在电子工程通信工程自动控制遥测控制测量仪器仪表 和计算机等技术领域，经常需要用到各种各样的信号波形发生器。随 着集成电路的迅速发展，用集成电路可很方便地构成各种信号波形发 生器。用集成电路实现的信号波形发生器与其它信号波形发生器相 比，其波形质量幅度和频率稳定性等性能指标，都有了很大的提 高。 波形发生器的发展状况 波形发生器是能够产生大量的标准信号和用户定义信号，并保证 高精度高稳定性可重复性和易操作性的电子仪器。函数波形发生 器具有连续的相位变换和频率稳定性等优点，不仅可以模拟各种复 杂信号，还可对频率幅值相移波形进行动态及时的控制，并 能够与其它仪器进行通讯，组成自动测试系统，因此被广泛用于自动 控制系统震动激励通讯和仪器仪表领域。 在年代前，信号发生器主要有两类正弦波和脉冲波，而函 数发生器介于两类之间，能够提供正弦波余弦波方波三角波 上弦波等几种常用标准波形，产生其它波形时，需要采用较复杂的电 路和机电结合的方法。这个时期的波形发生器多采用模拟电子技术， 而且模拟器件构成的电路存在着尺寸大价格贵功耗大等缺点，并 且要产生较为复杂的信号波形，则电路结构非常复杂。同时，主要表 现为两个突出问题，是通过电位器的调节来实现输出频率的调节， 因此很难将频率调到固定值二是脉冲的占空比不可调节。 在年代后，微处理器的出现，可以利用处理器和 ，硬件和软件使波形发生器的功能扩大，产生更加复杂的波形。这 时期的波形发生器多以软件为主，实质是采用微处理器对的程 序控制，就可以得到各种简单的波形。精品文档世界上，成功的有两种人，种人是傻子，种人是疯子。傻子是 会吃亏的人，疯子是会行动的人, 年代末，出现几种真正高性能高价格的函数发生器但是 公司推出了型号为的信号模拟装置系统，它由 任意波形数字化和波形发生软件组成。实际上也 只能产生中波形，而且价格昂贵。不久以后，公司推出了 型号为的多波形合成器，公司生产的型号为 的任意波形发生器等。 到了二十世纪，随着集成电路技术的高速发展，出现了多种工 作频率可过的芯片，同时也推动了函数波形发生器的发 展，年，的产品能够产生种波形，最高频 率可达到，年的产品能够产生高达 的频率，采样的频率可达。由上面的产品可以看出，函数波 形发生器发展很快近几年来，国际上波形发生器技术发展主要体现在 以下几个方面 过去由于频率很低应用的范围比较狭小，输出波形频率的提 高，使得波形发生器能应用于越来越广的领域。波形发生器软件的开 发正使波形数据的输入变得更加方便和容易。波形发生器通常允许用 系列的点直线和固定的函数段把波形数据存入存储器。同时可以 利用种强有力的数学方程输入方式，复杂的波形可以由几个比较简 单的公式复合成形式的波形方程的数学表达式产生。从而促进 了函数波形发生器向任意波形发生器的发展，各种计算机语言的飞速 发展也对任意波形发生器软件技术起到了推动作用。目前可以利用可 视化编程语言如,等等编写任意波形发生器的 软面板，这样允许从计算机显示屏上输入任意波形，来实现波形的输 入。 与资源结合。目前，波形发生器由的台式仪器和 适用于个人计算机的插卡以及新近开发的模块。由于总线的 逐渐成熟和对测量仪器的高要求，在很多领域需要使用系统测量 产生复杂的波形，的系统资源提供了明显的优越性，但由于开发 模块的周期长，而且需要专门的机箱的配套使用，使得波形 发生器模块仅限于航空军事及国防等大型领域。在民用方面， 模块远远不如台式仪器更为方便。精品文档世界上，成功的有两种人，种人是傻子，种人是疯子。傻子是 会吃亏的人，疯子是会行动的人, 随着信息技术蓬勃发展，台式仪器在走了段下坡路之后， 又重新繁荣起来。不过现在新的台式仪器的形态，和几年前的己有很 大的不同。这些新代台式仪器具有多种特性，可以执行多种功能。 而且外形尺寸与价格，都比过去的类似产品减少了半。 国内外波形发生器产品比较 早在年，由美国公司和日本东亚电波工业公司公 布了最高取样频率为，可以形成点存储长度波形数 据，垂直分辨率为，主要用于振动医疗材料等领域的第代 高性能信号源，经过将近年的发展，伴随着电子元器件电路及 生产设备的高速化高集成化，波形发生器的性能有了飞速的提高。 变得操作越来越简单而输出波形的能力越来越强。波形操作方法的好 坏，是由波形标 志位为累加器，可执行置位复位取反位判断转移，可在进位 标志位与其他可位寻址的位之间进行位数据传诵等操作，还可以完成 进位标志位与其他可位寻址的位之间进行逻辑与或操作。 程序计数器 是个位的计数器，用于存放条要执行的指令地址，寻 址范围为，有自动加功能，即完成了条指令的执行后， 其内容自动加。 指令寄存器 指令寄存器用于存放指令代码。执行指令时，由程序存储器 中读取的指令代码送如指令寄存器，经指令译码器译码后由定时有控 制电路发出相应的控制信号，完成指令功能。 存储器和特殊功能寄存器 存储器是计算机系统中的记忆设备，用来存放程序 和数据。计算机中的全部信息，包括输入的原始数据计算机程序 中间运行结果和最终运行结果都保存在存储器中。它根据控制器指定 的位置存入和取出信息。 特殊功能寄存器 特殊功能寄存器的地址范围为。在 中，除程序计数器和四个工作寄存器区外，其余个特殊功能寄 存器都在这块中。其中个是双字节寄存器，它们共占用了 个字节。各特殊功能寄存器的符号和地址见附表。其中带号的可 位寻址。特殊功能寄存器反映了的状态，实际上是的状态 字及控制字寄存器。用于便是典型例。这些特殊功能寄精品文档世界上，成功的有两种人，种人是傻子，种人是疯子。傻子是 会吃亏的人，疯子是会行动的人, 存器大体上分为两类，类与芯片的引脚有关，另类作片内功能的 控制用。与芯片引脚有关的特殊功能寄存器是，它们实际上是 个八位锁存器每个口个，每个锁存器附加有相应的输出驱 动器和输入缓冲器就构成了个并行口。共有四个 这样的并行口，可提供根线，每根线都是双向的，并且大都有 第二功能。其余用于芯片控制的寄存器中，累加器标志寄存器 数据指针等的功能前已提及。 口结构 口功能口具有两种功能第，口可以作为通用接 口使用，用于传送的输入输出数据。输出数据时可以 得到锁存，不需外接专用锁存器，输入数据可以得到缓冲。第二， 在访问片外存储器时用于传送片外存储器低位 地址，然后传送对片外存储器的读写 口功能口的功能和口第功能相同，仅用于传递 输入输出数据。 口的功能口的第功能和上述两组引脚的第功能相同，即 它可以作为通用使用。它的第二功能和口引脚的第二功能相配 合，作为地址总线用于输出片外存储器的高位地址。 口功能口有两个功能第功能与其余三个端口的第功 能相同第二功能作控制用，每个引脚都不同。 串行数据接收口 串行数据发送口 外中断输入 外中断输入 计数器计数输入 计数器计数输入 外部写选通信号 外部读选通信号精品文档世界上，成功的有两种人，种人是傻子，种人是疯子。傻子是 会吃亏的人，疯子是会行动的人, 时钟电路和复位电路 单片机的时钟信号用来提供单片机内各种微操作的时间基准复 位操作则使单片机的片内电路初始化，使单片机从种确定的状态开 始运行。 时钟电路 单片机的时钟信号通常用两种电路形式得到内部振荡和外部振 荡方式。 图时钟部分电路图 在引脚和外接晶体振荡器或陶瓷谐振荡器，构成 了内部振荡方式。由于单片机内部有个高增益反相放大器，当外接 晶振后，就构成了自积振荡，并产生振荡时钟脉冲。晶振通常选用 或。 单片机的时序单位 振荡周期晶振的振荡周期，又称时钟周期，为最小的时序单位。 状态周期振荡频率经单片机内的二分频器分频后提供给片内 的时钟周期。因此个状态周期包含个振荡周期。 机器周期个机器周期由个状态周期个振荡周期组成，是计 算机执行种基本操作的时间单位。 指令周期执行条指令所需的时间。个指令周期由个机器 周期组成，依据指令不同而不同精品文档世界上，成功的有两种人，种人是傻子，种人是疯子。傻子是 会吃亏的人，疯子是会行动的人, 单片机的复位状态 当系列单片机的复位引脚全称出现个机 器周期以上的高电平时，根据应用的要求，复位操作通常有两种基本 形式上电复位和上电或开关复位。上电复位要求接通电源后，自动 实现复位操作。上电或开关复位要求电源接通后，单片机自动复位， 并且在单片机运行期间，用开关操作也能使单片机复位。上电后，由 于电容的充电和反相门的作用，使持续段时间的高电平。 当单片机已在运行当中时，按下复位键后松开，也能使为段 时间的高电平，从而实现上电或开关复位的操作。 图复位电路 单片机的复位操作使单片机进入初始化状态，其中包括使程序计 数器，这表明程序从地址单元开始执行。单片机冷 启动后，片内为随机值，运行中的复位操作不改变片内区 中的内容，个特殊功能寄存器复位后的状态为确定值统复位是任何 微机系统执行的第步，使整个控制芯片回到默认的硬件状态下。 单片机的复位是由引脚来控制的，此引脚与高电平相接超过 个振荡周期后，单片机即进入芯片内部复位状态，而且直在此 状态下等待，直到引脚转为低电平后，才检查引脚是高电 平或低电平，若为高电平则执行芯片内部的程序代码，若为低电平便 会执行外部程序。单片机在系统复位时，将其内部的些重要寄存 器设置为特定的值，至于内部内部的数据则不变。 的引脚及功能 芯片精品文档世界上，成功的有两种人，种人是傻子，种人是疯子。傻子是 会吃亏的人，疯子是会行动的人, 是分辨率的转换集成芯片。与微处理器完全兼 容。这个芯片以其价格低廉接口简单转换控制容易等优点， 在单片机应用系统中得到广泛的应用。转换器由位输入锁存 器位寄存器位转换电路及转换控制电路构成。 的主要特性参数如下 分辨率为位 电流稳定时间 可单缓冲双缓冲或直接数字输入 只需在满量程下调整其线性度 单电源供电 低功耗，。 结构 位数据输入线，电平，有效时间应大于否 则锁存器的数据会出错 数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效 片选信号输入线选通数据锁存器，低电平有效 数据锁存器写选通输入线，负脉冲脉宽应大于 有效。由的逻辑组合产生，当为高电平时， 数据锁存器状态随输入数据线变换，的