函数信号发生器

第3章

系统硬件结构的设计3.1主控单元3.1.1

AT89C51单片机简介AT89C51是我们常说的单片机，具备4K字节闪烁功能，能够实现编程功能，能够删除，仅读取存储器中的内容，在低电压环境下进行工作，是一款性能良好的微处理器。和相比，能够实现字节闪烁功能。单片机能够对相关内容进行多达一百次的重复删除。它结合了技术，可以同指令集与管脚等相适应。将位中央处理器与闪烁存储器进行组合排布，融入了技术，是当前效率较高的微控制器，而AT89C2051正是源于AT89C51，只不过在它的基础上进行了简化。在嵌入式系统的设计过程中，AT89C型单片机因其价格实惠、性能良好等特性被大量应用，比如，AT89C51芯片被用作该系统的主控芯片。该芯片由高密度非易失存储等技术制成，能够和MCS-51指令集相兼容。为达到小巧便携的目的，其封装多采用双列直插式。这是一种功能较为齐全，效率非常高的控制器，由于其具有价格低廉、可靠性高等优点，因此在一般的嵌入式控制系统中较为常用。同时由于其价格低廉，稳定性高，具有其他控制器所不具有的优点，非常适合本次设计的系统。

现如今有许多科技公司都有能力生产制造单片机，各公司之间的市场竞争也很大，加之集成电路技术的飞速发展，单片机的功能较之前相比，强大完善了不少。现在市场上已经出现了32位甚至64位的单片机，运算速度也日益提高。此设计中选用的单片机是由ATMEL公司生产的。此芯片将作为本设计的核心控制模块。3.1.2AT89C51功能介绍AT89C51是一种性能较高的八位单片机，生产工艺采用的是CMOS,它与MCS-51单片机相兼容，它的功能特点见表3-1所示：3.2

系列芯片精密函数发生器

是一个单片集成电路芯片，其身上集中了很多先进技术，比如等，所以它的优势很多REF_Ref4421\r\h[14]。比如具有较宽范围的电压、使用起来很方便，在稳定度和精度方面都很高等，其运行工作时只需要外部很少的辅助元件，并且可以在内外电压的控制下产生方波、三角波和正弦波，在压控振荡和调制器上可以使用REF_Ref4467\r\h[15]。表3-151单片机的功能特点=1\*GB3①能够执行1000多次的读写以及擦除操作=2\*GB3②内部拥有4K闪存=3\*GB3③外部可接0MHz-24MHz的晶振，支持静态操作=4\*GB3④=5\*GB3⑤=6\*GB3⑥=7\*GB3⑦=8\*GB3⑧=9\*GB3⑨3.2.1性能特点考虑到温度的影响，会产生部分偏移，但是芯片的品偏移频率不超过，这个数值是非常小的；并且它输出的正弦波失真度低于，这个失真度也是非常小的，有很多种类的函数信号比如高线性度的三角波等，并且频率输出范围在之间，之间任意可调，工作变化周期很宽。电平输出范围也很高，从电平至，由于其所需的外部条件较少，所以在使用上很方便。3.2.2

管脚功能图3-1为的管脚图，下面表3-2对每个引脚的功能做简要介绍。表3-2引脚功能脚（）：脚

()：脚():脚:脚（):脚()：脚()：脚()：脚()：脚()：脚()：3.3D/A转换的介绍的作用的将输入的数字量转换为模拟量后输出。分辨率为位；单双缓冲或者数字输入都可以；单一电源供电()；功率消耗能量很低，。的引脚如图3-2所示图3-1DAC0832引脚图·各引脚功能如表3-3所示:表3-3DAC0832引脚功能：：：：：：：：，：：：：模拟信号地，最好与基准电压共地。两个数据锁存器、型网络转换器和控制电路组成的内部结构位输入寄存器其由个锁存器组成，和计算机的数据总线连接之后可以作为数据输入时的缓冲寄存器。为时控制输入为锁存状态，为时信号才可以被触发器接收。位寄存器其组成与上述寄存器相同。位转换器只接受经过寄存器的位输入数据。为时为锁存状态，为时，为跟随输入状态。位转换器转换器采用型网络。该转换器输出的电流和数字量成比例，为参考电压输入，为运算放大器的反馈电阻，引脚是这个反馈电阻的一端，与放大器的输出端连接。控制逻辑部分如表3-4所示表3-4控制逻辑，，3.3.2接口电路如图3-3所示，这一电路中以单缓冲寄存器方式工作，就是说当片选信号有效时，数据线送来的数据以直通的方式进行转换。输出的信号经过电压放大器之后变为0~5V的电压信号。图3-2DAC0832工作原理图3.4功率放大器的设计在本系统中，由于输出要求有一定的带负载能力（负载3欧姆电阻时，输出功率大于2瓦特），因此，要在函数发生器的输出端加一定的功率放大，由于输出信号的频率范围为20~10KHz，因此，采用音频放大器电路，典型电路见下图图3-3功率放大器原理图TA7240由数字滤波器、D/A转换器、低通滤波器和模拟电流放大级组成，由数字滤波器选通数字音频信号、并插补数学运算处理后，送转换器转换成模拟电压信号，然后低通滤波器对该信号进行处理，主要是滤去其中部分高频成分，通过模拟电流放大级进行放大，最后被放大后的的模拟音频信号，就可以驱动扬声器工作REF_Ref4852\r\h[16]。该电路用TA7240AP构成的立体声双路功放电路，在IC内部输出部分由输出对地短路保护电路，而且两路输出直流失调电压小(小于0.35V)，因此，连成BTL功放时可直接接负载扬声器，而不必用隔离直流电容偶合，各引脚端所示直流电压是在Vcc=9~18V，输出端直流电压始终处于Vcc/2。但在Vcc较高的情况下，必须相应地使用较大的散热器且不得超过极限值，静态直流电压Vcc小于25V，浪涌电压(在0.2秒内)Vcc小于45Vp；输出电流瞬时峰值Iopp小于4.5VA；最大允许功耗P小于25WREF_Ref4934\r\h[17]。该单片式立体声功耗放大器的外接元件少，也不需要外接反馈电阻就可以使用，在Rf=0时的典型电压增益约52db(规格为50-54db)，输出噪声电压Vnp≤1.5mrms，对电源文波电压抑制比约为52db，一般不需要采用稳压电路供电，整流滤波电容使用1000uF以上就可以了。连接时，可以用4欧姆扬声器系统，输出12W以上的功率（Vcc=13.2v，THD≤1%），输入阻抗33KQ，输入直流电位约1.5V，两通道之间相互串扰的抑制比约为57db。电压增益可以用Rf调整的方法予以改变，不过为了稳定，不发生自激振荡，应当限于Rf≤750情况下使用，也即最小增益限于50倍（34db），BTL应用时最小增益应限于100倍（40db），合计取得40db增益，即BTL应用时放大40db的方法是应先把A1或A2的输出衰减34db后，再由A2或A1

反相放大34db，才能得到40db增益。其中S是静噪开关，其作用是在开机或关机，收录音功能切换时，使内部各级电路截止，停止工作，达到静噪目的，至少有60db的抑制能力。

电路安装中须着重注意的是，应采取合适合理的措施防止形成正反馈引起自激振荡，措施包括：G1端是输入接地点，G2端是输出级放大电流功率接地点(流过大电流)，输入输出各部分的接地电容首先要分别连接到对应接地端，不能前后交错连接，地线的布局走向也要严格分开。A1和A2放大器各自的输入端之间并接500-1000pf的防震，去干扰电容器。输出端与地(GT2)或电源Vcc端之间连接0.1uf左右的去耦，防震电容器。各防震电容使用聚酯薄膜电容器较好，如果是使用陶瓷类电容，因其温度特性不良(温度升高则电容减小)，应取大容量值。经过上述介绍后，在本系统中采用单路输入输出，另一路浮空的方法，获得所需的带负载的能力，达到其性能指标。3.5

键盘显示电路的设计我们通常所用的人机通话方式就是键盘显示电路。在单片机及应用系统中，对系统的工作状态和数据输入通常要借助键或键盘来实现。一般情况下，在单片机及应用系统中，对系统的工作状态和数据输入通常要借助键或键盘来实现REF_Ref5639\r\h[18]。所以从这一方面来讲，开关不仅要输入电平，还要负责完成相关的指令。当然，复位按键单独控制专门的复位电路和专一的复位功能。通过键输入信息和件结构有关联性很强，需要通过计算机来完成相关操作。对于很多的影院系统的智能仪表来说，键输入程序就是整个应用程序的核心部分。散转指令在很多单片机系统中都存在，因为它可以充当键输入的软件接口，专门用来配合键输入信息，比如中散转指令。对于一组键或者一个键盘来说，总会有一个接口电路和相连。输入信息可以通过软件来了解，对于哪个键是否有输入信息可以通过中断方式或者查询方式来了解，累加器接受送入的该键号，然后转入执行该键的功能程序（通过散转指令），最后再返回到原始程序状态REF_Ref5692\r\h[19]。3.5.1

键开关的可靠状态输入在现阶段，机械触点的合、断作用广泛应用再按键和键盘方面。一个电压信号通过机械触点的断开，闭合过程，在这变化的一瞬间会出现相关的抖动，因为机械触点存在一定的弹性，所以就会出现一系列负脉冲。抖动时间一方面也跟按键的机械特征有关，一般约为。一般情况下，工作人员的操作和软件的稳定性有一定的关系，大约在几秒到几十秒之间。只作一次键入处理来确保对键的一次闭合，另外对于消除抖动的影响，我们可以采用软件和硬件两种方式。硬件方面，触发器或单稳态构成的硬件去抖动电路是一般方法。软件方面，当键按下时，会执行一个的延时程序，这样我们就可以根据电平的状态确认键的状态，从而确认再本系统中是否真正消除了抖动的影响，为了避免更多的硬件出现，造成更多的硬件问题，才用软件的方法。这样可以减少硬件的开支，降低成本，因此一般情况下软件方法比较常用REF_Ref5757\r\h[20]。3.5.2

对按键进行编码给定值或直接给出键号口线可以查询按键的开关状态。

键盘的结构决定编码方式，但是为了实现按键功能程序的转移，不考虑编码存在与否或者其形式，最后都要转换成与累加器中枢相对应的键值。3.5.3

选择键盘检测方法在计算机方面，键盘扫描只是工作的一部分，有按键按下时键盘处理才会表现它的意义，中断方式与查询方式是对键按下的信息检测的两种主要方式。3.5.4

编制键盘程序下面的任务表3-5是一个完善的键盘控制程序需要解决的：表3-5按键控制任务·独立式键盘结构利用口线组成的单个按键结构电路就是独立式键盘。按键数量不多时才会采用这种电路，因为会造成比较大的浪费。每个独立式按键单独占有一个口线，另外它还只对一个单独的独立式键盘负责，虽然独立式按键电路配置灵活，软件结构简单，但是考虑到必须一对一的情况。图3-4键盘接口电路·键盘的工作原理与方式在很多系统中，的工作包括方方面面，单片机系统也不例外，键盘扫描只是工作中很小的一部分，但是为了不影响其他工作的同时兼顾键盘扫描是我们需要解决的问题，所以要根据的忙闲情况，确定选用还是。在键扫描程序中有如表3-6所示的几个功能：表3-6键盘扫描程序功能=1\*GB3①=2\*GB3②=3\*GB3③=4\*GB3④3.5.5定时扫描工作方式定时扫描工作方式大致如下:响应定时器产生的定时中断，然后对键盘进行扫描，在有键按下时，转到实现该键输入的功能REF_Ref5891\r\h[21]。3.5.6

键盘显示电路设计为了减少或者避免有时会处在空扫描状态的问题，我们采用中断工作方式，因为计算机应用系统工作时，输入是不经常存在的，所以，在很多情况下，都会处于空扫的状态，所以中断方式仅仅在键盘有按键按下时才执行相关的扫描操作，这样可以在一定程度上提高效率。键盘扫描方式通常情况下，扫描法和反转法是扫描的两种方式。为了对检测到的按下的这个键进行确定，需要逐行或者逐列进行扫描REF_Ref6106\r\h[22]。这两种方法都需要按照每一行或者每一列的方式进行扫描，当我们想要使用扫描法进行确认按下的键时，相应的行或列应由上拉电阻接高电平，有键按下后，全部置于低电平，然后进行逐行或者逐列扫描，如果其状态全为，按下的键即位显示状态的交点；在反转法中，对键值的获取只需要两个步骤，当所按下的键处在最后的行或者列的时候，就需要扫描多次才能获得键值。显示器结构和原理(1)结构和原理在单片机的应用产品中，发光二极管以其价格低廉而被广泛应用。二极管显示就是很多个发光二极管组成在一起的字段。我们通过控制在二极管导通状态下的一个点或者一个笔画就可以实现显示的目的，七段显示器是现阶段比较常用的显示器，其结构如图所示。共阳和共阴是数码显示器的两种接法，从名字上就可以看去，把所有二极管的阳极接在一起就是共阳解法，反之共阴接法就是把二极管所有阴极接在一起，在共阳接法中，如果某个阴极接低电平，该字段就会相应地发光。实际电流由数码显示器决定，一般情况下每段需要。图3-5LED数码显示下面对一些使用译码器或软件译码的接口电路进行简单的介绍。一般情况下静态和动态是两种点亮显示器的方法。静态显式的使用方面很局限，其只用在显示位数较少的地方，因为它每一显示位都需要一个位的输出口控制，对硬件占用很多，当它对某一个字符进行特定显示的时候，相应的发光二极管恒定处于导通或者截止的状态。从成本方面来看，动态显示器很有优势，所以被广泛应用在很多方面，它会对于每个显示器轮流点亮，所以每个显示器每隔一定的时间就会被点亮一次，这种方式以人类的视觉存在短暂的停留而得以实现，其中导通的电流、点亮的时间和每次被点亮的时间间隔都会在不同程度上对显示器的亮度产生影响。在字符和数字的显示方面，必须依赖于显示段码的支持才能实现显示器的功能，从而形成“”字形第段，同时还应对小数点予以合理取舍，因此加强小数点后一位共有段（一字节）。表3-7为各段码位对应的显示段关系:表3-7段码位和显示段关系从显示器的显示原理，我们可以看出，最后要实现相应段选码的转换才能显示字母数字。硬件译码器或软件译码都可以实现相应的转换，在本设计中，我们选用的是软件译码的方式。(2)系列的单片机串行口方式依赖于移位寄存器的功能，位

显示器静态显示窗口与片外接，的可以用于数据的传输，可以作为移位时钟脉冲，实现脉冲的功能REF_Ref6603\r\h[23]。可以作为的单向位串输并出的移位寄存器，（脚）作为串行数据的输入端，痛过并联相接，当为同一输入信号时，可利用逻辑与运算的模式将脉冲信号予以传输。（脚）作为时钟输入端，与串行口端相连接。当首个时钟信号的上升沿到达端，移位寄存器的数据就会向前端位置移动一位，当个时钟脉冲全部到来之后，位二进制数据将会传移至。（脚）作为复位端，，时钟脉冲处于高电平状态，，移位寄存器全部归。（第及引脚）并行输出端与显示器的引脚一一相对应。当个脉冲全部到达时钟信号后，最先到达的数据移至最前端，这时在新脉冲到来下前端脉冲将会移至各自的前一端。例如，片首尾互相以串联的方式相连，将时钟端串接，因此，当个脉冲全部到来时，第片的数据来源于单片机端的，当第个个脉冲到达后，第一位数据将移至第片，而新到来的数据就会占据移除的前一位数据位置，即第片，依次推进，当第个个脉冲到达后，最先输出的数据就会转移到最左边的中，其余数据分别进入到第、、、片寄存器中。单片机串口方式是借用移位寄存器实现功能的，其中共外接了片，6位显示器，可起到传输数据的作用，作为其中的移位时钟脉冲起到脉冲移位的作用REF_Ref6655\r\h[24]。为一种串入并出的单向位移位寄存器，的作用是串行数据输入端，（第脚）作用与其相似，2个引脚信号输入为逻辑与运算的原理，信号的串接可采用并联方式。（）与串行口时钟输入端相接。时钟信号上升沿到达T端，移位寄存器移位，移一位数据，8个时钟脉冲都达到目标位置后，二进制数转移至中。（）的功能作用为复位端，，移位寄存器为低电平，即状态，，时钟脉冲具有触发功能。到（第与引脚）的并行输出端与显示器引脚一一对应相接。此处对予以详细说明:时钟脉冲端，需要具备对到来方式不做要求的高、低、高、低的脉冲，例，一根电线，两段分别接于端与手持，前者接，后者接，当接收到时钟脉冲的信号时，数据输入端（1，2引脚）就会接到1,并且进入到的内部，接时，进至其中元器件的内部。将5片首尾互相以串联方式连接，同时将时钟端连接，当8个脉冲到来，来源于单片机端的数据进入第一片中，当第二个脉冲到来时，其进入第二片中，而此次输入的新数据会进入中，当8个脉冲都到达后，首次输出的数据同样也就被先送到最左边的中，其余数据依次进入第一、二等位置的五片中。第一个脉冲到来后，第一片就会开始接收数据，这时其他脉冲也都在接收高电平的数据，第一个脉冲到来后，第一片164就会接收单片机传输到来的数据，其他各片依次相接在前一片Q8电线上，数字电路中只有低电平(0)与高电平(1)这两种状态。因此其下一片等效于接收0或1的数据。图3-6显示接口电路3.6电源设计直流稳压电源线性稳压电源与开关稳压电源，前者:调节电压，使其维持在线性放大区工作状态中，自始至终在电源中得到了广泛的应用REF_Ref7618\r\h[25]；后者可以通过开关调节电压，其一般都是由交换技术所得的高频率的开关工具元器件，也就是日常生活中最常见的开关电源。线性稳压直流电源兼具电路简单易清晰、灵敏度高、纹波小、抗干扰强和稳压性好等优势性能，但其劣势为效率低、体积大、质量重等，而开关电源具有效率高、体积小、重量轻的优势，其他性能均弱于线性稳压电源。在先进微电子技术的高速发展大规模集成电路的日益完善下，最终成为专用集成控制器及单片集成开关稳压器，这使控制电路系统具有性能优、易操作、电路简化、安全可靠等各种优点，开关电源所使用的功率元件的发展和电路设计的进步，使开关电源性能价格比迅速增值，且开关电源的技术也日益完善，因此，本系统中采用的是开关电源。在本电源的设计中，采用的是TL494开关脉冲调制器，相比于SG3524，该芯片兼具死压时间的实时调节、驱动力强、稳定性强等各种优势。该芯片内部组成元件为误差放大器、PWM比较器、脉冲控制触发器、脉冲输出控制门，驱动用的晶体管及标准电源部分，所以它不仅能够组成各种电源，还可用于其他电路，是一种被广泛使用的集成电路。TL494最早产生于美国一家德州仪器公司，这是一种受电压驱动作用下工作的脉宽调制控制集成电路，被广泛应用于开关电源中REF_Ref7922\r\h[26]。本文将对此与输入输出电路所形成的一个单回路控制器作以分析。图3-7TL494的管脚图TL494的管脚配置、功能内主要元件包括基准电压电路、脉宽调制比较器、输出电路等等。图1所示为管脚图，其可以作为误差放大器I的同相输入端，实现其功能，2管脚与之相反；3管脚是相位校正及增益控制端，对其予以校正与控制；4脚可以在其间歇期间对其予以调置，而只需加上大约的电压就可以延长截止时间，保持其稳定性，甚至可达100%；5脚接振荡电阻，6脚接振荡电容；7脚接地；8、9脚均为末级输出的三极管集电极，10、11脚均是发射极；12脚为供电端，可以为其供给源源不断的电；13脚接地，并联方式，可实现输出电路的有效控制，14脚:推挽输出；14脚指的是以5V为基准电压输出端，输出电流Imax为；15脚:误差放大器II的反相输入端，16脚反之。回路控制器的工作原理图3-8为回路控制器。被控制量（压力、温度）受传感器的转换，电压大约为电信号，可以生成一个处于闭环回路状态下的反馈信号，这时，有源简单二阶低通滤波电路就可以充分发挥自身稳定器的作用，将其稳定后传输至误差放大器的+同相输入端处。输入信号为的5V基准电压源，通过精密多圈电位器的辅助作用，将电位器动端接于IN-反相输入端。反馈信号与设定信号通过误差放大器，将控制脉冲宽度，其通过整流滤波与隔离放大两大电路的稳定作用后，从而传输出一个与脉冲宽度正相关、范围的直流电压，从而对执行电路予以完全控制，结合实验者的需求将被控制量予以实时调整，实现被控制量与设定值完全相匹配，从而实现一个闭环单回路控制。图3-8回路控制器方框图输入电路运算放大器均接在二阶低通滤波电路中，通过反馈信号输入处理电路、设定信号电路。同时，还应保证输入电路连接高度对称性。有源简单二阶低通滤波电路截止频率应该设定为，由于其(其特征频率）将与设为，得知R1的电阻值为16kΩ。这种设定方法可以有效地控制高频杂波与平滑传感器信号对其的干扰，确保误差放大器I同相输入端的信号的高度稳定性。有源简单二阶低通滤波电路、误差放大器I同相输入端两个元器件之间接上一个电阻，用以限流隔离。14脚输出一个5V基准电压源，阻值的精密多圈电位器充分发挥自身的分压作用，设定取消信号，在与处理计算模式的传感器反馈信号电路中，将信号输送至管脚2，误差放大器反相输入端。通过大量实验测定，两个限流隔离电阻对电路是至关重要的。这才能保证误差放大器I的输入端处于低电压状态时保持较高的跟踪线性关系，因此将输入运算放大器扩大2倍，保证反馈信号与设定信号的有效的踪线性关系。此次实验设计中，控制器的选择为误差放大器，误差放大器的端与地相接，IN﹣接与1相接。为保障输出三极管的工作安全性，可由与分压于4管脚相接于的间歇电压上。此时，与形成一个相位校正及增益的控制网络。该实验的控制器中所使用振荡电阻与振荡电容为200kΩ与0.1uF。选择并取方式予以输出，选用自发射极的输出模式。整机电压值为。4、输出电路要想脉宽变化方波信号的可以合理地变化，应该选择一个开关二极管、电容对其予以整流滤波。为整流滤波输出负载可供给C8放电回路，以使电压与输出脉宽呈现正相关的关系。要想让输出电压更稳定，高负载力，以及输出电压的合理变化，可以在电路中加分别加一个一级压控电压源与二阶低通滤波电路实现电路目标。元件参数为:直流输出电压最大值输出端接地，并且与10V的稳压二极管相连接，以维持输出电压的稳定性。5、工作过程当实验设定值比反馈信号小，可选用TL494，对脉冲的宽度作以调节，9、10管脚的由于并联输出信号的作用，脉冲宽度缩减，输出信号通过滤波电路、隔离与放大输出电路，从而降低输出直流控制信号电压。直流控制信号可以有效地电路经执行机构（电动机），从而可以起到降低被控制量数值与传感器反馈信号的作用，为闭环控制单回路给予诸多作用；当设定值比其大时，结果也与之相反。而且还可结合被控制系统的相关需求，对二阶低通滤波电容作以调整，实现控制过程的实时化、精准化、稳定化。另一方面，为了实现控制过程的立体直观化，应该加上设定量与被控量的显示电路。同时，还可以从两个输入端接收信号，再利用隔离放大电路传输至表头指示。表头可以利用数字式电子表头成品或满量程5V的机械对其予以表征。6、实验所测数据的分析过程表1-表3中的数据来源为:当输出端与10K负载电阻为开环相接方式时，可采用型数字万用表对其予以数据测量。多圈电位器与基准源之间的分压模拟可测定反馈信号、设定信号的数据，测量平衡点置于与输出端，的、脚，输出数据作用在的管脚上。表3-8开环的条件下实测数据组1设定(V)1.0211.0221.0211.0191.0181.0161.0151.0211.010

反馈(V)1.2521.2271.2271.1621.1371.1131.0901.0641.008

输出(V)0.011.99

3.01

5.006.097.00

8.00

9.00

9.96表3-9开环的条件下实测数据组2设定(V)2.032.032.032.032.032.032.022.022.022.022.02

反馈(V)2.182.162.152.132.112.082.062.042.011.991.96

输出(V)0.010.992.033.004.015.096.107.018.009.009.62表3-10开环的条件下实测数据组3设定(V)3.033.033.033.033.033.033.033.033.033.033.03

反馈(V)3.103.093.073.033.033.012.982.962.932.912.83

输出(V)0.011.032.003.054.025.076.027.017.999.049.92此次实验测量了多组回路控制器电路的参数数据，此处只列其中三组。通过对以上数据的分析与思考，得知当控制器处于开环状态时的反馈信号的数据在0.225V左右，范围较窄。闭环回路对其予以控制时,控制系统中的输出稳定值可以达到峰值。设其定值的1.1到1.2倍，可发现个人之前的设定值与最终实验所测反馈值都基本处于平衡值，因此反馈量与设定量达到了高匹配度。即该控制器控制的具有较高的灵敏度与精度。而在具体的应用中，也已经证实了以上总结。由于该控制器具有高度的灵敏度与精度，因此可替代部分成本高、电路难的单控制器，实现系统运行的高效化。通过对以上所述的整理，采用TL494作为核心元件的闭环单回路控制器兼具理念新、电路简，成本低、控制稳等各种优势，因而已经在工业控制现场中得以广泛应用。第4章系统的软件设计软件程序设计过程涵盖:系统设计整体方案流程图、具体程序、修改检查程序等主要环节。程序设计的总方案指的是从系统这一高度对程序机构、数据形式、程序执行方式等方面予以整体全面的考虑，在草拟总设计方案时，受制于实际单片机的应用系统功能复位，具有信息容量大、程序周期长等各种典型特征，因此，在设计的过程中，必须依据实际的程序对其予以设计。应用系统软件应该具有以下显著特征:软件结构简单、易理解，程序逻辑严密，可简易操作。功能程序予以模块化设计，提升其针对性，查找信息更便捷。程序、数据存储的大容量，内存与操作运行的畅通，可以提升运行的效率。运行工作的状态稳定，不受外界环境的干扰。调试修改之后的程序予以规范标准化，并且删除之前的修改“痕迹”。软件设计的抗干扰全面化。本系统的设计为模块化程序，以将繁复的应用程序依据功能细分为独立程序模块作以核心理念，这些模块能够单独设计、编程调试、查找错误，并装配使用，以设计一个具有超强实用功能与价值的程序。以下系统流程图程序将对其予以具体阐述。(见后附流程图程序)。4.1系统主要程序流程框图系统的主要流程图如图4-1、4-2所示：图4-1系统主要程序流程图图4-2主程序详细流程图4.2中断程序设计中断技术是计算机中一项很重要的技术，是CPU

与外部设备两者之间输送与接收信息的一种关键方式。当中断技术被引入到计算机予以使用时，不但处理了

CPU与外设的速配难题，同时还实现了CPU运行的高效化。中断系统的组成为硬软件两种，中断系统可以增加计算机功能用途，提高了运行效率，其操作简易灵活，可以有效处理计算机遇到的故障问题。中断的定义当CPU

正处理某一项任务时，外部突发事件（如定时/计数器溢出或被监视电平突变等）向CPU发出请求，要求其迅速处理突发事件，这时，CPU便会暂停工作，转而处理突发事件，当事件处理结束后，继而返回继续处理之前被暂停的任务，即中断。在中断系统里，中断源，即事件被暂停的根本源头；中断请求信号，中断源发出申请，向予以中断的信号；中断响应，即接收到中断申请的信号后，便会暂停当前正在处理的程序，转而处理突发事件为其服务；中断服务程序，即受服务的对象的程序；断点，即当前执行的程序被暂停时的PC值所处的状态；中断返回，完成突发事件的处理，继而返回之前被暂停的事务。MCS-51系列单片机中断系统的中断系统，所有的单片机都有其对应的中断源数量。一般情况下，都为5个中断源，6个增强型中断源。中断源：软硬件中断源共两种。软源：指发出中断信号，暂停事务的处理。但是，在MCS-51指令系统中，没有软件中断指令，也就没有软件中断源了。硬件中断源：即发出中断请求信号的相关外部设备。在8051系列单片机的中断系统，5个中断源被分为2个中断优先级。8051系列单片机:内部中断源、外部中断源，两者想加共5种。①3个内部的中断源。中断由定时/计数器加计数再将其予以溢出作用，将寄存器TFO位调节其处于1状态，向CPU发出中断信号。定时/计数器的加计数将其予以溢出作用，将

寄存器位调置为，从而向传输中断信号。：例如串行口输送()、接收()，串行口可将的调予以置作用，从而向传输中断信息。三者控制位锁均含有寄存器TCON、SCON元件。②2个外部的中断源。外部中断()：这种中断方式的接入端口为，低电平、触发方向为下降沿。外部中断()：接入口是，低电平、触发方向为下降沿。两个中断源的中断请求模式与其触发方式的控制都被锁存在寄存器低4位。中断入口的地址当CPU接收到中断信号后，会进入一个固定地址的界面，予以中断服务。本该系统使用的是定时器T0，也就是允许T0在恰当的时间中断，中断流程图见图4-2所示:图4-3中断程序流程图4.3其它子程序流程图键盘子程序流程图如4-3所示：图4-4键盘子程序流程图延时15ms子程序如下图所示：图4-5延时子程序流程图开关稳压电源程序：图4-6开关稳压电源流程图总结与展望5.1总结函数信号发生器以单片机作为基础，系统采用AT89C51单片机的最小系统组成控制电路，ICL8038作为核心元件进行设计。设计了基于ICL8038的函数发生器，包括函数发生部分和功率放大部分。功能发生器部分单元电路要靠ICL8038来帮助实现。系统采用由

TA7240ap

组成的功率放大器，其中，TA7240由数字滤波器、D/A转换器以及模拟电流放大级组成。函数信号发生器等仪器的发展使得生产力大大提高，目前为止，相关的硬件类开发越来越多，使得配套的各种开发软件也更加成熟。可以说及其方便地利用目前市场上的资源，研发出实现各种功能的各类系统。对人类生活质量的提高和信息化程度的提高起着重要作用。5.2展望信号发生器在电子测量的领域中可以说是最基础、使用量最广的一种仪器，如同示波器、电压表等。信号发生器在很多领域都有着大量的使用，例如医疗部门的超声波诊断，以及光谱治疗仪器等。其作为科研项目和工程实践当中尤为重要的仪器中的一员，微处理器从问世到不断发展，使用的信号种类越来越丰富，自动化水平也越来越高。至今，大量相关的设备逐渐实现了自动校核、自动诊断等先进功能。我们有足够的理由相信，信号发生器的前景会越来越好，波形发生器的频率以及产生波形的种类以肉眼可见的速度飞速增长，软件性能也越来越强大，这些精密仪器在各行各业都有着巨大的作用和价值，使人们的生活质量越来越好，希望祖国的科技力量日益强大，我们也渴望为行业的进步贡献自己的一份力量。致谢经过一学期的忙碌和工作，本次毕业设计也接近尾声，由于经验匮乏，有许多地方还不够严谨、考虑不够周全，导师和同学的指导和鼓励使我得以完成这个设计，并从中学到了很多知识。首先感谢我的导师尤传富老师，老师在毕业设计的各个阶段都给予我悉心指导，从查阅资料，中期检查再到设计方案，老师耐心地为我提出各种建议，并指导我进行修改和完善。我很佩服尤老师的专业水平，如果没有老师的大力帮助，我可能没有头绪，完成任务也会困难许多。老师治学严谨和科学研究的精神值得我去学习，对我今后的工作学习起到了很大的积极作用，感谢老师半年来的帮助以及支持，在繁忙的工作中觉得颇为收益。其次感谢同学对我的帮助，设计初期的原理图和后期的论文排版，都是同学们在一起集思广益，互帮互助，在忙的焦头烂额的时候对我进行鼓励和支持，我觉得认识这些可爱的同学真的很幸运，大家一起分享一些心得和体会，对设计的思路和论文的创作都有着极大的帮助，谢谢兄弟们。感谢长春工业大学四年的陪伴，陪我走过了人生最美好的阶段，四年里我学到了各种专业知识，了解了各种实验原理，老师们都很敬业，使我们收获了很多，如今就要走向社会，我们会继承母校的优良传统，刻苦学习，严谨工作，实现自己的价值。最后，再次对老师和同学的无私帮助表示衷心的感谢，有你们的支持和鼓励，这次毕业设计才会顺利完成。感谢长春工业大学四年来的大力栽培。参考文献宋杰.单片机在电子技术中的应用研究[J].山东工业技术,2018(22):230.梁小廷.单片机技术的发展及应用研究[J].民营科技,2018(06):9.

钟秉翔.单片机应用技术与实践[M].重庆：重