｃ Ｕ请求中断。 Ｐ 因此要想确定精确
４ 锐盘接 口及程序编写
图３ 为所用矩阵式键盘通过三态门７１２４ ８５ 的接 ４ ４ 与 ０１ ５ 口电路原理图。 健盘采用编程扫描方式工作， ５ 的 Ｐ 口 ４ ８ １ ｉ 低 ０
晶振引脚Ｘ 和Ｘ 相连。 １ ２ 波形发生器工作时， 要求进人复位工
作状态， 因此需设计准确、 可靠的复位电 路。 ８５ 单片机内部设置两个 １ 位可编程的定时器／ ０１ ６ 计数器
成 原 理 框 图 如 图 １所示
能方便地产生所需信号波形， 其频率、 、 相位 波形也能满足精度
要求 圈 １ 双通道的波形发生器瓜理框圈
Ｉ 双通道波形发生器基本原理与组成
众所周知， 模拟信号可以 通过采样量化得到数字信号， 相 反数字信号可以通过数模转换器转换成模拟信号。 而相对 于 模
部数据存储器寻址空间、中断与堆栈 、定时／ 计数器与寄存器
区、 指令 系统 以及布尔处理器 。
圈 ２ ７ ２ Ａ和 ８ ５ ２ １８ ０ １的硬件连接 圈
８５ 执行指令的时间与及定时器／ ０１ 计数器计数的频率都 与振荡源的周期有关， 为了提高波形频率的精度， 采用 １Ｍ ｚ ２Ｈ 的晶振与外部时钟方式，晶振的两根引脚分别与８５ 的外接 ０１
波形发生器是一种常用的信号源，广泛地应用于电子电
路、 自动控制系统和教学实验。常用的波形发生器多数采用分
立元件组成， 不但电路复杂、 价格昂贵， 而且仅能产生几种常用
的信号波形， 如正弦波、 方波、 锯齿波等， 还很少有可调节两路
输出波形之间相位差的波形发生器 ， 不能满足实际需要。因
此 ，该文介绍 采用应用广泛 的 Ｍ Ｓ ５ 系列 的 ８５ 单片机 Ｃ －１ ０１ 为核心部件 ， 来设计 与实现双通道波形发生器。该波形发生器
的一周期采取一定数量的采样点， 在这里先采取一周期五十个
采样点。在产生波形的时候 ， 就在每次输出采样点数据之后执
行一段延时程序， 延时之后再输出下一个采样点， 然后再延时， 再输出……如此循环 就产生了一定周期的信号波形。如果不 计愉出采样点数据所花的时间， 那么波形的周期即是采样点之 间延时程序执行的时间乘于５。 ０ 这样只需要改变延时的时间，
从。 ６ 度； 到３０ ④波形的频率和相位差可用键盘翰人； ⑤波形
的频率和相位差可用 Ｌ Ｄ数码管 显示。 Ｅ
２ ５ 处理器的墓本特点 ８ １ ０
８５ 单片机是 Ｉｔ 公司于 １８ ０１ ｎｅ ｌ ９０年推出的 Ｍ Ｓ ５ Ｃ － １系列
高档 ８ 位单片机， 其硬件结构主要包括： 内部程序存储器和内 部数据存储器容量、 输人／ 抽出（ ０ 口、 ｖ ） 外部程序存储器和外