摘要多路函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，其分成硬件電路和單片機(jī)程序兩個(gè)主要部分。此次硬件部分分為電源、數(shù)模轉(zhuǎn)換、LCD液晶顯示3個(gè)部分：設(shè)計(jì)的電源供給是分立式元器件構(gòu)成的直流穩(wěn)壓電源，由7805，7809，7909輸出+9V，+5V，-9V；ADC0832和LM324共同實(shí)現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換，由LM324的7腳來輸出波形，可以通過示波器觀察波形；LCD液晶顯示屏用于顯示選擇的波形是哪個(gè)，并且顯示波形的頻率。單片機(jī)程序主要分為掃描程序，按鍵中斷程序，定時(shí)器輸出波形程序等，其中還設(shè)計(jì)到波形頻率的算法。
在完成該電路理論地設(shè)計(jì)與計(jì)算之后，我們又全面學(xué)習(xí)了Altium Designer這個(gè)在電子電路設(shè)計(jì)與制作中必須熟知的軟件，實(shí)踐了PCB制板的全過程。先根據(jù)原理在Altium Designer中繪制原理圖，并導(dǎo)入完成PCB圖，若無相關(guān)器件和封裝，需自己在原理圖庫和PCB庫中繪制。完成PCB圖后，通過熱轉(zhuǎn)印將PCB圖粘貼至銅板上，并用氯化鐵溶液腐蝕掉多余的銅，進(jìn)行打孔，將熱轉(zhuǎn)印的黑線用磨砂紙?jiān)诹鲃?dòng)的自來水上磨除。板子完成后，安裝好元器件，調(diào)試，分析及測(cè)試性能驗(yàn)收。
目錄
SCIENCE & TECHNOLOGY COLLEGE OF
NANCHANG UNIVERSITY
REPORT ON ENGINEERING TRAINING
第一章 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的簡(jiǎn)述
1.1 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的要求
1.2 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器功能介紹
第二章 設(shè)計(jì)方案的選擇與確定
2.1電源的選擇
2.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)的選擇
2.3 數(shù)模轉(zhuǎn)換的選擇
2.4 顯示屏的選擇
2.5 按鍵的選擇
第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
3.1 MCS-51介紹
3.2 數(shù)模轉(zhuǎn)換
3.3 LCD1602
第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
4.1 Altium Designer的使用
4.2 ISIS 7 Professional的使用
4.3 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器C語言程序
第五章 性能測(cè)試與分析
5.1 印刷電路板
5.2 安裝元器件
5.3電源的各項(xiàng)測(cè)量值
第六章 心得體會(huì)
參考文獻(xiàn)：
第一章 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的簡(jiǎn)述
1.1 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的要求1.1.1 基本目的
培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力，提高對(duì)知識(shí)的理解與應(yīng)用能力，增強(qiáng)把書本知識(shí)轉(zhuǎn)化為實(shí)際運(yùn)用能力。更突出設(shè)計(jì)過程中的鍛煉，強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力及獨(dú)立思考分析能力。
1.1.2 基本要求
1. 復(fù)習(xí)單片機(jī)相關(guān)理論知識(shí)。
2. 復(fù)習(xí)C語言相關(guān)理論知識(shí)。
3. 按照工程訓(xùn)練實(shí)訓(xùn)要求設(shè)計(jì)電路圖。
4. 利用Altium Designer繪制原理圖及PCB圖。
5. 利用Keil編寫程序，利用Proteus軟件繪制仿真圖。
6. 制作作品，完成硬件電路的焊接、調(diào)試等。
7. 書寫工程訓(xùn)練報(bào)告。
1.1.3 元器件清單
表1.1 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器元器件清單
表1.1 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器元器件清單
名稱 | 型號(hào) | 數(shù)量（個(gè)/排） |
電阻 | 560R | 1 |
1K | 2 |
10K | 2 |
15K | 2 |
排阻 | 103 | 1 |
電位器 | 103 | 1 |
電解電容 | 220uF 50V | 3 |
330uF 50V | 3 |
10uF 35V | 1 |
瓷片電容 | 20pF | 2 |
整流二極管 | IN4148 | 3 |
IN4007 | 4 |
發(fā)光二極管 | LED紅 | 1 |
LED綠 | 1 |
LED藍(lán) | 1 |
開關(guān)按鍵 | 帶鎖按鍵 | 1 |
普通按鍵 | 4 |
三態(tài)穩(wěn)壓集成 | L7805 | 1 |
L7809 | 1 |
L7909 | 1 |
芯片 | DAC0832(10*2) | 1 |
LM324(7*2) | 1 |
89C51(20*2) | 1 |
插座 | 8*2 | 3 |
7*2 | 2 |
10*2 | 1 |
14*2 | 1 |
晶振 | 12MHZ | 1 |
排針 |
| 1 |
排線 |
| 1 |
電源線 |
| 1 |
變壓器 | 12V-0-12V | 1 |
螺絲 |
| 若干 |
1.2 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器功能介紹 本次實(shí)訓(xùn)的函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，主要功能是可以輸出正弦波，方波，三角波等幾種波形，并且通過加減按鍵可以去調(diào)節(jié)波形的頻率。方法主要是硬件和軟件的結(jié)合，硬件電路通過89C51拷入程序來實(shí)現(xiàn)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的功能。
第二章 設(shè)計(jì)方案的選擇與確定2.1電源的選擇圖2.1 電源的選擇
由于作品需要的電壓有：+5V、+9V及-9V，固電源部分的設(shè)計(jì)采用了常用的三端穩(wěn)壓芯片7805、7809及7909，可分別輸出電壓為+5V、+9V及-9V。圖中D7～D10為整流部分，用于將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。紅色發(fā)光二極管用于指示+5V電壓，綠色發(fā)光二極管用于指示-9V電壓，黃色發(fā)光二極管用于指示+9V電壓。K1為帶鎖按鍵，用于開頭電源。
2.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)的選擇 圖2.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)的選擇
單片機(jī)采用了ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C51作為主體控制芯片，有P0、P1、P2、P3為四個(gè) 口，本次采用振蕩頻率為12M的晶振，采用上電復(fù)位方式復(fù)位,由于單片機(jī)P0口的內(nèi)部三極管的集電極處于開路狀態(tài)，需要外接電阻,RP1為 的排阻。
2.3 數(shù)模轉(zhuǎn)換的選擇 圖2.3 模數(shù)轉(zhuǎn)換的選擇
數(shù)模轉(zhuǎn)換由DAC0832搭配LM324完成。模擬信號(hào)由LM324的7腳輸出，用示波器觀察波形。由于DAC0832為電流輸出，為方便使用需轉(zhuǎn)換為電壓輸出。設(shè)計(jì)DAC0832工作于單緩沖模式，由單片機(jī)的P2.7口控制其工作與否。
2.4 顯示屏的選擇 圖2.4 顯示屏的選擇
顯示屏為L(zhǎng)CD1602，共16個(gè)管腳，其中3腳連接電位器用于調(diào)節(jié)顯示屏的亮度，D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線，連接在單片機(jī)P1口。顯示內(nèi)容包括：第一行：當(dāng)前輸出信號(hào)的類型，第二行：當(dāng)前輸出信號(hào)的頻率值。
2.5 按鍵的選擇圖2.5 按鍵的選擇
BUTTON1鍵：信號(hào)選擇鍵，默認(rèn)狀態(tài)輸出正弦信號(hào)，按下輸出三角波，按二下輸出方波，按三下又輸出正弦信號(hào)，如此循環(huán)下去。
ADD鍵：使輸出信號(hào)的頻率值按各自的步進(jìn)值增加頻率。正弦信號(hào)的步進(jìn)值為10Hz，三角波信號(hào)的步進(jìn)值為100Hz，方波信號(hào)的步進(jìn)值為200Hz。
DOWN鍵：使輸出信號(hào)的頻率值按各自的步進(jìn)值減少頻率。
第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1 MCS-51介紹3.1.1 MCS-51單片機(jī)結(jié)構(gòu)介紹
3.1.1.1 MCS-51單片機(jī)最小系統(tǒng)介紹
最小系統(tǒng)包括復(fù)位、晶振、使能。其連接方法如圖3.1所示。本系統(tǒng)采用了ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C51作為主體控制芯片，圖3.1所示。其中
、
、
、
為四個(gè)
口。使用振蕩頻率為11.0592M的晶振（圖中X1）。采用兩種復(fù)位方式，第一為上電復(fù)位方式：由4.7u的電解電容與單片機(jī)的9腳（RET）相連；第二為按鍵復(fù)位方式：由按鍵與單片機(jī)的9腳（RET）相連。圖中
為公共接地電阻。由
與
（發(fā)光二極管）組成電源指示燈，
（IN4148）為極性保護(hù)二極管，防止因電源正負(fù)極接反而燒壞芯片。
圖3.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)
3.1.1.2 MCS-51 單片機(jī)總體結(jié)構(gòu)框圖及功能
單片機(jī)內(nèi)部各功能部件通常都掛靠在內(nèi)部總線上，它們通過內(nèi)部總線傳送數(shù)據(jù)信息和控制信息，各功能部件分時(shí)使用總線，即所謂的內(nèi)部單總線結(jié)構(gòu)。圖3.2為8051單片機(jī)內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)框圖。
圖3.2 8051單片機(jī)內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)框圖
1．CPU
CPU是單片機(jī)內(nèi)部的核心部件，是單片機(jī)的指揮和控制中心。從功能上看，CPU可分為運(yùn)算器和控制器兩大部分。控制器主要包括程序計(jì)算器PC、指令寄存器、指令譯碼器及定時(shí)控制電路等。
PC是一個(gè)16位的專用寄存器，用來存放CPU要執(zhí)行的存放在程序存儲(chǔ)器中的下一條指令地地址。當(dāng)系統(tǒng)上電復(fù)位后，PC的內(nèi)容為0000H，所以單片機(jī)主控制程序的首地址自然應(yīng)定位為0000H。運(yùn)算器由算術(shù)邏輯運(yùn)算部件ALU、累加器ACC、程序狀態(tài)字寄存器PSW等組成。程序狀態(tài)寄存器PSW用于寄存當(dāng)前指令執(zhí)行后的某些狀態(tài)信息，PSW各位定義見表3.1。
表3.1 PSW各位定義
Cy：進(jìn)位/借位標(biāo)志位。AC：輔助進(jìn)位標(biāo)志。F0：用戶標(biāo)志位。RS0及RS1寄存器組選擇控制位。OV：溢出標(biāo)志。RS0、RS1與寄存器組的對(duì)應(yīng)關(guān)系見表3.2。
表3.2 RS0、RS1與寄存器組的對(duì)應(yīng)關(guān)系見表
2．RAM
RAM為單片機(jī)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，其存儲(chǔ)器空間包括隨機(jī)存儲(chǔ)器區(qū)、寄存器區(qū)、特殊功能寄存器及位尋址區(qū)。
ROM為單片機(jī)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。
4．并行I/O口
P0～P3是四個(gè)8位并行I/O口，每個(gè)口既可作為輸入，也可作為輸出。
5．定時(shí)器/計(jì)數(shù)器
6．中斷系統(tǒng)
MCS-51單片機(jī)有5個(gè)中斷源。
7．串行接口
串行接口提供對(duì)數(shù)據(jù)各位按序一位一位地傳送。MCS-51中的串行接口是一個(gè)全雙工通信接口，即能同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。
8．時(shí)鐘電路
CPU執(zhí)行指令的一系列動(dòng)用都是在時(shí)序電路的控制下一拍一拍進(jìn)行的，時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)中最基本的時(shí)間單位。
3.1.1.3 MCS-51 引腳功能
VCC：芯片電源，接+5V。
VSS：接地端。
XTAL1、XTAL2：晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。
ALE/PROG：地址鎖存允許/片內(nèi)EPROM編程脈沖
ALE功能：用來鎖存P0口送出的低8位地址
PROG功能：片內(nèi)有EPROM的芯片，在EPROM編程期間，此引腳輸入編程脈沖。
PSEN：外ROM讀選通信號(hào)。
RST/VPD：復(fù)位/備用電源。 在Vcc掉電情況下，接備用電源。
EA/Vpp：內(nèi)外ROM選擇/片內(nèi)EPROM編程電源。
P0、P1、P2、P3口，共32個(gè)引腳。均可作為普通I/O口使用，但P3口均有第二功能。
P3.0 RXD 串行輸入口
P3.1 TXD 串行輸出口
P3.2 INT0 外部中斷0（低電平有效）
P3.3 INT1 外部中斷1（低電平有效）
P3.4 T0 定時(shí)計(jì)數(shù)器0
P3.5 T1 定時(shí)計(jì)數(shù)器1
P3.6 WR 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通（低電平有效）
P3.7 RD 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通（低電平有效）
P0口有三個(gè)功能
1．外部擴(kuò)充存儲(chǔ)器時(shí)，當(dāng)作數(shù)據(jù)總線（D0～D7）。
2．外部擴(kuò)充存儲(chǔ)器時(shí)，當(dāng)作低8位地址總線（A0～A7）。
3．不擴(kuò)充時(shí)，可做一般I/O使用，但內(nèi)部無上拉電阻，作為輸入輸出時(shí)應(yīng)在外部接上拉電阻。
P1只做I/O使用，其內(nèi)部有上拉電阻。
P2有兩個(gè)功能
1．?dāng)U充外部存儲(chǔ)器時(shí)，當(dāng)作高8位地址總線（A8～A15）使用。
2．做一般I/O使用，其內(nèi)部有上拉電阻。
3.1.1.4 MCS-51工作方式
程序執(zhí)行方式是單片機(jī)的基本工作方式，通常可分為連續(xù)執(zhí)行和單步執(zhí)行兩種工作方式。節(jié)電方式：一種能減少單片機(jī)功耗的工作方式，通常有空閑方式和掉電方式兩種。
3.1.1.5 MCS-51單片機(jī)的時(shí)序
計(jì)算機(jī)執(zhí)行指令的過程分為取指令、分析指令、和執(zhí)行指令三個(gè)步驟，每個(gè)步驟又由許多微操作組成，這些微操作必須在一個(gè)統(tǒng)一的時(shí)鐘脈沖的控制下才能按照正確的順序執(zhí)行。
時(shí)鐘脈沖由時(shí)鐘振蕩器產(chǎn)生，通常振蕩器輸出的時(shí)鐘頻率為
為6～16MHz。MCS-51時(shí)鐘電路如下圖所示。
圖3.3 MCS-51時(shí)鐘電路圖
1．時(shí)鐘周期
時(shí)鐘周期也稱為振蕩周期，即振蕩器的振蕩頻率
的倒數(shù)，是時(shí)序中最小的時(shí)間單位。例如：時(shí)鐘頻率為6MHz，剛它的時(shí)鐘周期應(yīng)是166.7ns。時(shí)鐘脈沖是計(jì)算機(jī)的基本工作脈沖，它控制著計(jì)算機(jī)的工作節(jié)奏。
2．機(jī)器周期
執(zhí)行一條指令的過程可分為若干個(gè)階段，每個(gè)一個(gè)階段完成一規(guī)定的操作，完一個(gè)規(guī)定操作所需要的時(shí)間稱為一個(gè)機(jī)器周期。一個(gè)機(jī)器周期包含12個(gè)時(shí)鐘周期。
3．指令周期
指令周期定義為執(zhí)行一條指令所用的時(shí)間。MCS-51單片機(jī)指令可分為單周期指令、雙周期指令、四周期指令三種。只有乘法指令和除法指令是四周期指令。
3.1.2 MCS-51單片機(jī)中斷系統(tǒng)
3.1.2.1 中斷的概念
中斷是指在CPU正在處理某項(xiàng)事務(wù)的時(shí)候，如果外界或內(nèi)部發(fā)生了緊急事件，要求CPU暫停正在運(yùn)行的工作轉(zhuǎn)而去處理這個(gè)緊急事件，待處理完后再回到原來被中斷的地方，繼續(xù)原來被打斷了的工作過程。如圖3.6所示。實(shí)現(xiàn)這種功能的機(jī)構(gòu)稱為中斷系統(tǒng)，產(chǎn)生中斷的請(qǐng)求源叫中斷源。
MCS-51單片機(jī)允許有多個(gè)中斷源，當(dāng)有多個(gè)中斷源同時(shí)請(qǐng)求中斷時(shí)，通過設(shè)置優(yōu)先級(jí)來處理出現(xiàn)的問題。處理完優(yōu)先級(jí)高的中斷請(qǐng)求后再來處理優(yōu)先級(jí)低的中斷。MCS-51單片機(jī)內(nèi)部有五個(gè)中斷源。
圖3.4 中斷嵌套流程圖
3.1.2.2 MCS-51中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及中斷控制
MCS-51系列單片機(jī)有5個(gè)中斷源，包括2個(gè)外部中斷源和3個(gè)內(nèi)部中斷源。2個(gè)外部中斷源是外部中斷點(diǎn)0（INT0）和外部中斷1（INT1），3個(gè)內(nèi)部中斷源是定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0溢出中斷、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1溢出中斷、串行口的發(fā)送和接收中斷（TI和RI）。
3.1.2.3 MCS-51中斷響應(yīng)過程
在下列任何一種情況存在時(shí)，中斷請(qǐng)求將被封鎖：
1．CPU正在處理同級(jí)的或高一級(jí)的中斷。
2．當(dāng)前周期不是執(zhí)行當(dāng)前指令的最后一個(gè)周期，即要保證把當(dāng)前的一條指令執(zhí)行完才會(huì)響應(yīng)。（有些指令需要多個(gè)機(jī)器周期才能執(zhí)行完）
3．當(dāng)前正在執(zhí)行的指令是返回（RETI）指令或?qū)E、IP寄存器訪問的指令，執(zhí)行指令后至少再執(zhí)行一條指令才會(huì)響應(yīng)中斷。
CPU執(zhí)行中斷報(bào)務(wù)程序之前，自動(dòng)將程序計(jì)數(shù)器PC內(nèi)容（斷點(diǎn)地址）壓入堆棧保護(hù)，然后將對(duì)應(yīng)的中斷矢量地址裝入PC中，使程序轉(zhuǎn)向該中斷矢量地址單元中，開始執(zhí)行中斷服務(wù)程序。
通常在中斷矢量地址單元放一條跳轉(zhuǎn)指令，以轉(zhuǎn)到真正的中斷服務(wù)程序的起始地址。中斷服務(wù)程序的最后一條指令必須是中斷返回指令RETI，CPU在執(zhí)行這條指令后，就可以再響應(yīng)同級(jí)的中斷請(qǐng)求。
另外在中斷服務(wù)程序中，應(yīng)該注意用軟件保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，以免中斷返回后，丟失原寄存器、累加器中的內(nèi)容。
3.1.2.4 中斷響應(yīng)后中斷請(qǐng)求的撤除
中斷源提出中斷請(qǐng)求后，在CPU響應(yīng)此中斷請(qǐng)求后，該中斷源的中斷請(qǐng)求在中斷返回之前應(yīng)當(dāng)撤除，以免引起重復(fù)中斷，被再次響應(yīng)。
對(duì)于邊沿觸發(fā)的外部中斷，CPU在響應(yīng)中斷后由硬件自動(dòng)清除相應(yīng)的中斷請(qǐng)求標(biāo)志IE0和IE1。（即不需要人為的清除請(qǐng)求標(biāo)志位）
對(duì)于電平觸發(fā)的外部中斷，CPU在響應(yīng)中斷后其中斷請(qǐng)求標(biāo)志IE0和IE1是隨外部引腳INT0和INT1的電平變化的，CPU無法直接控制，因此需要在引腳處外加硬件，使其及時(shí)撤消外部中斷請(qǐng)求。
對(duì)于定時(shí)器溢出中斷，CPU在響應(yīng)中斷后就由硬件消除了相應(yīng)的中斷請(qǐng)求標(biāo)志TF0和TF1。（即不需要人為的清除請(qǐng)求標(biāo)志位）
對(duì)于串行口中斷，CPU在響應(yīng)中斷后并不自動(dòng)清除中斷請(qǐng)求標(biāo)志RI或TI，因此必須在中斷服務(wù)程序中用軟件來清除。（即需要人為的清除請(qǐng)求標(biāo)志位）
3.1.3 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器概述
3.1.3.1 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的控制
定時(shí)器/計(jì)數(shù)器有4種工作模式，由TMOD設(shè)置并由TCON控制。
3.1.3.2 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作模式
模式0為13位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，TH為高8位，TL為低5位。其定時(shí)時(shí)間為T=(
TO初值)×機(jī)器周期，機(jī)器周期為時(shí)鐘周期的12倍。
2.模式1
模式1為16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，TH為高8位，TL為低8位。其定時(shí)時(shí)間為T=(
TO初值)×機(jī)器周期。
3.模式2和模式3
3.2 數(shù)模轉(zhuǎn)換3.2.1 DAC0832
DAC0832是用CMOS工藝集成的8通道單片ADC。它由8路模擬信號(hào)選擇器（又稱8路模擬開關(guān)）及其地址鎖存與譯碼器、8位逐次逼近型ADC和三態(tài)輸出鎖存緩沖器三大部分組成。DAC0832以電流形式輸出，當(dāng)需要轉(zhuǎn)換為電壓輸出時(shí)，可外接運(yùn)算放大器。
1.DAC0832的主要特性
a．輸出電流線性度在滿量程下調(diào)節(jié)；
b．轉(zhuǎn)換時(shí)間為
；
c．?dāng)?shù)據(jù)輸入采用雙緩沖、單緩沖或直接方式；
d．每次輸入數(shù)字為8位二進(jìn)制數(shù)；
e．功耗為20mW；
f．邏輯電平輸入與TTL電平兼容；
g．增益溫度補(bǔ)償為了0.02%FC/℃；
h．供電電源為單一電源，可在+5～+15V內(nèi)。
2.工作方式
1)單緩沖工作方式：
一個(gè)寄存器工作于直通狀態(tài)，另一個(gè)工作于受控鎖存器狀態(tài)。在不要求多相D/A同時(shí)輸出時(shí)，可以采用單緩沖方式，此時(shí)只需一次寫操作，就開始轉(zhuǎn)換，可以提高D/A的數(shù)據(jù)吞吐量。
圖3.6 單緩沖工作方式1
單緩沖工作方式 : 輸入寄存器工作于受控狀態(tài)DAC寄存器工作于直通狀態(tài)。
圖3.7 單緩沖工作方式2
單緩沖工作方式 : 輸入寄存器工作于直通狀態(tài)DAC寄存器工作于受控狀態(tài)
2)雙緩沖工作方式：兩個(gè)寄存器均工作于受控鎖存器狀態(tài)。
圖3.8 雙緩沖工作方式
5.計(jì)算方法
（N為輸入的數(shù)字量）
例如：當(dāng)n=8時(shí)，代入上式得：
（N為輸入的數(shù)字量）
3.2.2 LM324
LM324內(nèi)含4個(gè)獨(dú)立的高增益、頻率補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)算放大器，既可接單電源使用 (3～30 V)，也可接雙電源使用(±1.5～±15 V)，驅(qū)動(dòng)功耗低，可與TTL邏輯電路相容。
LM324的特點(diǎn)：
1.短跑保護(hù)輸出
2.真差動(dòng)輸入級(jí)
3.可單電源工作：3V-32V
4.低偏置電流：最大100nA（LM324A）
5.每封裝含四個(gè)運(yùn)算放大器。
6.具有內(nèi)部補(bǔ)償?shù)墓δ堋?/div>
7.共模范圍擴(kuò)展到負(fù)電源
8.行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的引腳排列
9.輸入端具有靜電保護(hù)功能引腳圖
1、反相放大
圖3.10 反相放大電路圖
2、同相比例放大器
圖3.11 同相比例放大電路圖
3.3 LCD16023.3.1 引腳說明
表3.3.1 LCD1602引腳說明
編號(hào) | 符號(hào) | 引腳說明 | 編號(hào) | 符號(hào) | 引腳說明 |
1 | VSS | 電源地 | 9 | D2 | 雙向數(shù)據(jù)口 |
2 | VDD | 電源正極 | 10 | D3 | 雙向數(shù)據(jù)口 |
3 | VL | 對(duì)比度調(diào)節(jié) | 11 | D4 | 雙向數(shù)據(jù)口 |
4 | RS | 數(shù)據(jù)/命令選擇 | 12 | D5 | 雙向數(shù)據(jù)口 |
5 | R/W | 讀/寫選擇 | 13 | D6 | 雙向數(shù)據(jù)口 |
6 | E | 模塊使能端 | 14 | D7 | 雙向數(shù)據(jù)口 |
7 | D0 | 雙向數(shù)據(jù)口 | 15 | BLK | 背光源地 |
8 | D1 | 雙向數(shù)據(jù)口 | 16 | BLA | 背光源正極 |
第1腳：VSS為地電源
第2腳：VDD接5V正電源
第3腳：V0為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地電源時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度
第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。
第5腳：RW為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和RW共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平RW為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平RW為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。
第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，液晶模塊執(zhí)行命令。
第7～14腳：D0～D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。
第15～16腳：空腳
3.3.2 指令說明：
它的讀寫操作、屏幕和光標(biāo)的操作都是通過指令編程來實(shí)現(xiàn)的。（說明：1為高電平、0為低電平）
指令1：清顯示，指令碼01H,光標(biāo)復(fù)位到地址00H位置
指令2：光標(biāo)復(fù)位，光標(biāo)返回到地址00H
指令3：光標(biāo)和顯示模式設(shè)置 I/D：光標(biāo)移動(dòng)方向，高電平右移，低電平左移 S:屏幕上所有文字是否左移或者右移。高電平表示有效，低電平則無效
指令4：顯示開關(guān)控制。 D：控制整體顯示的開與關(guān)，高電平表示開顯示，低電平表示關(guān)顯示 C：控制光標(biāo)的開與關(guān)，高電平表示有光標(biāo)，低電平表示無光標(biāo) B：控制光標(biāo)是否閃爍，高電平閃爍，低電平不閃爍
指令5：光標(biāo)或顯示移位 S/C：高電平時(shí)移動(dòng)顯示的文字，低電平時(shí)移動(dòng)光標(biāo)
指令6：功能設(shè)置命令 DL：高電平時(shí)為4位總線，低電平時(shí)為8位總線 N：低電平時(shí)為單行顯示，高電平時(shí)雙行顯示 F: 低電平時(shí)顯示5x7的點(diǎn)陣字符，高電平時(shí)顯示5x10的點(diǎn)陣字符 （有些模塊是 DL：高電平時(shí)為8位總線，低電平時(shí)為4位總線）
指令7：字符發(fā)生器RAM地址設(shè)置
指令8：DDRAM地址設(shè)置
指令9：讀忙信號(hào)和光標(biāo)地址 BF：為忙標(biāo)志位，高電平表示忙，此時(shí)模塊不能接收命令或者數(shù)據(jù)，如果為低電平表示不忙。
指令10：寫數(shù)據(jù)
指令11：讀數(shù)據(jù)
第四章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1 Altium Designer的使用4.1.1繪制原理圖
- 新建原理圖：文件/新建/原理圖
- 放置元器件并連接元器件
- 將原器件名稱修改，并為元器件注釋，可通過工具欄采用自動(dòng)注釋
- 點(diǎn)擊器件添加好封裝
- 進(jìn)行信號(hào)完整性檢查
圖 4.1 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器原理圖
4.1.2 繪制pcb圖
1.新建pcb庫：Fils/從模板新建。設(shè)置銅板大小200mm*100mm通孔元件；信號(hào)層為2，電源層為1
2.保存pcb圖，使pcb的名字和原理圖的名字一致，從原理圖中將原理圖導(dǎo)入pcb
3.擺放好各元件位置后，自動(dòng)布線或手工布線。一般線為1mm，電源線和地線為1.5mm
4.進(jìn)行規(guī)則檢查
5.保存pcb圖
圖 4.2 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器pcb圖
4.2 ISIS 7 Professional的使用4.2.1 proteus簡(jiǎn)介
Proteus軟件是英國Lab Center Electronics公司出版的EDA工具軟件(該軟件中國總代理為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司)。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前比較好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。
Proteus是世界上著名的EDA工具(仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MATLAB等多種編譯器。
4.2.2 proteus仿真圖
圖4.3 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器仿真圖
4.2.3波形圖
圖4.4 方波
圖 4.5 三角波
圖4.6 正弦波
第五章 性能測(cè)試與分析
5.1 印刷電路板 1.將繪制好的圖用紙打印出，將打印出的布線圖復(fù)制到復(fù)銅墻鐵壁板上，復(fù)制前應(yīng)將銅面打磨，磨去氧化層，用細(xì)砂布將印刷板復(fù)銅面擦至光亮為止，尺寸盡量與設(shè)計(jì)圖紙尺寸相符，并將布線圖裁成與復(fù)銅板一樣的尺寸，為了防止在復(fù)制過程中產(chǎn)生圖紙移動(dòng)，故要求用膠紙將圖紙左右兩端與印刷板貼緊；
2.熱轉(zhuǎn)印，將覆蓋有圖紙的銅版放入滾筒式加熱設(shè)備中轉(zhuǎn)印，重復(fù)三次及以上即可；
3.將圖紙撕去，銅版放入腐蝕液中腐蝕，等到?jīng)]覆蓋線路圖的其他部位銅片腐蝕完后即可拿出，并清洗干凈；
4.先用鉆床將元件插孔鉆好—一般插孔采用直徑為1mm的鉆頭較適中,如果鉆孔太大將影響焊點(diǎn)質(zhì)量,但對(duì)于少數(shù)元件腳較粗的插孔,例如電位器腳孔,則需用直徑為1.2mm的鉆頭鉆孔。
5.利用烙鐵焊錫焊接，對(duì)照原理圖或PCB圖焊接安裝元器件，焊接要牢固不要有虛焊點(diǎn)。
5.2 安裝元器件5.2.1 安裝元器件步驟
1.在元件引腳彎曲后，焊接前元件引腳鍍錫(松香錫)；
2.元件的引腳與PCB板插孔應(yīng)基本一致；
3.插接集成電路時(shí)首先應(yīng)認(rèn)清方向，不要插反，注意管腳不能彎曲。
4.平放的原件應(yīng)緊貼電路板；
5.用烙鐵焊接時(shí)：應(yīng)將烙鐵對(duì)準(zhǔn)應(yīng)焊的焊盤，放置一段時(shí)間后拿起，不要點(diǎn)焊，更應(yīng)防止與別的焊盤短接。
5.2.2 調(diào)試前的直觀檢查
電路安裝完畢，通常不宜急于通電，先要認(rèn)真檢查一下。檢查元、器件引腳之間有無短路，連接處有無接觸不良，相鄰焊點(diǎn)有無短路,有無漏焊，二極管、三極管、集成電路和電解電容極性等是否連接有誤。
通電觀察:方法:”視,聽,嗅,觸”。
接通電源，觀察有無異�，F(xiàn)象：有無冒煙；有無異味；手摸元器件有無過熱(燙手),特別是LM317散熱板是否發(fā)燙。如果出現(xiàn)異常，應(yīng)立即切斷電源，待排除故障后才能再通電。
5.3電源的各項(xiàng)測(cè)量值 表5.1 電源各項(xiàng)測(cè)量值
第六章 心得體會(huì)這次的工程實(shí)訓(xùn)，前面我的感覺還不大，到了維修階段，調(diào)試除了問題，才知道前面很多步驟都各有各的意義。我的板子出現(xiàn)的問題說大不大說小不小，可是要維修就要知道每個(gè)原件的作用，為什么選擇這個(gè)零件，他們的功能表是怎樣的，什么會(huì)影響他們的功能，這都是考驗(yàn)我對(duì)原理的理解。通過維修，我把原理學(xué)習(xí)的比開始的原理課深入很多，也知道了一些維修的技巧，比如壞了需要去測(cè)試哪里，怎么利用儀器去測(cè)量。另外是原理圖的問題，我在原理圖就有很多的地方出錯(cuò)，所以才導(dǎo)致轉(zhuǎn)入PCB，完成制版后仍然有錯(cuò)誤。雖然信號(hào)完整性可以檢查出一些連接上的錯(cuò)誤，比如網(wǎng)絡(luò)編號(hào)，但是邏輯上的錯(cuò)誤不能檢查出來。
維修的另外一個(gè)體會(huì)，就是耐心，從周三中午就完成了的板子，一直修到周五的下午，離驗(yàn)收就剩1-2小時(shí)的時(shí)候才修好。一開始沒修好的時(shí)候，我周三周四周五都沒有回去吃午飯，都是坐在那里修，沒找到一個(gè)錯(cuò)誤我就很激動(dòng)，總以為它就會(huì)被修好，可事實(shí)并不是這樣，我找到了好幾個(gè)錯(cuò)誤，它依然數(shù)碼管齊刷刷的兩個(gè)0。越檢查到后面，越找不到錯(cuò)誤，越無從下手，耐心就會(huì)丟失。有幾個(gè)小時(shí)的時(shí)間里，我都很煩躁，因?yàn)椴恢涝蝈e(cuò)在哪里，不知道怎么修理，可是又只能無可奈何的一遍一遍測(cè)試每一點(diǎn)的連接問題和電壓值，這個(gè)時(shí)候就更加考驗(yàn)?zāi)托摹＿�好急躁過后，依然是巋然不動(dòng)的找錯(cuò)誤，最后得意修好。
原理和熟悉軟件制版，維修經(jīng)驗(yàn)，是我這次工程實(shí)訓(xùn)最大的收獲。
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