信号发生器实验说明书

硬件大型实验说明书包含的内容1．需求分析将各种波形描述成数组；使用定时器0，用于设定采样频率，控制对波形数组的采样频率；使用定时器1，用于设定数码显示管的数据刷新频率；设置数码显示管引导用户对波形信息选择进行设置以及显示选定波形信息的频率；设定键盘，进行单一波形选择，多个波形叠加选择，波形幅值、频率的设定；连接DA转换芯片，将波形信息的数字量转换成模拟量输出。

程序开始执行时，通过数码显示管显示内容的引导，使用户通过键盘选择单波形或多波形叠加，输入波形的类型、幅值、频率，确定后，开始产生波形信号。

定时器0定时溢出时转入定时器0 中断服务程序在对应波形数组中顺序取值通，取值的选取需要过输入频率计算出移动步长，每次取值的数组下标都是上一次取值的数组下标加移动步长，进而实现对频率的控制。

取到的值通过计算得到对应幅值下的正确值送入DA转换，输出模拟量。

2．总体设计数码显示模块，编写一段用于测试数码显示管的花样显示，对键盘读入信息data_arr[8]中数值右移、高位添加数字、转化为浮点数，以及将一位数的段码转换为一位数字。

键盘模块，通过键盘扫描，将矩阵键盘的扫描码转换为数值，实现从键盘读入0~9数字以及小数点，对于输入数字的确定、重写，将由键盘接收输入的波形信息返回。

定时器模块，用到两个定时器。

定时器0 ，定时实现每秒固定的扫描频率，它的中断服务程序中，根据输入的选择，依次将全局变量signal_type[]将其中存储的各波形透过全局变量signal_inf[MAX_SIG_NUM][5]计算后的取值，相加，赋给全局变量curr_val，判断该值与记录上次值的Last_val比较，如果相同则跳过DA转换使输出端电压保持，如果不同，通过DA转换输出，返回。

DA转换模块，涉及启动I2C总线，将定时器部分计算出的数据值发送，关闭I2C总线。

主程序模块，计算两个定时器的定时初值，赋予全局变量TH0_val，TL0_val，TH1_val，TL1_val，调用数据输入程序输入波形信息，后启动定时器0，启动DA转换。

程序中涉及到的浮点数计算时，将各个浮点数的整数部分和小数部分分开存放，计算时，分开计算，最后判断小数部分是否有进位，如果有则给整数部分加1，小数部分做减处理。

#define SIN 0#define RECT 1#define SCAN 2#define TRI 3#define IMPL 4#define PI 3.1416 //圆周率∏#define MAX_SIG_NUM 3 //复合信号最大允许信号数量#define MAXSWING 5 //DA转换模拟输出最大电平#define MAXFREQ 100 //输出信号最高频率#define SYSCLK 39888104 //系统时钟频率#define REFRESH_FREQ 60 //数码管刷新频率#define AddWr 0x90 //写数据地址#define AddRd 0x91 //读数据地址#define _Nop() _nop_()#define DataPort P0#define KeyPort P1 //定义P1口为矩阵键盘接口sbit Enter =P3^7; //P3^7接独立键盘Enter键sbit Back =P3^6; //P3^6接独立键盘Back键sbit Up=P3^0; //P3^0接独立键盘Up键sbit Down=P3^1; //P3^1接独立键盘Down键sbit Left=P3^2; //P3^2接独立键盘Left键sbit Right =P3^3; //P3^3接独立键盘Right键sbit Inc=P3^4;sbit Dec=P3^5;sbit SCL=P2^0;sbit SDA=P2^1;sbit LATCH_duan=P2^2;sbit LATCH_wei=P2^3;sbit SPK=P2^4;unsigned char code wavedata[5][256] //波形数据定义组长：杜建红组员：梁聪礼、路曼、王南舟、钟志明任务分派如下：杜建红：与同组同学协商完成本设计的实现方法和原理，合理分配所设计的单片机资源，定义数据字典及存储单元的分配，确定单片机外部扩展的器件的访问方法；主要完成硬件电原理及各部分的控制原理设计；以及将全组其他同学的软件进行协调与连接，完成整个设计任务。

梁聪礼：充分掌握所设计系统的硬件原理，理解系统中各功能的实现方法，编程实现显示程序。

路曼：充分掌握所设计系统的硬件原理，理解系统中各功能的实现方法及各部件的访问方法，编制该系统中定时器的使用，实现系统中时间的控制，完成系统中其他的定时任务。

王南舟：充分掌握所设计系统的硬件原理，理解系统中各功能的实现方法，设计不同功能的程序，以能通过程序的控制，实现键盘输入功能，控制波形选择等。

钟志明：充分掌握所设计系统的硬件原理，理解系统中各功能的实现方法，编程程序，实现DA转换，以及键盘功能。

详细设计在主程序模块中，首先计算两个定时器的定时初值，赋予全局变量TH0_val，TL0_val，TH1_val，TL1_val，设置两个定时器中断优先级，进入死循环，首先将signal_type[]中内容格式化，将data_arr[]中内容清空，并将表示程序运行状态的变量赋值为输入阶段，启动定时器1，定时刷新数码管以实时显示，再结合数码显示管根据显示的data_arr[]内容，调用GetNum1_3()输入选择波形的个数，根据所选择的波形数，进入设置各波形信息的循环，由GetNum0_4()输入波形号、输入幅值、输入频率，并写入全局变量signal_inf[][] 、signal_step_locate[][]中，将数码显示管根据显示的data_arr[]内容清空，启动DA转换，等待数据传输，启动定时器0，在其中断中计算并返回信息传给DA转换，进入死循环，判断是否有UP、DOWN、LEFT、RIGHT键按下，实现对所选波形信息的幅值、频率的查看，如下图所示，以及判断是否有INC、DEC键按下，实现对所选内容的修改，若选择了频率则对其进行加/减1，若选择了幅值，则对其进行加/减0.05，直到按下BACK键，退出循环，对定时器的工作字TMOD清0，关闭定时器，关闭I2C总线，相当于复位操作。

其中所涉及到的浮点运算，将一个浮点数的整数部分和小数部分分开存放，对于小数部分至存放最高两位，在计算时，分别对整数部分、小数部分运算，判断小数部分是否有进位，若有进位，则整数部分加1，小数部分减100。

硬件大型实验的总结通过此次的硬件实验，我深切的体会到，在需求分析阶段我们所要做的不仅仅是这个项目的要求，尤其是功能要求，还要充分调研各个功能的实现方法、算法，以及考虑所花费的时间，所涉及的硬件，以及这些硬件的各方面信息。

在硬件试验中，所涉及的问题不仅是各个模块功能实现，在硬件联调的时候，就不一定会出现什么问题了，可能由于计算复杂，导致中断服务程序的运行占用时间过长至使整个程序执行不下去，这就涉及到代码优化问题。

还有硬件存储空间的限制也要顾虑周全，这还是与代码优化关系密切。

不仅如此，我还从心底里认识到团队协作，共同讨论问题的好处，及乐趣。

附件：功能模块的源程序void main (void){unsigned char idata Input_SignalNum,Input_TypeNo,i,j;float idata Input_Swing,Input_Frequancy,Input_Displacement;Test();// Beep();// Delay(10000);BeepH();TH0_val=(0xffff-SYSCLK/(192*MAXFREQ))/256;TL0_val=(0xffff-SYSCLK/(192*MAXFREQ))%256;TH1_val=(0xffff-SYSCLK/(12*REFRESH_FREQ))/256;TL1_val=(0xffff-SYSCLK/(12*REFRESH_FREQ))%256;PT0=1;PT1=0;while(1){for(i=0;i<MAX_SIG_NUM;i++)signal_type[i]=5;for(i=0;i<8;i++)data_arr[i]=0x00;state=0;data_arr[0]=0x37;data_arr[1]=0x5c;data_arr[2]=0x48;Init_Timer1();Input_SignalNum=GetNum1_3();data_arr[0]=0x73;data_arr[3]=0x48;for(i=0;i<Input_SignalNum;i++){data_arr[1]=duanma[i+1]|0x80;data_arr[2]=duanma[0];Input_TypeNo=GetNum0_4();data_arr[2]=duanma[1];Input_Swing=ReadNumber(0);data_arr[2]=duanma[2];Input_Frequancy=ReadNumber(0);data_arr[2]=duanma[3];Input_Displacement=ReadNumber(1);SetSignalInformation(i,Input_TypeNo,Input_Swing,Input_Frequancy,Input_Displacement);}for(i=0;i<8;i++)data_arr[i]=0x00;FastFlash(2);Init_PCF8591();Init_Timer0();state=1;i=0;j=1;FloatToDuanma(signal_inf[0][1]);while(1){while(0x00==~P3);DelayMs(5);while(0x00==~P3);if(!Up){DelayMs(5);if(!Up){if(Input_SignalNum==i+1) Beep();else {i++;FloatToDuanma(signal_inf[i][j]);}while(!Up);}}if(!Down){DelayMs(5);if(!Down){if(0==i) Beep();else{i--;FloatToDuanma(signal_inf[i][j]);}while(!Down);}}if(!Left){DelayMs(5);if(!Left){if(0==j)Beep();else{j--;FloatToDuanma(signal_inf[i][j]);}while(!Left);}}if(!Right){if(!Right){if(1==j)Beep();else{j++;FloatToDuanma(signal_inf[i][j]);}while(!Right);}}if(!Inc){DelayMs(30);if(0==j){if(signal_inf[i][0]<MAXSWING){signal_inf[i][j]=signal_inf[i][j]+0.05;signal_step_locate[i][4]=signal_step_locate[i][4]+1;}}else{if(signal_inf[i][1]<MAXFREQ){signal_inf[i][j]=signal_inf[i][j]+1;signal_step_locate[i][0]=signal_step_locate[i][0]+(unsignedchar)(16/MAXFREQ);signal_step_locate[i][1]=signal_step_locate[i][1]+(unsigned char)((1600/MAXFREQ)%100);if(signal_step_locate[i][1]>99){signal_step_locate[i][0]=signal_step_locate[i][0]+signal_step_locate[i][0];signal_step_locate[i][1]=signal_step_locate[i][1]-100;}}}FloatToDuanma(signal_inf[i][j]);}if(!Dec){DelayMs(30);if(0==j){if(signal_inf[i][0]>0.05){signal_inf[i][j]=signal_inf[i][j]-0.05;signal_step_locate[i][4]=signal_step_locate[i][4]-1;}}else{if(signal_inf[i][1]>1){signal_inf[i][j]=signal_inf[i][j]-1;signal_step_locate[i][0]=signal_step_locate[i][0]-(unsigned char)(16/MAXFREQ);if(signal_step_locate[i][1]<(unsignedchar)(1600/MAXFREQ)%100){signal_step_locate[i][0]=signal_step_locate[i][0]-1;signal_step_locate[i][1]=signal_step_locate[i][1]+100;signal_step_locate[i][1]=signal_step_locate[i][1]-(unsigned char)((1600/MAXFREQ)%100);}elsesignal_step_locate[i][1]=signal_step_locate[i][1]-(unsigned char)(1600/MAXFREQ)%100;}}FloatToDuanma(signal_inf[i][j]);}if(!Back){DelayMs(20);if(!Back)break;}}TMOD &= 0xf0;TR0=0;TR1=0;Stop_D2A();FastFlash(3);BeepH();TR1=1;}}整体原理图。