波形发生器设计

硬件设计实验报告

--波形发生器设计

院系：电子与信息工程系

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目录

一、设计任务与要求 (2)

二、设计原理 (2)

三、设计电路分析和完整电路图 (4)

3.1 控制器的接口控制电路 (4)

3.2 波形存储器电路 (5)

3.3 地址产生器电路 (4)

3.4 波形变换器及放大输出电路 (4)

3.5 完整电路图 (4)

3.6波形发生器的工作流程 (4)

四、设计软件分析和完整程序清单 (6)

五、调试故障的检测与分析 (111)

5.1 实验扩展板的检测 (111)

5.2 硬件调试时的注意事项 (16)

5.3 控制器的接口电路的调试 (16)

5.4 调试SRAM6264 (16)

5.5 调试地址产生器 (16)

5.6 调试D/A转换器及放大电路 (18)

5.7 整机联调 (19)

六、实验小结 (22)

一、设计任务与要求

1、综合应用微机的硬件和软件知识，设计制作一个波形发生器，可以输出各种标准波

形，如方波、锯齿波、三角波、正弦波。还可以输出任意波形，如用鼠标在屏幕上绘出任意波形后由波形产生器输出。

2、要求输出波形的频率、幅度可调，且能脱机输出。

3、设计的人机界面不但清晰美观，而且操作方便。

二、设计原理

数字波形发生器的硬件系统（图2-1）主要是由下面四个部分组成的：

图2-1 波形发生器的系统框图

①波形存储器：存储各种波形的数据，由SRAM芯片组成。如6264等。

②波形变换器：将波形存储器中的波形数据转换成模拟信号输出，由D/A转换器和放大器组成。D/A芯片如DAC0832等；放大器如uA741，OP-07等。

③地址产生器：以一定的速率输出地址信号，将波形存储器中的数据输出给波形变换器，由定时器和计数器组成。如8254加上部分外围电路就可以完成。

④控制器：有两个功能，其一是接收输入波形的数据，并将波形数据写入波形存储器；

其二是控制各部分的工作，使得写入波形数据时，波形存储器与其他部分脱离，脱机输出波形时，波形存储器与其他部分连接。控制器由微型计算机及其接口控制电路组成。

波形发生器的工作可以分为波形存储与波形输出两个工作阶段。

波形存储——向波形存储器写入波形数据，此时控制器使波形存储器的写输入端开放，同时向其中写入数据；另一方面，控制器此时关闭地址产生器及波形变换器的使能端，使之停止工作。

波形输出——从波形存储器中读取数据，并启动波形变换器工作，使之输出波形，此时控制器开放波形存储器的读出端和波形变换器的输入端，并启动地址产生器工作，同时关闭波形存储器的写输入端。

波形存储时CPU 通过74LS374把波形数据写入6264，此时要求接74LS393的74LS244和0832不工作；波形输出时74LS374不工作，而是让74LS393和74LS244给6264不断提供地址信息使其把先前存储的波形数据自动送到0832产生波形输出。

本系统的波形选择和幅值选择均采用软件选择方式，由不同的按键来选择不同的波形，由文本框的输入来确定波形的频率。如果没有输入频率，则为缺省值。然后根据不同波形和幅值调用不同的函数计算后的数据存入数组data(255)(存放有0~255单元共256个数据)，一个周期的波形数据，供波形存储阶段使用分别存入SRAM6264的对应的256个单元。

本系统的频率调节采用改变地址产生器的地址信息，输出速率的方法。使用一片定时器/计数器8254，初始化使之工作在方式3，使其成为一个方波速率发生器，将8254的输出做计数器的输入脉冲。改变8254的计数初值，即可改变输出波形的频率。

软件是控制硬件系统工作的一部分，起到人机对话的作用。拟采用美国Microsoft 公司出品的Visual Basic 6.0或者Visual C + + 6.0进行编写人机对话的界面。其实VB 和VC 他们各自均有特点。VB 和VC 都是一种可视化的面向对象的高级程序设计语言，以其各自的优点深受广大Windows 用户的青睐。其关键不同是VC 具有直接对硬件接口进行操作的函数，并且可以用汇编语言编写，但是做起界面来就比较复杂一些；而VB 没有直接访问硬件端口的功能，不过，可以通过找一个或者自己编写一个控制输入输出的连接程序，或增加调用一个控制硬件的动态链接库（Dynamic Link Library ——DLL ）文件，而且VB 使用起来非常方便，能够大大减少程序员的编程工作量。因此，本课程设计最后使用VB 来进行设计。

三、 设计电路分析和完整电路图

3.1 控制器的接口控制电路

脱机前：在控制器的作用下，由CPU 的三总线完成波形数据写入6264中。

脱机后：在控制器的作用下，由分频电路供给地址，将被地址产生器选中的存储单元中的数据送到波形变换器，波形变换器再将数据进行D/A 转换。

由上述工作原理可知：为了实现波形写入和输出，控制8254，SRAM6264和374的微型计算机还要控制写入和输出的切换。74LS138的

Y 用来作为SRAM6264的片选信号，1Y 作

为可编程计数器8254的片选信号，2Y 用来作为地址锁存器74LS374的CLK 信号。由74LS138

的

3

Y 控制74LS74的CLK 信号，74LS74的Q 端与74LS374的OE 、第一个74LS244的1G 相

连，而它的Q 与第一个74LS244的2G 和第二个74LS244的1G 和2G 相连。切换控制可由74的输出Q 和Q 来实现，Q=0时，可以通过接口卡对SRAM6264写入数据，即波形写入。当Q =0时，电路将地址控制权交给了地址产生器，此时将被地址产生输出地址选中的地址

单元数据送到波形变换器，即波形输出。

3.2 波形存储器电路

波形存储器电路的核心电路是SRAM6264,由微型计算机及其接口控制电路对其进行写入。由于它的地址线和片选信号CE 、输出允许信号OE 、写允许信号WE 3根控制线要在微型机算计与地址产生器之间切换，因此，上述总线要通过三态缓冲器74LS244与微型计算机相连。SRAM6264的OE 可以不与微型计算机的IOR 相连。为了调试该电路，应从波形存储器中将写入的数据读出，检查写入的数据是否正确，所以将SRAM6264的OE 接了IOR 。SRAM6264有10A ~

A 共11根地址线，微型计算机的接口保护卡也引出

15A ~

A 共16根地址

线，其中

3

A 和2A 这两根地址线要用于I/O 端口地址译码。SRAM6264的高地址接地，

10A ~

8

A 为低电平。而其他地址线

7A ~

A 是采用间接端口地址译码电路8D 触发器74LS374的输出来

选择。这样，SRAM6264只使用了256个单元。

波形存储器写入电路(波形存储器与微型计算机的连接电路)如图3-2所示。只要接口控制电路对74LS374的OE 和74LS244的1G 输出低电平，即可实现微型计算机对SRAM6264的写入和读出。

将地址存储器中的波形数据送波形变换器，不能采用程序传送的方式，因为程序传送速

度太低。输出波形存储器中的波形数据要提高SRAM6264的地址线变化的速率。所以要自行设计一个地址产生器，由地址产生器来控制SRAM6264的地址线和WE 、OE 、CE 这3根控制线。在进行波形输出时，接口控制电路将SRAM6264的上述信号线切换给地址产生器，SRAM6264中的波形数据在地址产生器的控制下脱机输出。在进行波形输出时，仅对SRAM6264执行读操作，不执行写操作，为简化地址产生器的电路，可将WE 接高电平，OE 和CE 接低电平，即SRAM6264工作在常选通的输出状态。波形输出电路如图3-3所示。只要接口控制电路对74LS244的G 输出低电平，即可将SRAM6264中的波形数据在地址产生器的控制下进行输出。

3.3 地址产生器电路

地址产生器的核心器件是使74LS393计数器，74LS393每输入一个脉冲，其输出增1，使得SRAM6264的地址产生增1的变化，即可将SRAM6264的数据逐个单元地进行输出。改变计数器输入脉冲的速率，即可实现SRAM6264地址线增1变化的频率，也就是可改变SRAM6264的输出速率，即改变输出波形的频率。使用一片定时器/计数器8254，初始化它工作在方式3，使其成为一个方波速率发生器，将8254的输出做计数器的输入脉冲。改变8254的技术处置，即可改变输出波形的频率。

3.4 波形变换器及放大输出电路

波形变换器的核心电路是D/A 转换器，它将波形存储器中的波形数据转换为模拟量，供放大电路进行输出。D/A 转换器选用DAC0832，使其工作在直通方式。写入波形时，将DAC0832的CS 、XFER 、1WR 和2WR 接高电平，DAC0832不对数据线上的数据进行转换，即无输出信号。波形输出时，将DAC0832的上述4个信号接低电平，DAC0832将数据线上的数据直通输出。由于接口保护卡上74LS245的隔离作用，波形输出时的数据线上的数据也不干扰微型计算机的数据总线，因而整个系统的数据线没有添加三态缓冲器来切换。 DAC0832是电流型输出的数模转换器件，在输出端需要借以运算放大器使其输出模拟电压信号。为简化电路设计，放大器仅采用单一5V 电源的放大电路。放大器应征且选择工作点，并加滤波处理，减小失真。本设计中使用的运放为NE5532。

3.5 完整电路图

3.6 波形发生器的工作流程

四、 设计软件分析和完整程序清单

图4-1 波形发生器软件设计框图

完整的VB程序如下：

模块设计：

Option Explicit

Declare Function MapPhysToLin Lib "WinIo.dll" (ByVal PhysAddr As Long, ByVal PhysSize As Long, ByRef PhysMemHandle) As Long

Declare Function UnmapPhysicalMemory Lib "WinIo.dll" (ByVal PhysMemHandle, ByVal LinAddr) As Boolean

Declare Function GetPhysLong Lib "WinIo.dll" (ByVal PhysAddr As Long, ByRef PhysVal As Long) As Boolean

Declare Function SetPhysLong Lib "WinIo.dll" (ByVal PhysAddr As Long, ByVal PhysVal As Long) As Boolean

Declare Function GetPortVal Lib "WinIo.dll" (ByVal PortAddr As Integer, ByRef PortVal As Long, ByVal bSize As Byte) As Boolean

Declare Function SetPortVal Lib "WinIo.dll" (ByVal PortAddr As Integer, ByVal PortVal As Long, ByVal bSize As Byte) As Boolean

Declare Function InitializeWinIo Lib "WinIo.dll" () As Boolean

Declare Function ShutdownWinIo Lib "WinIo.dll" () As Boolean

Declare Function InstallWinIoDriver Lib "WinIo.dll" (ByVal DriverPath As String, ByVal Mode As Integer) As Boolean

Declare Function RemoveWinIoDriver Lib "WinIo.dll" () As Boolean

窗体设计：

Option Explicit

Private Declare Sub Outport Lib "vbio32.dll" (ByVal portID As Integer, ByVal nByte As Integer) Private Declare Function Inport Lib "vbio32.dll" (ByVal portID As Integer) As Integer

Private Declare Sub Sleep Lib "kernel32.dll" (ByVal dwMilliseconds As Long)

Private xx As Integer

Private maxV As Integer

Private maxF As Double

Private i As Integer

Private t As Integer

Private data(0 To 255) As Integer

Private Sub BtnQuit_Click() '退出

Unload FrmVBDumpPort32

End Sub

Private Sub Cls_Click() '清屏

Picture1.Cls

For i = 0 To 255

data(i) = 0

Next i

xx = 0

End Sub

Private Sub Fangbo_Click() '方波

For i = 0 To 127

data(i) = 0

Picture1.PSet (i * Picture1.Width / 255, (250 - data(i)) * Picture1.Height / 255)

Next i

For i = 128 To 255

data(i) = maxV

Picture1.PSet (i * Picture1.Width / 255, (255 - data(i)) * Picture1.Height / 255)

Next i

'Out_Click

End Sub

Private Sub Form_Load() '初始化

xx = 0

maxV = 255 '标准输出为255代表5V

maxF = 1000000 '系统时钟为1Mhz

Picture1.AutoRedraw = True

'If InitializeWinIo = False Then

' MsgBox "Whoops ! There is a problem with InitializeWinIo.", vbOKOnly + vbCritical, "VBDumpPort32"

' Unload FrmVBDumpPort32

'End If

End Sub

Private Sub Form_Unload(Cancel As Integer)

Call ShutdownWinIo

End Sub

Private Sub Juchibo_Click() '锯齿波

For i = 0 To 255

data(i) = i

Picture1.PSet (i * Picture1.Width / 255, (255 - data(i)) * Picture1.Height / 255)

Next i

'Out_Click

End Sub

Private Sub Out_Click() '输出

For i = 0 To 255

data(i) = Val(Text2.Text) * (data(i)) / 5 '根据选择的电压幅值修改data(i)

If i > 0 Then

If data(i) < 1 Then

data(i) = data(i - 1)

End If

End If

Next i

For i = 0 To 255 '存至ram6264

Dim Result As Boolean

Result = SetPortVal(&HD840, i, 1)

Result = SetPortVal(&HD800, data(i), 1)

Sleep (5)

Next i

Dim t As String

t = maxF / Val(Text1.Text) '根据选择的频率值得到分频值

Result = SetPortVal(&HD863, &H37, 1) '8254初始化00 11 011 1 计数器0，先读写低8位，后

读写高8位，方式3（方波发生器），十进制

Result = SetPortVal(&HD860, t, 1) '8254得到分频值

Result = SetPortVal(&HD860, t, 1) '8254得到分频值

Result = SetPortVal(&HD880, 0, 1)

For i = 0 To 255

t = t & " " & data(i) '弹窗显示分频数及256个（一个周期）采样点

Next i

MsgBox t

Open App.Path & "\boxing.txt" For Output As #1 '将分频数及256个（一个周期）采样点以txt 文件形式输出

Write #1, t

Close

End Sub

Private Sub Picture1_MouseMove(Button As Integer, Shift As Integer, X As Single, Y As Single) '任意波的绘制

Dim step As Integer

step = Picture1.Width / 256

Dim vol As Integer

vol = 255

If Button > 0 Then

If X > xx Then

Dim i As Integer

i = X * 255 / Picture1.Width

data(i) = 255 - Y * 255 / Picture1.Height

xx = X

Picture1.PSet (X, Y)

End If

End If

End Sub

Private Sub Sanjiaobo_Click() '三角波

For i = 0 To 127

data(i) = i * 2

Picture1.PSet (i * Picture1.Width / 255, (255 - data(i)) * Picture1.Height / 255)

Next i

For i = 128 To 255

data(i) = 512 - i * 2

Picture1.PSet (i * Picture1.Width / 255, (255 - data(i)) * Picture1.Height / 255)

Next i

'Out_Click

End Sub

Private Sub Zhengxianbo_Click() '正弦波

Dim pi As Double

pi = 3.14159265358979

For i = 0 To 255

data(i) = maxV * Sin(2 * pi * i / 256) / 2 + maxV / 2

Picture1.PSet (i * Picture1.Width / 255, (255 - data(i)) * Picture1.Height / 255)

Next

'Out_Click

End Sub

初始化或清屏后窗口界面如下所示：

其中F/HZ代表输出频率，Vol/V代表输出电压，Sanjiaobo、Juchibo、Fangbo、Zhengxianbo 分别代表三角波、锯齿波、方波、正弦波，点击后可以直接在图上显示标准图形，Out代表输出，包括弹窗、生成波形数据、频率文件、以及输出至硬件系统，Cls代表清屏，Quit代表退出。可以直接绘制任意波形，点击Out输出

任意轨迹波形如下所示：

若点击Out，则显示

生成文件boxing.txt：

对于以上两图：1000代表分频数，后面的代表采样数值

若依次点击Sanjiaobo、Juchibo、Fangbo、Zhengxianbo得到图形：

点击Out得到正弦波采样点及分频数：

若选择频率为2000hz，电压幅值为4V再选择正弦波并输出则得到：

由此可见分频数及采样点的正确性。

五、调试故障的检测与分析

将设计好的电路安装到面包板上，一般都不可能一次成功，可能是软件的问题，也可能是硬件的问题，所以调试是非常重要的步骤。硬件调试一般分级调试，可以从前往后，亦可由后向前。

5.1 实验扩展板的检测

在进行硬件调试之前，首先要对接口卡及插件板的各个信号进行检测，排除故障，以保证接口及应用电路调试的顺利进行。

(1) 检测方法

将插件板通过2芯，4芯和8芯的电缆与微机原理实验箱的各接口相连，运行检测程序，用示波器检测插件板上所有信号线是否对位接通、信号是否正常。如发现故障，首先应检查插件板上该位连线是否接错，是否开路，是否短路。如果插件板上排针上该位连线已接通，再检查2芯、4芯和8芯的各电缆是否接通，查出故障，予以排除。

(2) 检测程序

要在示波器上观察到插件板上个信号的波形，必须执行循环程序。如果只执行几条指令，则由于计算机速度很高，在示波器上无法观测到信号波形。

计算机执行无控制的循环程序后无法退出循环，称之为“死循环”。为防止“死循环”，必须在循环程序内插入退出循环的命令，一般采用系统11号功能调用来退出循环。11号功能调用用来检查键盘有无输入，无输入则将0送入AL；有输入则将FFH送至AL。在循环程序中嵌入11号功能调用，用来判别有无键入，即判断AL的内容。有键入则退出循环，无键入则继续循环。

使用DEBUG的汇编命令建立的检测程序如下：

>DEBUG

-a

0B03:0100 MOV DX,B880

0B03:0103 IN AL,DX

0B03:0104 MOV AL,F

0B03:0106 OUT DX,AL

0B03:0107 MOV AH,B

0B03:0109 INT 21

0B03:010B CMP AL,0

0B03:010D JE 100

0B03:010F INT 20

0B03:0111

-n https://www.360docs.net/doc/c417295046.html,

-r cx

cx 0000

:f

-w

Writing 000F bytes

在调试硬件时经常要使用该程序。

(3) 地址线、数据线及有关控制信号的波形

i. 端口选择信号(IOY4)

执行检测程序时，由于反复执行OUT和IN指令，不断地选通B880H地址且输出IOW或IOR信号，故IOY4应为负脉冲选通信号，如图3-6所示。

注意：测试所有的数字信号，要么为“1”，要么为“0”。若出现非“1”、非“0”的不确定状态，则为非正常信号，由此可找到故障。

图5-1 选通信号波形

ii. 地址线信号(

3A ~

A )

执行测试程序时，由于反复选通地址B880H ，不断地输出3A ~

A ，选通时

3A ~

A 为0，

不选通时为1，所以，

3A ~

A 有如图3-7所示的波形输出。若将MOV DX,B880改为MOV

DX,B881，再执行检测程序，则3A ~1A 的输出波形不变，0A

的输出波形变为一条直线(高电

平)。

图5-2 地址线信号波形

iii. 数据线信号(

7D ~

D )

执行检测程序时，在IOY4为低电平时才允许输出（或输入），平常为隔离状态，所以

7D ~4D 的信号波形如图3-8所示，3D ~0D 为1电平（高电平）。若将MOV AL,F 改为MOV

AL,F0，再执行检测程序，则

3D ~

D 有如图3-8的波形，

7D ~4

D 为高电平。

图5-3 数据线信号波形

iv. I/O 写信号(IOW )和I/O 读信号(IOR )

执行检测程序时，由于反复执行OUT 指令和IN 指令，故IOW 和IOR 都有脉冲输出，脉冲波形如图3-9所示。

图5-4 IOW 和IOR 信号波形

v. 1MHz信号

1MHz的震荡信号为方波信号。

5.2 硬件调试时的注意事项

注意：电路在通电前，首先必须检查电源与地线之间的电阻值，在排除短路现象后才能进行通电调试，长时间短路可能会烧坏主机电源。

将设计好的电路安装在插件板上，一般不可能一次成功。连线错误引起的故障占很大的比例，所以在设计好电路后，进行硬件电路调试是非常重要的步骤。通过调试，可排除错线，漏线、短路、虚接等故障，保证电路的软硬件联调顺利进行。

硬件电路调试一般采取分级调试，可以从前往后，亦可由后向前。

下面介绍硬件电路的调试方法：

①根据设计要求，编写硬件调试程序。

②首先测试每个集成块Vcc和GND两端是否有+5V电压，然后执行调试程序，用示波器检测集成块引脚上有关的地址线、数据线、控制线的信号是否正常。若出现异常现象，则仔细沿该连线逐一检查，可发现该连线因错接、漏接、短路或被后面电路接错而锁死，导致信号波形不正常。断电后排除其故障。

5.3 控制器的接口电路的调试

要想电路工作正常，74LS74必须工作正常，在DEBUG下用O和I命令测试74LS74。程序如下

-O B898 0

-O B898 1

74LS74的CLK地址为B898H，Q端接示波器，当执行第一条命令，Q端应输出高电平，当执行第二条命令时，示波器应输出低电平。如果不是这种情况，说明74LS138和74LS74的连线有问题，需要重新查线。

5.4 调试SRAM6264

调试6264的关键是看它每个单元能不能正确读写数据，这个测试程序先写入256个数据，紧接着再读出刚刚写进去的256个数据，将他们进行对比，如果写入的预读出的完全一致则说明SRAM6264工作正常；如果有一部分不一样说明可能部分数据线或地址线有连错的或SRAM6264的部分单元已损坏；如果完全没有输出说明SRAM6264没有选通，此时需要仔细检查SRAM6264和与之相连的电源线和控制线是否正确。

调试程序如下：

stack segment stack 'satck'

dw 32 dup(?)

stack ends

data segment

I1 DB 'Write and Read 6264:',0ah,0dh,'$'

IBUF DB 32 DUP(31H)

DB 32 DUP(32H)

DB 32 DUP(33H)

DB 32 DUP(34H)

DB 32 DUP(35H)

DB 32 DUP(36H)

DB 32 DUP(37H)

DB 32 DUP(38H)

OBUF DB 256 DUP(?),'$'

data ends

code segment

begin proc far

assume ss:stack,cs:code,ds:data

push ds

sub ax,ax

push ax

mov ax,data

mov ds,ax

MOV AH,9

MOV DX,OFFSET I1

INT 21H

CALL W6264

CALL R6264

MOV DX,OFFSET OBUF

MOV AH,9

INT 21H

ret

W6264 PROC

MOV AX,0

MOV BX,0

MOV CX,256

MOV DX,0B898H ;74LS74

OUT DX,AL

AG1: PUSH AX

MOV DX,0B890H ;74LS374

OUT DX,AL

MOV DX,0B880H ;SRAM6264 写地址

MOV AL,IBUF[BX] ;写数据

OUT DX,AL

INC BX ;调整数据单元

POP AX

INC AL ;调整地址单元

LOOP AG1

RET

W6264 ENDP

R6264 PROC

MOV AX,0

MOV BX,0

MOV CX,256

AG2: PUSH AX

MOV DX,0B890H

OUT DX,AL

MOV DX,0B880H

IN AL,DX ;读数据

MOV OBUF[BX],AL

INC BX

POP AX

INC AL

LOOP AG2

RET

R6264 ENDP

begin endp

code ends

end begin

也可以在DEBUG下用输入/输出命令I/O来检查SRAM6264的读写功能，判断SRAM6264的好坏。具体调试过程如下：

-O B890 0

-O B880 56

-I B880

56

这表明000单元的内容被写入后，读出的内容与写入的内容相同，则SRAM6264是好的。

5.5 调试地址产生器

(1) 8254工作原理

当计数器背负以一定的初始值时，在GATE开启的状态下，计数器对输入脉冲CLK进行计数。如果输入脉冲CLK是周期精确的脉冲，则此时8254通常工作在定时方式。如果输入脉冲CLK是周期不定的脉冲，或虽是周期确定的脉冲，但所需要的只是CLK的数量而不是输出OUT的时间间隔，那么此时8254是工作在计数方式。

不管8254是工作在计数方式，还是工作在定时方式，就其内部操作而言，都是对外部输入脉冲CLK进行计数。所不同的是，前者只输出一个脉冲，后者输出连续的定时脉冲。

(2) 8254的工作方式

8254计数器有6种工作方式。分别是：方式0（计数器结束中断）、方式1（硬件触发单拍脉冲）、方式2（频率发生器）、方式3（方波发生器）、方式4（软件触发选通）和方式5（硬件触发选通）。

本地址产生器中的8254主要工作在方式3，也就是方波发生器，当CPU装入计数初值

后，计数器立即开始计数，OUT 端的输出跳变为高电平。同方式2一样，OUT 端的输出是连续周期性的。当计数值N 为偶数时，输出重复周期为N 个CLK 周期、占空比为1:1的方波。

当计数值N 为奇数时，输出重复周期为N 个CLK 周期、占空比为21+n :21

-n 的近似方波。

在计数过程中，CPU 可改变计数初值，但技术过程不受影响，直至计数值为0时，新的计数初值才写入计数器，则计数器按新的初值计数（即新初值下次有效）。

(3) 8254的方式控制字及初始化编程 8254方式控制字的格式如图3-10所示。

图5-5 8254方式控制字

BCD ——计数器计数方式选择。

0:16位二进制计数器，初值范围为0000H(最大值65536)~FFFFH

1:4个十进制的BCD 码计数器，初值范围为0000(最大值10000)~9999 M2、M1、M0——计数器工作方式选择。 0 0 0：方式0 0 0 1：方式1 ╳ 1 0：方式2 ╳ 1 1：方式3 1 0 0：方式4 1 0 1：方式5

RL1、RL0——计数器读/写操作选择。

0 0：计数器锁存，将当前技术齐备的内容所存到锁存器中，为CPU 读取当前计数值作准备

0 1：只读/写计数器低字节，高8位自动置0 1 0：只读/写计数器高字节，低8位自动置0

1 1：先读/写计数器低字节，后读/写计数器高字节 SC1、SC0——计数器选择 0 0：选择计数器0 0 1：选择计数器1 1 0：选择计数器

2 1 1：非法选择

若要使用8254，必须首先进行初始化编程。初始化编程的步骤为：先写入计数器的控制字，然后写入计数器的初值。一片8254有4个端口地址，其中1个是控制字符寄存器端口地址，另外3个是计数器端口地址。端口地址由1A 和

A 两根引线来决定：1

A 0

A 为1 1

时，是控制寄存器端口地址，为0 0、0 1、1 0时，则分别是计数器0、计数器1和计数器2的端口地址。

将实验箱的1MHz 的信号接至CLK ，作为时钟信号。改变计数器的计数值，用示波器接在8254的OUT0脚上，观察输出波形。如果看到方波则说明8254工作正常，如果没有方波，则说明8254的连线有问题，需要重新检查连线。

测试程序如下：

STACK SEGMENT STACK DW 32 DUP(?) STACK ENDS DATA SEGMENT DATA ENDS

CODE SEGMENT START PROC FAR

ASSUME CS:CODE,DS:DATA,SS:STCK PUSH DS SUB AX,AX PUSH AX

MOV AX,DATA MOV DS,AX MOV DX,0B88BH ;8B:1000,1011-控制字端口

MOV AL,36H ;36:0011,0110-计数器0，方式3 OUT DX,AL ;写控制字

MOV DX,0B889H ;89:1000,1001-计数器1端口 MOV AX,1000 ;1000送频率初始值 OUT DX,AL ;先读/写低位 MOV AL,AH ;后读/写高位

OUT DX,AL RET START ENDP CODE ENDS END START

将示波器按顺序依次连在计数器74LS393的2A Q ～2D Q 及1A Q ～1D Q 上，如果这8个引脚上也有方波输出，则说明计数器74LS393工作正常。

5.6 调试D/A 转换器及放大电路

(1) 数模转换器DAC0832

DAC0832是具有20条引脚的双列直插式CMOS 器件，内部具有两级数据寄存器，可完成8位点六D/A 转换。其输入信号是8位数据输入线7D ~

0D ；

1

OUT I 为DAC 电流输出1，2

OUT I

为DAC 电流输出2，1

OUT I 和

2

OUT I 之和为一常量；FB R 为反馈信号输入端，反馈电阻在片

内。

ILE 为允许输入锁存信号，1WR 和2WR 分别为锁存输入数据和锁存从输入寄存到DAC 寄存器的写信号；XFER 为传送控制信号；CS 为片选信号。 Vcc 为主电源，其范围为 +5V~+15V ；REF V 为参考输入电压，其范围为-10V~+10V ；

GND

A 是模拟信号地；

GND

D 为数字信号地，通常将

GND

A 与

GND

D 相连。

(2) DAC0832的工作方式

由于DAC0832内部有输入寄存器，所以他不需要外加其他电路便可以与微型计算机的数据总线直接相连。根据DAC0832的5个控制信号的不同连接方式，可知它有3种工作方式：包括1.直通方式；2.单缓冲工作方式；3.双缓冲工作方式。

其中本设计使用的是直通方式：将1WR 、2WR 、XFER 和CS 接地，ILE 接高电平，此时，两个寄存器的LE 保持高电平，失去锁存功能，DAC 的输出跟随输入的变化而变化。直通方式常用于连续反馈控制的环路中。

(3) 硬件电路及调试

单缓冲方式的D/A 转换接口电路图如图3-5所示，DAC0832是电流型输出，在输出端必须连接运算放大器，使其获得模拟电压输出信号。

硬件调试程序如下：

0B03:0100 MOV DX,B880 0B03:0103 MOV AL,0 0B03:0105 OUT DX,AL 0B03:0106 NOT AL 0B03:0108 PUSH AX 0B03:0109 MOV AH,0B 0B03:010B INT 21 0B03:010D CMP AL,0 0B03:010F POP AX 0B03:0110 JZ 105 0B03:0112 INT 20

执行调试程序，检查DAC0832和NE5532芯片信号是否正确。用示波器观察1

OUT I 端的

信号，应为方波信号。如果信号不正常，则检查连接排除故障。再用示波器观察运放输出端

的信号，应与

1

OUT I 端信号波形相同，如果信号失真，可以通过电位器来改变放大倍数，如

果信号不正常，则检查连接排除故障。

5.7 整机联调

当以上电路都通过调试之后，就可以进行整机联调了。

联调程序有方波，锯齿波，三角波和正弦波。限于篇幅，下面仅列出方波程序： STACK SEGMENT STACK DW 32 DUP(?) STACK ENDS DATA SEGMENT DATA ENDS CODE SEGMENT START PROC FAR

ASSUME CS:CODE,DS:DATA,SS:STCK PUSH DS SUB AX,AX PUSH AX