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全數(shù)字信號(hào)發(fā)生器的軟件設(shè)計(jì)

全數(shù)字信號(hào)發(fā)生器的軟件設(shè)計(jì)

作者:佚名來(lái)源:不詳錄入:Admin 更新時(shí)間：2008-7-26 20:01:01 點(diǎn)擊數(shù)：2

【字體：

】

本儀器的程序主要由鍵盤(pán)、顯示程序、AT24C01A讀寫(xiě)程序、信號(hào)產(chǎn)生程序等部分組成。以下對(duì)部分功能作一些分析。
一、鍵盤(pán)程序
　　本儀器需要調(diào)整的數(shù)值范圍較大，因此，“增加”和“減少”鍵必須具有快速連加和快速連減的功能，否則調(diào)整速度太慢。這種鍵盤(pán)可以用多種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)一個(gè)正確的程序結(jié)構(gòu)，圖1是一種實(shí)現(xiàn)方法的流程圖。

圖1　流程圖
　　程序工作時(shí)，不斷地掃描鍵盤(pán)，第一次掃描到有鍵按下后如常規(guī)鍵盤(pán)一樣，進(jìn)行鍵值處理，處理完畢，不等待鍵盤(pán)釋放，直接退出鍵盤(pán)程序。當(dāng)又一次執(zhí)行到鍵盤(pán)程序，如果檢測(cè)到鍵還被按著，就不再直接去鍵值處理程序，而是將一個(gè)計(jì)數(shù)器加1，直接返回主程序，如此循環(huán)，直到計(jì)數(shù)到一個(gè)定值（如500，表示鍵盤(pán)程序已被執(zhí)行了500次），如果鍵還被按著，說(shuō)明用戶(hù)有連加（或連減）要求，程序即將計(jì)數(shù)器減去一個(gè)數(shù)值（如30），然后進(jìn)行鍵值處理。這樣，以后鍵盤(pán)程序每執(zhí)行30次，就執(zhí)行一次鍵值處進(jìn)程序，實(shí)現(xiàn)了第一次啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，以后快速連續(xù)動(dòng)作的要求。如果檢測(cè)到鍵已被釋放，則清除所有標(biāo)志，將計(jì)數(shù)器清零，準(zhǔn)備下一次按鍵處理。
　　程序開(kāi)始時(shí)定義了兩個(gè)常量：Qdsj和Ljsj，如下所示
const uint  Qdsj=500; /*與首次啟動(dòng)連加（減）功能的時(shí)間有關(guān)*/
const uint  Ljsj=30;  /*與連加（減）的速度有關(guān)*/
　　這兩個(gè)常量與第一次啟動(dòng)及連加、減的速度有關(guān)，具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況試驗(yàn)后確定。下面是部分鍵處理程序，注意其中這兩個(gè)變量的使用。
void Key()/*鍵處理*/
{     ……
        if(!KeyValue)
        {
…無(wú)鍵按下，清除一切標(biāo)志退出
        }
        if(KeyMark)     /*第一次檢測(cè)到按鍵嗎?*/
        {   KeyCounter++;   /*不是第一次(KeyMark已是1了)*/
            if(Qdsj==KeyCounter) /*連續(xù)按著已有Qdsj次了*/
            {   KeyCounter-=Ljsj; /*減去Ljsj次*/
             KeyProcess(KeyValue,1);   /*鍵值處理*/
            }
            else{ return ; }   /* 如果按著還沒(méi)有到Qdsj*/
        }
        else /*第一次檢測(cè)到有鍵按下*/
        { mDelay(10);     /*延時(shí)10毫秒*/
…再次檢測(cè)
            if(!KeyValue)
｛… 清除一切標(biāo)志并返回｝
}
二、小數(shù)點(diǎn)的處理
　　要在LED數(shù)碼管上顯示小數(shù)點(diǎn)，可以有兩種選擇，一種方式是在顯示0.1~0.9時(shí)用小數(shù)顯示，而在顯示1~500時(shí)不顯示小數(shù)點(diǎn)，這種方式編程略麻煩一些；另一種是使用定點(diǎn)的方式顯示小數(shù)點(diǎn)，即不論是在0.1~0.9Hz段，還是1~500Hz段，均在倒數(shù)第二位點(diǎn)亮小數(shù)點(diǎn)，這種顯示方式比較簡(jiǎn)單，本機(jī)采用了第二種方式。
　　通常，用高級(jí)語(yǔ)言編程時(shí)，可以用浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)來(lái)表示小數(shù)，但本程序并沒(méi)有這樣來(lái)處理。因?yàn)閱纹瑱C(jī)的資源有限，而浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)的表達(dá)方式與其他數(shù)據(jù)的表達(dá)方式很不相同，無(wú)論是存儲(chǔ)還是運(yùn)算，都相當(dāng)占用資源，因而在單片機(jī)中能不用浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)就盡量不要使用。這里我們將所有的頻率設(shè)定值擴(kuò)大10倍，即所要求的頻率值是0.1~500Hz，但在單片機(jī)內(nèi)部用1~5000來(lái)表示。如果頻率設(shè)定值小于10，每按一次鍵，頻率設(shè)定值就加或減1，如果頻率設(shè)定值大于等于10，每按一次按鍵就加或減10。例如，當(dāng)前頻率設(shè)定值為100，按一下“增加”鍵，該值就會(huì)變?yōu)?10，相當(dāng)于頻率設(shè)定值由10變?yōu)?1；如果當(dāng)前設(shè)定值為9，按一下“減少”鍵，該值變?yōu)?，相當(dāng)于頻率值由0.9變到了0.8。在根據(jù)頻率設(shè)定值計(jì)算定時(shí)常數(shù)時(shí)，只要將被除數(shù)擴(kuò)大10倍即可，程序中是這樣表示的：
ltemp=1000000;　　
ltemp*=10; //由于plsd被放大了10倍，故被除數(shù)也放大10倍
……
　　在顯示頻率設(shè)定值時(shí)，點(diǎn)亮倒數(shù)第二位的數(shù)碼管上的小數(shù)點(diǎn)，顯示程序中有這樣的程序行：
if(Counter1==1) //如果當(dāng)前正在顯示倒數(shù)第二位時(shí)
{ if(!PlSl) //如果是要求顯示頻率
   DispCode=DispCode&0xbf; /*點(diǎn)亮小數(shù)點(diǎn)*/
｝
　　由于P0.6與小數(shù)點(diǎn)位相連，所以不論待顯示的數(shù)是多少，該位被清零后，小數(shù)點(diǎn)就能被點(diǎn)亮。要將該位清零，只要將字形碼與0xbf（10111111）相與即可。
三、AT24C01A的讀寫(xiě)
　　AT24C01A芯片是具有I2C接口的EEPROM，由于89C51單片機(jī)沒(méi)有I2C接口，因此，必須用I/O口模擬I2C時(shí)序。這里僅提供作者用C語(yǔ)言編寫(xiě)的接口程序，不對(duì)此作更多的介紹。
　　使用這一接口程序，只要定義好寫(xiě)常數(shù)、讀常數(shù)及根據(jù)硬件連線定義好三個(gè)引腳SDA、SCL和WP，然后直接調(diào)用讀、寫(xiě)函數(shù)即可。
#define AddWr   0xa0            /*器件地址選擇及寫(xiě)標(biāo)志*/
#define AddRd   0xa1            /*器件地址選擇及讀標(biāo)志*/
sbit    Sda=    P3^7;           /*串行數(shù)據(jù)*/
sbit    Scl=    P3^6;           /*串行時(shí)鐘*/
sbit    WP=    P3^5;
　　接口程序提供了多字節(jié)的讀、寫(xiě)函數(shù)，其中讀函數(shù)需要用到三個(gè)參數(shù)：用于存放讀出數(shù)據(jù)的數(shù)組，待讀EEPROM的起始地址，字節(jié)數(shù)；寫(xiě)函數(shù)也要用到三個(gè)參數(shù)：用于存放待寫(xiě)入數(shù)據(jù)的數(shù)組，待寫(xiě)入EEPROM的起始地址，字節(jié)數(shù)。下面是這兩個(gè)函數(shù)的用法參考：
　　RdFromROM(Number,10,2);　//從地址10H開(kāi)始處讀出2個(gè)字節(jié)，存入Numbre數(shù)組中。
　　WrToROM(Number,10,2);　//將Number數(shù)組中的2個(gè)字節(jié)寫(xiě)入EEPROM，地址從10H開(kāi)始
四、信號(hào)產(chǎn)生
　　信號(hào)發(fā)生由定時(shí)中斷0完成，在定時(shí)時(shí)間到之后，重置定時(shí)常數(shù)，接著判斷究竟是較高頻率還是較低頻率，分別予以處理，如果是較高頻率，直接取反輸出端口即可返回，如果是較低頻率，則要進(jìn)行計(jì)數(shù)，并判斷計(jì)數(shù)值是否到設(shè)定值，如果到了，則取反輸出端口，并清零計(jì)數(shù)器，然后再返回，這部分程序如下�。�
void OutWave() interrupt 1 //定時(shí)0中斷用于波形輸出
{ static uint Count; //較低頻率時(shí)計(jì)數(shù)用
TH0=CTH0; //重裝時(shí)間常數(shù)
TL0=CTL0;
if(HighLow) //如果是較高頻率
{ WaveOut=!WaveOut;
Mczsl++; }
else { Count++;
if(Count>=Plcs)
{ WaveOut=!WaveOut;
Count=0;
Mczsl++;
} }　}
　　其中Mczsl是脈沖輸出個(gè)數(shù)的計(jì)數(shù)值。從程序中還可以看出，每次輸出只能得到波形的一半，要么高電平，要么低電平，一個(gè)完整的波形需要兩次輸出才能完成。
　　定時(shí)中斷中所設(shè)定的定時(shí)常數(shù)，預(yù)設(shè)定計(jì)數(shù)值（Plcs）都由主程序根據(jù)頻率設(shè)定值計(jì)算得到，根據(jù)前述原理，對(duì)于較低頻率的信號(hào)和較高頻率的信號(hào)采用兩種不同的方法產(chǎn)生，對(duì)于較低頻率的信號(hào)，定時(shí)常數(shù)是一個(gè)定值，通過(guò)改變預(yù)設(shè)定計(jì)數(shù)值來(lái)達(dá)到定時(shí)時(shí)間，而對(duì)于較高頻率的信號(hào)，直接改變定時(shí)常數(shù)來(lái)改變定時(shí)時(shí)間。為此，在主程序中根據(jù)設(shè)定值的大小分別處理，如果設(shè)定值大于10Hz，那么是較高頻率的算法，只要計(jì)算出設(shè)定頻率值對(duì)應(yīng)的時(shí)間，不難得到待設(shè)定值，程序中的處理方法是：
ltemp=1000000;
ltemp*=10; //由于plsd被放大了10倍，故被除數(shù)也放大10倍
ltemp/=Plsd; //獲得周期（單位微秒）
ltemp/=2; //獲得定時(shí)常數(shù)
　　根據(jù)t=1/f，計(jì)算定時(shí)時(shí)間，單位是s，而我們所要求的定時(shí)時(shí)間單位是μs，因此，首先讓ltemp等于1000000，又由于Plsd變量在單片機(jī)內(nèi)部被放大10倍，故再將該值擴(kuò)大10倍，然后用ltemp為被除數(shù)，去除以Plsd，得到周期數(shù)。由于每次定時(shí)中斷只能得到一半波形，因此定時(shí)數(shù)應(yīng)該是周期數(shù)的一半，將周期數(shù)除以2，即得到了定時(shí)常數(shù)。顯然，這里沒(méi)有先計(jì)算時(shí)間到s，然后再換算為μs，其目的也是為了避免小數(shù)運(yùn)算。
當(dāng)所設(shè)定的頻率值小于10Hz時(shí)，程序是這樣處理的：
CTH0=(65536-1000)/256;
CTL0=(65536-1000)%256; //否則是在10HZ以下，定時(shí)器的定時(shí)常數(shù)是1ms
HighLow=0;
Plcs=5000/Plsd;
　　首先將定時(shí)常數(shù)確定為1000μs，然后將標(biāo)志位HighLow置0，表示要進(jìn)行較低頻率的處理，最后計(jì)算出中斷次數(shù)。中斷次數(shù)這樣來(lái)確定：用10000000/Plsd得到周期數(shù)，然后用這個(gè)值除以2000即得可，這時(shí)除以2000的原因同上述分析，即定時(shí)時(shí)間為1000μs，最終得到的的周期是2000μs。
限于篇幅，完整的源程序在本期光盤(pán)中提供。
　　如果讀者在設(shè)計(jì)、制作等方面有收獲，歡迎到http://www.mcustudio.com（平凡單片機(jī)工作室）交流，如果在制作、調(diào)試或有什么困難，也可以到這里尋求幫助。
作者制作的成品如圖2所示。

圖2　做好的儀器的外形圖

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