全數字信號發(fā)生器的軟件設計

本儀器的程序主要由鍵盤、顯示程序、AT24C01A讀寫程序、信號產生程序等部分組成。以下對部分功能作一些分析。一、鍵盤程序　　本儀器需要調整的數值范圍較大，因此，“增加”和“減少”鍵必須具有快速連加和快速連減的功能，否則調整速度太慢。這種鍵盤可以用多種方法來實現，關鍵在于設計一個正確的程序結構，圖1是一種實現方法的流程圖。圖1　流程圖　　程序工作時，不斷地掃描鍵盤，第一次掃描到有鍵按下后如常規(guī)鍵盤一樣，進行鍵值處理，處理完畢，不等待鍵盤釋放，直接退出鍵盤程序。當又一次執(zhí)行到鍵盤程序，如果檢測到鍵還被按著，就不再直接去鍵值處理程序，而是將一個計數器加1，直接返回主程序，如此循環(huán)，直到計數到一個定值（如500，表示鍵盤程序已被執(zhí)行了500次），如果鍵還被按著，說明用戶有連加（或連減）要求，程序即將計數器減去一個數值（如30），然后進行鍵值處理。這樣，以后鍵盤程序每執(zhí)行30次，就執(zhí)行一次鍵值處進程序，實現了第一次啟動時間較長，以后快速連續(xù)動作的要求。如果檢測到鍵已被釋放，則清除所有標志，將計數器清零，準備下一次按鍵處理?！　〕绦蜷_始時定義了兩個常量：Qdsj和Ljsj，如下所示const uintQdsj=500;/*與首次啟動連加（減）功能的時間有關*/const uintLjsj=30;/*與連加（減）的速度有關*/　　這兩個常量與第一次啟動及連加、減的速度有關，具體數值應根據實際情況試驗后確定。下面是部分鍵處理程序，注意其中這兩個變量的使用。voidKey()/*鍵處理*/{……if(!KeyValue){…無鍵按下，清除一切標志退出}if(KeyMark)/*第一次檢測到按鍵嗎?*/{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;}/*如果按著還沒有到Qdsj*/}else /*第一次檢測到有鍵按下*/{ mDelay(10);/*延時10毫秒*/…再次檢測if(!KeyValue)｛…清除一切標志并返回｝}二、小數點的處理　　要在LED數碼管上顯示小數點，可以有兩種選擇，一種方式是在顯示0.1~0.9時用小數顯示，而在顯示1~500時不顯示小數點，這種方式編程略麻煩一些；另一種是使用定點的方式顯示小數點，即不論是在0.1~0.9Hz段，還是1~500Hz段，均在倒數第二位點亮小數點，這種顯示方式比較簡單，本機采用了第二種方式?！　⊥ǔ＃酶呒壵Z言編程時，可以用浮點型數據來表示小數，但本程序并沒有這樣來處理。因為單片機的資源有限，而浮點型數據的表達方式與其他數據的表達方式很不相同，無論是存儲還是運算，都相當占用資源，因而在單片機中能不用浮點型數據就盡量不要使用。這里我們將所有的頻率設定值擴大10倍，即所要求的頻率值是0.1~500Hz，但在單片機內部用1~5000來表示。如果頻率設定值小于10，每按一次鍵，頻率設定值就加或減1，如果頻率設定值大于等于10，每按一次按鍵就加或減10。例如，當前頻率設定值為100，按一下“增加”鍵，該值就會變?yōu)?10，相當于頻率設定值由10變?yōu)?1；如果當前設定值為9，按一下“減少”鍵，該值變?yōu)?，相當于頻率值由0.9變到了0.8。在根據頻率設定值計算定時常數時，只要將被除數擴大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，故被除數也放大10倍……　　在顯示頻率設定值時，點亮倒數第二位的數碼管上的小數點，顯示程序中有這樣的程序行：if(Counter1==1) //如果當前正在顯示倒數第二位時{ if(!PlSl) //如果是要求顯示頻率DispCode=DispCode&0xbf;/*點亮小數點*/｝　　由于P0.6與小數點位相連，所以不論待顯示的數是多少，該位被清零后，小數點就能被點亮。要將該位清零，只要將字形碼與0xbf（10111111）相與即可。三、AT24C01A的讀寫　　AT24C01A芯片是具有I2C接口的EEPROM，由于89C51 單片機 沒有I2C接口，因此，必須用I/O口模擬I2C時序。這里僅提供作者用C語言編寫的接口程序，不對此作更多的介紹?！　∈褂眠@一接口程序，只要定義好寫常數、讀常數及根據硬件連線定義好三個引腳SDA、SCL和WP，然后直接調用讀、寫函數即可。#defineAddWr0xa0/*器件地址選擇及寫標志*/#defineAddRd0xa1/*器件地址選擇及讀標志*/sbitSda=P3^7;/*串行數據*/sbitScl=P3^6;/*串行時鐘*/sbitWP=P3^5;　　接口程序提供了多字節(jié)的讀、寫函數，其中讀函數需要用到三個參數：用于存放讀出數據的數組，待讀EEPROM的起始地址，字節(jié)數；寫函數也要用到三個參數：用于存放待寫入數據的數組，待寫入EEPROM的起始地址，字節(jié)數。下面是這兩個函數的用法參考：　　RdFromROM(Number,10,2);　//從地址10H開始處讀出2個字節(jié)，存入Numbre數組中?！　rToROM(Number,10,2);　//將Number數組中的2個字節(jié)寫入EEPROM，地址從10H開始四、信號產生　　信號發(fā)生由定時中斷0完成，在定時時間到之后，重置定時常數，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，則要進行計數，并判斷計數值是否到設定值，如果到了，則取反輸出端口，并清零計數器，然后再返回，這部分程序如下　：voidOutWave()interrupt1 //定時0中斷用于波形輸出{ statICuint Count; //較低頻率時計數用TH0=CTH0; //重裝時間常數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是脈沖輸出個數的計數值。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，一個完整的波形需要兩次輸出才能完成?！　《〞r中斷中所設定的定時常數，預設定計數值（Plcs）都由主程序根據頻率設定值計算得到，根據前述原理，對于較低頻率的信號和較高頻率的信號采用兩種不同的方法產生，對于較低頻率的信號，定時常數是一個定值，通過改變預設定計數值來達到定時時間，而對于較高頻率的信號，直接改變定時常數來改變定時時間。為此，在主程序中根據設定值的大小分別處理，如果設定值大于10Hz，那么是較高頻率的算法，只要計算出設定頻率值對應的時間，不難得到待設定值，程序中的處理方法是：ltemp=1000000;ltemp*=10; //由于plsd被放大了10倍，故被除數也放大10倍ltemp/=Plsd; //獲得周期（單位微秒）ltemp/=2; //獲得定時常數　　根據t=1/f，計算定時時間，單位是s，而我們所要求的定時時間單位是μs，因此，首先讓ltemp等于1000000，又由于Plsd變量在 單片機 內部被放大10倍，故再將該值擴大10倍，然后用ltemp為被除數，去除以Plsd，得到周期數。由于每次定時中斷只能得到一半波形，因此定時數應該是周期數的一半，將周期數除以2，即得到了定時常數。顯然，這里沒有先計算時間到s，然后再換算為μs，其目的也是為了避免小數運算。當所設定的頻率值小于10Hz時，程序是這樣處理的：CTH0=(65536-1000)/256;CTL0=(65536-1000)%256; //否則是在10HZ以下，定時器的定時常數是1msHighLow=0;Plcs=5000/Plsd;　　首先將定時常數確定為1000μs，然后將標志位HighLow置0，表示要進行較低頻率的處理，最后計算出中斷次數。中斷次數這樣來確定：用10000000/Plsd得到周期數，然后用這個值除以2000即得可，這時除以2000的原因同上述分析，即定時時間為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中提供。　　如果讀者在設計、制作等方面有收獲，歡迎到http://www.mcustudio.com（平凡 單片機 工作室）交流，如果在制作、調試或有什么困難，也可以到這里尋求幫助。作者制作的成品如圖2所示。