工程实训报告0

计算机控制方向工程实训报告专业：班级：08-2姓名：计算机与信息工程学院工程实训综合评定书学生姓名：班级：题目名称：低频函数发生器指导教师：指导教师评语成绩一、方案选择1引言在电子系统中经常需要采用频率和幅度可调的低频信号发生器。但市面上能看到的仪器在频率精度、带宽、波形种类及程控方面都已很难满足许多方面实际应用的需求。本系统可以产生正弦波、方波、三角波。其频率范围为0.1Hz~100Hz，步进0.1Hz。峰峰值范围为0V~20V，步进0.1V。系统通过LCM显示屏显示其输出波形、频率及峰峰值，并可通过按键改变其输出波形、频率及峰峰值。该系统通过串口与上位机通信，并实时显示及改变输出波形、频率及峰峰值。该低频信号发生器具有低功耗、程控性、稳定性高、结构简单等特点。2方案选择如系统框图1所示，C8051F410单片机是系统的核心控制芯片，通过按键调节系统的输出波形、频率及峰峰值；NOKIA3310显示屏为该系统的LCM显示模块，用于显示输出波形、频率及峰峰值；波形输出模块主要是将核心控制芯片的IDAC输出的电流转换为电压值，并将其放大，得到系统所需要的波形；串口模块应用MAX232芯片，实现了与上位机的半双工通信；为了减小纹波干扰，本系统采用线性稳压电源作为供电电源，为系统提供+5V和±15V电源。C8051f410电源模块串口通信模块按键输入模块波形输出模块PC机LCM显示模块图1低频函数发生器系统框图二、硬件设计1主系统电路设计具有片内上电复位、VDD监视器、看门狗定时器和时钟振荡器的C8051F410单片机是真正独立的偏上系统，FLASH存储器还具有在系统重新编程能力，可用于非议实行数据存储，并允许现场跟新8051固件。用户软件对所有外设具有完全的控制，可以关断任何一个或所有外设以节省功耗。按键电路中，波形按键选择输出波形，模式按键用于选择需更改的波形的频率和峰峰值，+10、+1、+0.1按键用于更改参数值。LCM_NOKIA3310显示屏显示显示输出波形、频率及峰峰值及模式提示。电路如图2所示。GND+5VVIO1C2CK2Vback3XTAL44XTAL35GND6VDD7Vregin8P1.0/XTAL19P1.1/XTAL210P1.2/Vref11P1.312P1.413P1.514P1.615P1.716P0.0/IDAC017P0.1/IDAC118P0.219P0.320P0.4/TX21P0.5/RX22P0.623P0.724P2.025P2.126P2.227P2.328P2.429P2.530P2.631P2.7/C2D32C8051F410LCM_NOKIA3310RESETD/CSDINSCLKLEDGNDVCC+5VGNDTXRXIDAC0波形模式+10+1+0.1图2主系统图2直流稳压电源设计AC-DC稳压电源常见的分为两大类：线性直流稳压电源和开关直流稳压电源。开关型稳压电源具有效率高、轻巧等优点，但是噪声及电磁干扰大，波纹系数较高。线性稳压电源虽然转换效率低，但电路简单、成本低、并且输出纹波电压小，具有稳压和滤波的双重作用，更重要的是工作可靠，故障率低，更适合模拟控制系统，故本系统采用线性稳压电源。单项交流电经过电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路转换成所需要的稳定的直流电压。电路图如图3、图4所示。VinVoutGND7815470uF470uF~220VVinVoutGND7915470uF470uF123Header3+15V-15VGND图3+/-15V供电系统VinVoutGND7805470uF470uF~220V12+5VGND图45V供电系统3信号放大电路设计为了达到设计要求，系统需对信号进行放大。本设计中，采用LM358N双路运算放大器构成一级电压跟随器和一级运算放大器。并将直流量消除，输出稳定并且严格的波形。通过单片机实现程控放大，使电压从0V-20V可调。电路图如图5所示。814321LM358N847562LM358N+15V+15V-15V-15V510GND1K1K1K10K10K100K+15V-15V12GNDIDAC0图5信号放大电路4串口通讯模块设计低频函数发生器采用串口与PC机进行通信，优化了人机界面。用户既可以通过系统按键调节低频函数发生器输出波形及波形的频率、幅值进行调节，又可以通过PC机界面观察低频函数发生器的输出波形的参数并进行相应调整。如图6，单片机的串口电路由MAX232串口芯片实现。MAX232芯片是美信公司专门为电脑的RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片,使用+5v单电源供电。MAX232包含四个部分：双路电荷泵DC-DC电压转换器、RS-232驱动器、RS-232接收器以及接收器与发送器使能控制输入。C1+1VDD2C1-3C2+4C2-5VEE6T2OUT7R2IN8R2OUT9T2IN10T1IN11R1OUT12R1IN13T1OUT14GND15VCC16MAX232EPE0.1uF0.1uF0.01uF0.01uF0.01uF+5VGNDGND1234567891110GNDGNDTXRX图6串口电路三、软件设计1程序设计本设计中，应用到C8051F410单片机的定时器及IDAC产生频率和幅值稳定的波形。通过UART完成与上位机的通信。系统中，为了减少程序的运行周期，在参数调整时，计算对应波形并存入到存储波形数据的数组中，并将数组存放到外部数据地址空间中。系统程序流程图如图7所示。开始系统初始化LCM初始化串口初始化按键扫描屏幕显示定时器中断DAC输出中断结束UART中断RI0=1接收数据TI0=1发送数据中断结束频率设定图7程序流程图2PC机界面设计利用串口进行通信，除了通信所需要的硬件与线路外，更重要的是要有一套相关的通信软件。尽管市面上有许多商品通信软件，但很多情况下商品通信软件满足不了实际工作的需要。因为大多数的通信软件都是用一种定制模式，虽然可以完成收发文件等众多功能，但还是不能满足系统开发的需要。为方便软件开发人员编写串口通信程序，微软公司MicrosoftVisualbasic开发软件推出了MSComm控件，使串口变得非常容易。本设计中，采用MicrosoftVisualbasic编写了带串口通信的低频函数发生器用户界面。通过PC界面，更容易观察到低频函数发生器输出信号的参数，并可通过PC机去改变输出信号的参数。用户界面如图8所示。图8低频函数发生器PC机用户界面实训总结本次实训在大连安博希望培训学校完成，从7月18号开始，加入了嵌入式软件方向培训班进行嵌入式软件方向实习培训，后经过一次笔试，加入了阿尔派企业定制班，面向日企进行培训。其间多次进行了职业素质修养课程，深刻了解到了作为一个日本企业员工所需要具备的习惯与优点，也更好的了解了日企的管理制度和面向日企的面试技巧。而后也参加了三次阿尔派、阿尔卑斯等世界500强电子场和研发公司等，虽然暂时依然没有工作，但是积累了不少经验，在今后的面试中，我会更加的从容应对。