本人现在急求一篇关于单片机的论文，利用AT89S51芯片来实现定时自动插座的功能，用四位一体LED显示时间…
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发布时间：2022-04-27 10:06
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时间：2023-09-11 13:54
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以下论文仅供参考不是很详细，具体论文还需要自己撰写，目前学术不端系统检测系统上线，在参考别人论文的时候一定要用自己的语言进行表述，避免抄袭嫌疑
摘 要 本系统能够产生正弦波、方波、三角波。同时还可以作为频率计测频率。函数信号的产生由MAX038和外围电路完成，能产生1Hz—20MHz的波形。波形选择由单片机完成。输出或输入频率经74HC390分频后，由单片机完成自动频率检测显示。
关键词：波形产生器、频率计、MAX038、74HC390、AT89S51。
前言
在现代电子学的各个领域，常常需要高精度且频率可方便调节的信号发生器。各种波形曲线均可以用三角函数方程式来表示。能够产生多种波形,如三角波、锯齿波、矩形波（含方波）、正弦波的电路被称为函数信号发生器。函数信号发生器在电路实验和设备检测中具有十分广泛的用途。函数信号发生器的实现方法通常有以下几种：
（1）用分立元件组成的函数发生器：通常是单函数发生器且频率不高，其工作不很稳定，不易调试。
（2）可以由晶体管、运放IC等通用器件制作，更多的则是用专门的函数信号发
生器IC产生。早期的函数信号发生器IC，如L8038、BA205、XR2207/2209等，它们的功能较少，精度不高，频率上限只有300kHz，无法产生更高频率的信号，调节方式也不够灵活，频率和占空比不能独立调节，二者互相影响。
（3）利用单片集成芯片的函数发生器：能产生多种波形，达到较高的频率，且易于调试。鉴于此，美国马克西姆公司开发了新一代函数信号发生器ICMAX038，它克服了（2）中芯片的缺点，可以达到更高的技术指标，是上述芯片望尘莫及的。MAX038频率高、精度好，因此它被称为高频精密函数信号发生器IC。在锁相环、压控振荡器、频率合成器、脉宽调制器等电路的设计上，MAX038都是优选的器件。
（4）利用专用直接数字合成DDS芯片的函数发生器：能产生任意波形并达到很高的频率。但成本较高。
综合分析以上四种实现方法的性价比，我们决定采用单片集成芯片AX038来设计函数发生器。频率越高、产生波形种类越多的发生器性能越好，但器件成本和技术要求也大大提高，因此在满足工作要求的前提下，性价比高的发生器是我们的首选。
一、整体设计思路
本函数信号发生器是主要是由MAX038芯片产生我们希望输出的正弦波、方波、三角波。它是本制作的核心，当然随带的频率计用于显示输出频率，它是由单片机AT89S51控制的，由于用单片机所能测的频率范围有限，直接所计数的频率最大只能达到500KHz，为了能够测得更高的频率，所以加上分频器进行分频后再加到AT89S51的外部中断入口。考虑到小信号时，所以必须加放大，然后整形才能达到分频器的输入要求。至于显示部分就用74LS164移位寄存器来驱动数码管显示。整体原理框架图如下：
图1
一：硬件设计：
1.信号发生部分：
接通电源控制在输出状态，此时波形产生电路工作，它产生我们所选择的波形并输出到外部电路，另一部分则送入计数器。波形发生器的这部分电路是由MAX038及其外围电路完成的。MAX038是一个精密高频波形产生器。它能产生频率高达20MHz的正弦波、三角波、方波等脉冲信号，其压控振荡器的频率分粗调和细调两层控制。另外MAX038还包括占空比调整电路、波形同步电路、相位检测电路、波形切换开关和电压基准源等电路，所需外部元件少，使用很方便。这部分电路框图如下图2：
波形产生原理框图（图2）
波形产生电路（图3）
本系统采用MAX038设计了输出三角波、方波和正弦波的函数信号发生器，频率范围为10Hz～1MHz，能够满足大多数实验与检测的需求。
整机电路由信号产生级、电压放大级、功率输出级和电源四部分组成。信号产生级的核心器件为MAX038，它的输出波形有三种，由波形设定端A0（3），A1（4）控制，其编码如表2所示。其中x表示任意状态。1为高电平，0为低电平。MAX038的输出频率f0由Iin，FADJ端电压和主振荡器COSC的外接电容器CF三者共同确定。当UFADJ=0V时，输出频率f0=Iin/CF，Iin=Uin/Rin=2.5/Rin。当UFADJ≠0V时，输出频率f0=f（1－0.2915UFADJ）。由波段开关SA2选择不同的CF值，将整个输出信号分为五个频段。
1）1Hz-- 10Hz
2）10Hz ---100Hz
3）100Hz---10K
4）1K ----20MHz
每频段频率的调节由电位器RP1和RP2完成。RP1为粗调电位器，改变RP1数值，使振荡电容器CF的充电电流Iin改变，从而使频率改变。RP2为细调电位器，它通过改变UFADJ的数值，使输出频率变化，它的变化范围较小，起微调作用。为简化电路，各种波形的占空比固定为50％，这已能满足多数场合的使用要求。为此将MAX038的脚7DADJ端接地。MAX038的各种输出波形的幅度均为2V（P－P）。
2.频率计数器部分：
1．）AT89S51介绍
美国MEL公司的AT89S系列51单片机支持ISP功能，给单片机应用开发带来了极大方便。现介绍一款简易型开发板的使用方法。将该板插入DIP40封装的8051单片机插座处，通过廉价的ISP即可编程AT89S51，支持在线擦写，速度更快，非常方便。
AT89S51片内有两个独立的16位定时/计数器，两个外中断接口，一个串行通讯口，4k字节快闪擦写存储器（FLASH MEMORY），低功耗的闲置和掉电模式，内带有看门狗电路，在不附加任何外围电路的情况下，能实现大部分比较复杂的逻辑控制功能，对存储容量要求不高的实际应用，AT89S51确实是一种不可多得的高效能单片机。内部原理图如图3。
（图5）
3．）利用AT89S51计数
AT98S51单片机共有两个16位的定时器/计数器，本频率计就是利用它的定时器与计数器同时工作，外部输入的脉冲在下降沿跳变时有效，进行计数器加1，定时器定时一秒内计数器所计的数就是外部输入信号的频率。
频率范围选择（图7）
100分频电路（图8）
由于单片机计算频率的范围有限，必须切换调整在它的范围内，才能准确的计算频率，（图7）就是控制是否经过100分频的电路，切换通过单片机控制完成。（图8）是分频电路：由于频率高的时候，单片机不能直接读取，所以要通过分频电路进行分频后再送到单片机进行计数。本分频电路采用的是74LS390双十进制计数器进行分频的。
放大（图4）
4．）放大整形
为了输入的是小信号时也能对精确的测出它的频率，所以在信号的输入口加电压放大。有时输入的信号波形不是很好时，放大后也是失真的信号，这就会影响到所测信号的频率，因此要经过整形。
5．）LED显示
显示部分采用8位共阳行数码管进行显示，采用了74LS164作为数码管的驱动模块，把8位数码管串联起来。只须SDA与SCL两个口连到单片机的两个端口，详细数码管驱动电路（略）。
二：软件设计
机电路由信号产生级、电压放大级、功率输出级和电源四部分组成。信号产生级的核心器件为MAX038，它的输出波形有三种，由波形设定端A0（3），A1（4）控制，其编码如表2所示。其中x表示任意状态。1为高电平，0为低电平。MAX038的输出频率f0由Iin，FADJ端电压和主振荡器COSC的外接电容器CF三者共同确定。当UFADJ=0V时，输出频率f0=Iin/CF，Iin=Uin/Rin=2.5/Rin。当UFADJ≠0V时，输出频率f0=f（1－0.2915UFADJ）。由波段开关SA2选择不同的CF值，将整个输出信号分为五个频段。
1）1Hz-- 10Hz
2）10Hz ---100Hz
3）100Hz---10K
4）1K ----20MHz
每频段频率的调节由电位器RP1和RP2完成。RP1为粗调电位器，改变RP1数值，使振荡电容器CF的充电电流Iin改变，从而使频率改变。RP2为细调电位器，它通过改变UFADJ的数值，使输出频率变化，它的变化范围较小，起微调作用。为简化电路，各种波形的占空比固定为50％，这已能满足多数场合的使用要求。为此将MAX038的脚7DADJ端接地。MAX038的各种输出波形的幅度均为2V（P－P）。
2.频率计数器部分：
1．）AT89S51介绍
美国MEL公司的AT89S系列51单片机支持ISP功能，给单片机应用开发带来了极大方便。现介绍一款简易型开发板的使用方法。将该板插入DIP40封装的8051单片机插座处，通过廉价的ISP即可编程AT89S51，支持在线擦写，速度更快，非常方便。
AT89S51片内有两个独立的16位定时/计数器，两个外中断接口，一个串行通讯口，4k字节快闪擦写存储器（FLASH MEMORY），低功耗的闲置和掉电模式，内带有看门狗电路，在不附加任何外围电路的情况下，能实现大部分比较复杂的逻辑控制功能，对存储容量要求不高的实际应用，AT89S51确实是一种不可多得的高效能单片机。内部原理图如图3。
（图5）
3．）利用AT89S51计数
AT98S51单片机共有两个16位的定时器/计数器，本频率计就是利用它的定时器与计数器同时工作，外部输入的脉冲在下降沿跳变时有效，进行计数器加1，定时器定时一秒内计数器所计的数就是外部输入信号的频率。
频率范围选择（图7）
100分频电路（图8）
由于单片机计算频率的范围有限，必须切换调整在它的范围内，才能准确的计算频率，（图7）就是控制是否经过100分频的电路，切换通过单片机控制完成。（图8）是分频电路：由于频率高的时候，单片机不能直接读取，所以要通过分频电路进行分频后再送到单片机进行计数。本分频电路采用的是74LS390双十进制计数器进行分频的。
放大（图4）
4．）放大整形
以在信号的输入口加电压放大。有时输入的信号波形不是很好时，放大后也是失真的信号，这就会影响到所测信号的频率，因此要经过整形。
5．）LED显示
显示部分采用8位共阳行数码管进行显示，采用了74LS164作为数码管的驱动模块，把8位数码管串联起来。只须SDA与SCL两个口连到单片机的两个端口，详细数码管驱动电路（
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时间：2023-09-11 13:55
