集成運(yùn)放參數(shù)測試儀畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　集成運(yùn)放測試儀是電子專業(yè)中一種常用的芯片測試設(shè)備。目前，市場上出售的集成運(yùn)放測試儀比較少，而且價格昂貴。一般實(shí)驗(yàn)室都沒有此類測試儀器。本課題針對這種現(xiàn)狀，特意研制一臺質(zhì)量優(yōu)良、成本低廉的集成運(yùn)放測試儀。</p><p>　　集成運(yùn)放測試儀主要用于測試運(yùn)放芯片的參數(shù)和功能。本測試儀以STC12C5A

2、60S2單片機(jī)作為控制核心，對運(yùn)放測試電路的輸入輸出信號進(jìn)行檢測、處理，并將測試波形及參數(shù)顯示到TFT彩屏上。集成運(yùn)放測試儀的研究遵循一般的電子作品研究過程：首先進(jìn)行系統(tǒng)理論分析與方案設(shè)計(jì)；然后分模塊設(shè)計(jì)、測試；最后進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試、測試。論文整體分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩大部分。然后從系統(tǒng)角度將測試儀分為單片機(jī)控制部分，功能按鍵輸入部分、顯示部分、信號源部分、運(yùn)放測試部分和電源部分分別進(jìn)行介紹。</p><p>　　

3、研究結(jié)果表明自行研制的集成運(yùn)放測試儀簡單、實(shí)用，能夠滿足大多數(shù)專業(yè)人員的要求。測試儀擯棄了繁瑣的功能，僅僅設(shè)置了四個按鍵、兩種模式，并且采用TFT彩屏顯示，方便專業(yè)人員觀察測試結(jié)果。同時，本測試儀還存在一些不足，如不能做到通用、電路設(shè)計(jì)不完善等，需要繼續(xù)深入研究。</p><p>　　關(guān)鍵詞 集成運(yùn)算放大器 單片機(jī) 芯片測試 TFT彩屏</p><p><b>　　Abs

4、tract</b></p><p>　　Integrated op-amp tester is a commonly used in electronic chip test equipment. At present, the market integration op-amp tester is less, and the price is high. General laboratory bot

5、h does not have this kind of test equipment. This subject is based on the present situation, we have developed a good quality, low cost integrated op-amp tester.</p><p>　　Integrated op-amp tester is used to

6、test op-amp chip parameters and function. This tester is to STC12C5A60S2 single chip microcomputer as control core, the test circuit to put their input and output signal detection and treatment, and will test the wavefor

7、m and parameter display to TFT colour screens. Integrated op-amp tester research following general electronic work study process: first system theory analysis and design; And then points module design, test; The last sys

8、tem commissioning, testi</p><p>　　The results of the study show that the developed by integrated op-amp tester is simple, practical, and can satisfy the requirements of most professionals. Ditched the functi

9、on of trival tester, just set the four buttons, two kinds of patterns, and the TFT color display, convenient professional observation test results. Meanwhile, the tester still existed some shortage, such as general motor

10、s, cannot do circuit design is not perfect and so on, needs to continue to study.</p><p>　　Key words integrated operational amplifier single-chip microcomputer</p><p>　　chip test TFT colour s

11、creens </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題背景及國內(nèi)外研究概況1</p><p>　　1.2 集成電路測試儀概述2</p><p>　　1.3 本課題的研究內(nèi)容

12、及研究意義2</p><p>　　1.3.1 本課題的研究內(nèi)容2</p><p>　　1.3.2 本課題的研究意義2</p><p>　　第2章 集成運(yùn)放測試儀總體方案設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.1 集成運(yùn)放測試儀測試參數(shù)選擇3</p><p>　　2.1.1輸入失調(diào)電壓3</p>&l

13、t;p>　　2.1.2 輸入失調(diào)電流IIO3</p><p>　　2.1.3 開環(huán)差模放大倍數(shù)Aod4</p><p>　　2.1.4 共模抑制比KCMR4</p><p>　　2.1.5 最大輸出電壓UOPP5</p><p>　　2.2集成運(yùn)放測試儀測試芯片選擇5</p><p>　　2.2.1 O

14、P07簡介5</p><p>　　2.2.2 LM324簡介6</p><p>　　2.2.3 LM358簡介7</p><p>　　2.3 集成運(yùn)放測試儀整體設(shè)計(jì)8</p><p>　　2.3.1 集成運(yùn)放測試儀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖8</p><p>　　2.3.2 集成運(yùn)放測試儀各部分說明9</p>

15、;<p>　　第3章 集成運(yùn)放測試儀硬件設(shè)計(jì)12</p><p>　　3.1 單片機(jī)控制部分12</p><p>　　3.2 顯示部分13</p><p>　　3.3 信號源部分14</p><p>　　3.4 運(yùn)放測試部分16</p><p>　　3.5 電源部分16</p>

16、<p>　　第4章 集成運(yùn)放測試儀軟件設(shè)計(jì)17</p><p>　　4.1 軟件使用說明17</p><p>　　4.1.1 編程軟件keil17</p><p>　　4.1.2 目標(biāo)程序下載軟件STC_ISP_V48317</p><p>　　4.2 軟件設(shè)計(jì)說明17</p><p>　　4.

17、2.1 整體軟件流程圖17</p><p>　　4.2.2 信號源（AD9850）部分軟件設(shè)計(jì)19</p><p>　　4.2.3 TFT彩屏顯示部分軟件設(shè)計(jì)20</p><p>　　4.2.4 AD轉(zhuǎn)換部分軟件設(shè)計(jì)21</p><p>　　4.2.5 按鍵功能部分軟件設(shè)計(jì)24</p><p><b&g

18、t;　　4.3 小結(jié)24</b></p><p>　　第5章集成運(yùn)放測試儀調(diào)試25</p><p>　　5.1 集成運(yùn)放測試電路調(diào)試25</p><p>　　5.2 信號源模塊調(diào)試27</p><p>　　5.3 TFT彩屏模塊調(diào)試28</p><p>　　5.4 電源模塊調(diào)試28</p

19、><p>　　5.5 整體調(diào)試29</p><p>　　第6章 結(jié)論30</p><p><b>　　致 謝31</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)32</b></p><p><b>　　附 錄33</b></p&g

20、t;<p><b>　　集成運(yùn)放參數(shù)測試儀</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1 課題背景及國內(nèi)外研究概況</p><p>　　集成電路測試是保證集成電路性能、質(zhì)量的關(guān)鍵手段之一。集成電路測試技術(shù)也是發(fā)展集成電路產(chǎn)業(yè)的三大支撐技術(shù)之一。因此，集成電路測試儀作為

21、一個測試門類受到很多國家的高度重視。隨著集成電路發(fā)展到第四代，集成電路測試儀也從最初測試小規(guī)模集成電路發(fā)展到測試中規(guī)模、大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路。</p><p>　　集成電路測試儀的發(fā)展過程可以粗略地分為四個時代。第一代始于1965年，測試對象是小規(guī)模集成電路，可測管腳數(shù)達(dá)16只。用導(dǎo)線連接、撥動開關(guān)、二極管矩陣等方法，編制自動測試序列，僅僅測量IC外部管腳的直流參數(shù)。第二代始于1969年，此時計(jì)算機(jī)的發(fā)展已達(dá)

22、到適用于控制測試儀的程度 ，測試對象擴(kuò)展到中規(guī)模集成電路，不但能測試IC的直流參數(shù)，還可用低速圖形測試IC的邏輯功能。第三代始于1972年，這時的測量對象擴(kuò)展到大規(guī)模集成電路（LSI），最突出的進(jìn)步是把功能測試圖形速率提高到10MHz。從1975年開始，測試對象為大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路（LSI/VLSI），不但能有效地測量CMOS電路，也能有效地測量TTL、ECL電路。此時作為獨(dú)立發(fā)展的半導(dǎo)體自動測試設(shè)備，無論其軟件、硬件都相當(dāng)成熟。

23、1980年測試儀進(jìn)入第四代，測量對象為VLSI，測試儀的智能化水平進(jìn)一步提高，具備與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）連接能力，加強(qiáng)了數(shù)字系統(tǒng)與模擬系統(tǒng)的融合?，F(xiàn)在，測試儀的功能測試速率已達(dá)500MHz以上，可測管腳數(shù)多達(dá)1024個，測試儀的發(fā)展速度是驚人的。</p><p>　　我國在70年代初就開始了集成電路測試儀的研制工作，80年代后期國產(chǎn)集成電路測試儀的水平，特別是自行設(shè)計(jì)能力有較大提高，國內(nèi)研究或制造集成電路測試

24、儀的研究所與工廠主要有中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所、半導(dǎo)體所、北京自動測試技術(shù)研究所、光華無線電儀器廠等。1986年中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所研制成功了ICT-2 LSI/VISI綜合測試系統(tǒng)，功能測試速率10MHz/20MHz，通道數(shù)48。1987年北京自動測試技術(shù)研究所研制成功了BC3170存儲器測試系統(tǒng)，功能測試速率20MHz，通道數(shù)32個。同期光華無線電儀器廠推出GH3123型集成電路自動測試儀，北京自動測試技術(shù)研究所BC3110X型

25、集成電路測試儀研制成功，標(biāo)志著國產(chǎn)中小規(guī)模集成電路測試儀的技術(shù)水平進(jìn)入新的發(fā)展時期和走向?qū)嵱秒A段。繼而北京科力公司研制和生產(chǎn)測試速率12.5MHz、64通道大規(guī)模數(shù)字集成電路測試系統(tǒng)。此后不久，光華無線電儀器廠又研制成功功能測試速率為10MHz的16M位RAM存儲器測試儀，大規(guī)模測試系統(tǒng)獲得長足的發(fā)展。</p><p>　　1.2 集成電路測試儀概述</p><p>　　集成電路測試儀是對

26、集成電路進(jìn)行測試的專用儀器設(shè)備。集成電路測試儀的分類很多，按測試的集成電路的特點(diǎn)可以分為數(shù)字型和模擬型測試儀；按功能可以分為集成電路功能測試儀和集成電路參數(shù)測試儀；按形式可分為便攜式集成電路測試儀和臺式集成電路測試儀。功能測試是對集成電路的功能進(jìn)行判定，看功能是否失效。而參數(shù)測試是對集成電路的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行測試，看測試讀取的參數(shù)是否符合集成電路的設(shè)計(jì)要求。市場上常見的便宜的集成電路測試儀大多是功能測試儀，由于參數(shù)測試儀的生產(chǎn)成本較高，一般

27、參數(shù)測試儀的價格都在幾萬，在實(shí)驗(yàn)里， 集成電路的測試是一件經(jīng)常性的工作，實(shí)驗(yàn)做完后電路是好是壞從表面上是看不出來的，如用簡單辦法給電路加信號源用萬用表和示波器測試則是一非常麻煩的事，因?yàn)橐粔K集成電路有很多引腳，一個一個的測試是一件非常費(fèi)時費(fèi)力的事，在一般實(shí)驗(yàn)室條件下集成電路只需進(jìn)行功能測試即可，所以本文要設(shè)計(jì)一個簡易、實(shí)用集成電路測試儀。</p><p>　　1.3 本課題的研究內(nèi)容及研究意義</p>

28、<p>　　1.3.1 本課題的研究內(nèi)容</p><p>　　本課題主要對常用集成運(yùn)放芯片的測試原理及實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)。具體包括以下內(nèi)容：</p><p>　　1) 對集成運(yùn)放的測試原理進(jìn)行研究與分析，對各種測試方法進(jìn)行分析與對比，并確定本課題所要采用的方案；</p><p>　　2) 對集成運(yùn)放測試儀進(jìn)行硬件電路的設(shè)計(jì)，用Protel DXP

29、2004繪制電路原理圖，然后焊接、調(diào)試、測試各模塊電路；</p><p>　　3) 對集成運(yùn)放測試儀進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，完成集成運(yùn)放測試儀的具體軟件編輯、調(diào)試與測試。</p><p>　　4) 對集成運(yùn)放測試儀進(jìn)行整體測試。</p><p>　　1.3.2 本課題的研究意義</p><p>　　目前集成電路測試儀的價格都非常昂貴，而且出現(xiàn)問題不易維

30、護(hù)。而對于電子類實(shí)驗(yàn)室而言，一個常用的集成電路測試設(shè)備是不可或缺的?；谏鲜隹紤]，我們針對實(shí)驗(yàn)室最常用的集成運(yùn)放芯片設(shè)計(jì)并制作了一臺簡單易用的集成運(yùn)放測試儀。</p><p>　　第2章 集成運(yùn)放測試儀總體方案設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 集成運(yùn)放測試儀測試參數(shù)選擇</p><p>　　集成運(yùn)算放大器是一種線性集成電路，與其他半導(dǎo)體器件一樣，它也用一些性能指標(biāo)

31、來衡量其質(zhì)量的優(yōu)劣。集成運(yùn)放的性能指標(biāo)可以從其器件手冊中查到，但由于集成電路是半導(dǎo)體器件，其性能參數(shù)常常有較大的離散性，因此，我們在使用具體器件之前必須對其主要參數(shù)進(jìn)行測試，這樣才能保證在電路中使用的器件是合格的。</p><p>　　集成運(yùn)放的主要參數(shù)有輸入失調(diào)電壓UIO、輸入失調(diào)電流IO 、差模放大倍數(shù)Aod 、共模抑制比KCMR 、最大輸出電壓UOPP 、通頻帶等。</p><p>

32、　　2.1.1輸入失調(diào)電壓</p><p>　　理想運(yùn)算放大器，當(dāng)輸入信號為零時其輸出也為零。但在真實(shí)的集成電路器件中，由于輸入級的差動放大電路總會存在一些不對稱的現(xiàn)象（由晶體管組成的差動輸入級，不對稱的主要原因是兩個差放管的UBE不相等），使得輸入為零時，輸出不為零。這種輸入為零而輸出不為零的現(xiàn)象稱為“失調(diào)”。為討論方便，人們將由于器件內(nèi)部的不對稱所造成的失調(diào)現(xiàn)象，看成是由于外部存在一個誤差電壓而造成，這個外部

33、的誤差電壓叫做“輸入失調(diào)電壓”，記作UIO或VOS。</p><p>　　輸入失調(diào)電壓在數(shù)值上等于輸入為零時的輸出電壓除以運(yùn)算放大器的開環(huán)電壓放大倍數(shù)：</p><p>　　式中：UIO — 輸入失調(diào)電壓 Uoo— 輸入為零時的輸出電壓值</p><p>　　Aod — 運(yùn)算放大器的開環(huán)電壓放大倍數(shù)</p><p>　　2.1.2

34、 輸入失調(diào)電流IIO</p><p>　　當(dāng)輸入信號為的零時，運(yùn)放兩個輸入端的輸入偏置電流之差稱為輸入失調(diào)電流，記為IIO ：</p><p>　　式中：IB1，IB2分別是運(yùn)算放大器兩個輸入端的輸入偏置電流</p><p>　　輸入失調(diào)電流的大小反映了運(yùn)放內(nèi)部差動輸入級的兩個晶體管的失配度，由于IB1，IB2本身的數(shù)值已很?。é藺或nA級），因此它們的差值通常不是

35、直接測量的。</p><p>　　一般情況下輸入失調(diào)電壓和輸入失調(diào)電流的數(shù)值都很小，且其測試電路復(fù)雜。如果要對失調(diào)電壓、電流進(jìn)行檢測則要求測試儀有很高的精度，高精度的測試儀必然要選擇高精度的專用硬件芯片，這樣一方面測試儀的成本會大幅度提高，另一方面一些專用硬件芯片的購買、調(diào)試都不是很方便，需要占用很多的時間與經(jīng)費(fèi)。如果這樣設(shè)計(jì)測試儀的硬件架構(gòu)就違背了低成本、簡單實(shí)用的要求，與購買商家的測試儀沒有什么區(qū)別，甚至?xí)?/p>

36、成高成本、低質(zhì)量。綜合考慮，不對以上兩項(xiàng)集成運(yùn)放參數(shù)進(jìn)行測試。</p><p>　　2.1.3 開環(huán)差模放大倍數(shù)Aod</p><p>　　集成運(yùn)放在沒有外部反饋時的直流差模放大倍數(shù)稱為開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)，用Aod 表示。它定義為開環(huán)輸出電壓UO與兩個差分輸入端之間所加差模輸入信號Uid 之比：</p><p>　　按定義Aod應(yīng)是信號頻率為零時的直流放大倍數(shù)，但

37、為了測試方便，通常采用低頻（幾十赫茲以下）正弦交流信號進(jìn)行測量。由于集成運(yùn)放的開環(huán)電壓放大倍數(shù)很高，而且在開環(huán)情況下UO的漂移量太大，難以直接進(jìn)行測量，故一般采用閉環(huán)測量方法。</p><p>　　差模放大倍數(shù)Aod是集成運(yùn)放的一項(xiàng)主要參數(shù)，在運(yùn)放應(yīng)用電路中對放大倍數(shù)的考慮是必不可少的。</p><p>　　2.1.4 共模抑制比KCMR</p><p>　　集成運(yùn)

38、放的差模電壓放大倍數(shù)Aod與共模電壓放大倍數(shù)Aoc之比稱為共模抑制比，記為KCMR（或CMRR）：</p><p>　　式中：Aod—差模電壓放大倍數(shù)；</p><p>　　Aoc—共模電壓放大倍數(shù)</p><p>　　共模信號是指加在運(yùn)算放大器兩個輸入端上幅值、相位都相等的輸入信號，是一種無用的信號（常因電路結(jié)構(gòu)、干擾和溫漂造成）。理想運(yùn)算放大器的輸入級是完全對稱

39、的，其共模電壓放大倍數(shù)為零，所以當(dāng)只輸入共模信號時，理想運(yùn)放的輸出信號為零；當(dāng)輸入信號中包含差模信號與共模信號兩種成份時，理想運(yùn)放輸出信號中的共模成份為零。但在實(shí)際的集成運(yùn)算放大器中，因?yàn)殡娐方Y(jié)構(gòu)不可能完全對稱，所以其共模電壓放大倍數(shù)不可能為零，當(dāng)輸入信號中含有共模信號時，其輸出信號中必然含有共模信號的成分。輸出端共模信號愈小，說明電路對稱性愈好，也就是說運(yùn)放對共模干擾信號的抑制能力愈強(qiáng)。人們用共模抑制比KCMR來衡量集成運(yùn)算放大器對共

40、模信號的抑制能力。KCMR愈大，對共模信號的抑制能力越強(qiáng)，抗共模干擾的能力越強(qiáng)。</p><p>　　從上式可知，理論上的差模放大倍數(shù)為無窮大，這在實(shí)際當(dāng)中是不可實(shí)現(xiàn)的，故不對此項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行測試。</p><p>　　2.1.5 最大輸出電壓UOPP</p><p>　　集成運(yùn)放的最大輸出電壓又稱輸出電壓動態(tài)范圍，記為UOPP，該參數(shù)與電源電壓、外接負(fù)載及信號源頻率有

41、關(guān)。輸出電壓峰峰值UOPP 調(diào)試方便，故也對其進(jìn)行測試。</p><p>　　通頻帶是指輸入在輸入電壓范圍內(nèi)，一定放大倍數(shù)下輸入信號的頻率上限值，超過此頻率值輸出電壓會產(chǎn)生失真。故此項(xiàng)參數(shù)也必須進(jìn)行測試。</p><p>　　綜合考慮，本測試儀僅對差模放大倍數(shù)Aod 、最大輸出電壓UOPP 和通頻帶進(jìn)行測試。在一般的集成運(yùn)放中，這三項(xiàng)參數(shù)經(jīng)過測試后正常的話，可以認(rèn)為這個運(yùn)放芯片是正常的。&

42、lt;/p><p>　　2.2集成運(yùn)放測試儀測試芯片選擇</p><p>　　目前，集成運(yùn)放的型號很多，且各種運(yùn)放的引腳排列各不相同，所以在設(shè)計(jì)不同運(yùn)放的測試電路時引腳切換電路的設(shè)計(jì)也會很復(fù)雜，很難做到通用。下面對實(shí)驗(yàn)室中常用的集成運(yùn)放芯片作簡要介紹：</p><p>　　2.2.1 OP07簡介</p><p>　　1. OP07雙極性運(yùn)算放大

43、器集成電路</p><p>　　OP07芯片是一種低噪聲，非斬波穩(wěn)零的雙極性運(yùn)算放大器集成電路。由于OP07具有非常低的輸入失調(diào)電壓（對于OP07A最大為25μV），所以O(shè)P07在很多應(yīng)用場合不需要額外的調(diào)零措施。OP07同時具有輸入偏置電流低（OP07A為±2nA）和開環(huán)增益高（對于OP07A為300V/mV）的特點(diǎn)，這種低失調(diào)、高開環(huán)增益的特性使得OP07特別適用于高增益的測量設(shè)備和放大傳感器的微弱

44、信號等方面。</p><p>　　OP07可以用單電源供電，但是線性區(qū)間太小，單電源供電，模擬地在1/2 VCC。建議電源最好大于8V，否則線性區(qū)實(shí)在太小，放大倍數(shù)無法做大，一不小心就飽和了。通常用+12V，-12V雙電源供電。</p><p>　　2. OP07芯片引腳功能說明：</p><p>　　1和8為偏置平衡(調(diào)零端)，2為反向輸入端，3為正向輸入端，4接

45、﹣VCC，5空腳 6為輸出，7接電源﹢VCC。</p><p>　　OP07芯片外形圖和引腳圖分別圖2-1和圖2-2所示：</p><p>　　圖2-1 OP07芯片外形圖 圖2-2 OP07引腳圖</p><p>　　2.2.2 LM324簡介</p><p>　　1. LM324雙極型線性集成電路

46、</p><p>　　LM324內(nèi)部包括有四個獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用, 也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模塊和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場合。 LM324的封裝形式為塑封14引線雙列直插式。</p><p>　　2. 特點(diǎn)

47、 </p><p>　　1) 內(nèi)部頻率補(bǔ)償 </p><p>　　2) 直流電壓增益高(約100dB) </p><p>　　3) 單位增益頻帶寬(約1MHz) </p><p>　　4) 電源電壓范圍寬：單電源(3—32V)； 雙電源(±1.5—±16V) &l

48、t;/p><p>　　5) 低功耗電流，適合于電池供電 </p><p>　　6) 低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流 </p><p>　　7) 共模輸入電壓范圍寬，包括接地 </p><p>　　8) 差模輸入電壓范圍寬，等于電源電壓范圍 </p><p>　　9) 輸出電壓擺幅大(0至VCC-1.5V)

49、 </p><p>　　LM324外形圖和引腳圖分別圖2-3和圖2-4所示：</p><p>　　圖2-3 LM324外形圖 圖2-4 LM324引腳排列圖</p><p>　　2.2.3 LM358簡介<

50、/p><p>　　LM358內(nèi)部包括有兩個獨(dú)立的、高增益、內(nèi)部頻率補(bǔ)償?shù)碾p運(yùn)算放大器，適合于電源電壓范圍很寬的單電源使用，也適用于雙電源工作模式，在推薦的工作條件下，電源電流與電源電壓無關(guān)。它的使用范圍包括傳感放大器、直流增益模組,音頻放大器、工業(yè)控制、DC增益部件和其他所有可用單電源供電的使用運(yùn)算放大器的場合。 LM358的封裝形式有塑封8引線雙列直插式和貼片式。特性如下： </p><p>

51、;<b>　　內(nèi)部頻率補(bǔ)償</b></p><p>　　直流電壓增益高(約100dB)</p><p>　　單位增益頻帶寬(約1MHz)</p><p>　　電源電壓范圍寬：單電源(3—30V)；雙電源(±1.5一±15V)</p><p>　　低功耗電流，適合于電池供電</p><

52、;p>　　低輸入失調(diào)電壓和失調(diào)電流</p><p>　　共模輸入電壓范圍寬，包括接地</p><p>　　LM358 DIP塑封引腳圖如圖2-5所示。</p><p>　　圖2-5 DIP塑封引腳圖引腳功能</p><p>　　由以上對三種常用運(yùn)放芯片的介紹可知，這三種運(yùn)放可以滿足大多數(shù)運(yùn)放應(yīng)用電路的要求，故僅對這三種集成運(yùn)放芯片進(jìn)行測

53、試。這三種運(yùn)放是各種運(yùn)算放大電路中應(yīng)用最為廣泛的集成運(yùn)放芯片。其價格便宜，性能也能滿足一般運(yùn)放應(yīng)用電路的要求。 </p><p>　　2.3 集成運(yùn)放測試儀整體設(shè)計(jì)</p><p>　　集成運(yùn)放測試儀圍繞其可靠性、實(shí)用性與低成本設(shè)計(jì)電路。從電路系統(tǒng)考慮，其應(yīng)該包括功能按鍵、控制器、顯示、運(yùn)放測試電路、AD/DA，信號源電路及電源電路。所有模塊電路都是圍繞運(yùn)放測試電路進(jìn)行設(shè)計(jì)、選型的。為達(dá)到

54、直觀、清晰的要求，顯示界面有必要的操作說明及選項(xiàng)設(shè)置，在測試過程中有輸入、輸出波形的顯示。下面對各模塊的設(shè)計(jì)及芯片的選型作簡要分析。</p><p>　　2.3.1 集成運(yùn)放測試儀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　集成運(yùn)放測試儀的結(jié)構(gòu)框圖如圖2-6所示：</p><p>　　圖2-6 集成運(yùn)放測試儀系統(tǒng)框圖</p><p>　　2.3.2 集成

55、運(yùn)放測試儀各部分說明</p><p>　　集成運(yùn)放測試電路采用同相比例運(yùn)算放大電路，考慮到對帶寬的測試，測試所需的輸入信號由信號源模塊AD9850產(chǎn)生。待測運(yùn)放輸出的測試信號輸入到單片機(jī)中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并將波形顯示到TFT彩屏上。通過按鍵來切換不同的芯片測試模式。</p><p>　　1.集成運(yùn)放測試電路</p><p>　　集成運(yùn)放典型應(yīng)用電路有反相比例運(yùn)算放大電

56、路、同相比例運(yùn)算放大電路，加減運(yùn)算電路、微積分電路等，而反相比例和同相比例運(yùn)算放大電路是其他運(yùn)算放大電路的基礎(chǔ)。所以在運(yùn)放測試電路上可以選擇同相比例運(yùn)算放大電路或反相運(yùn)算放大電路。本測試儀采用同相比例運(yùn)算放大電路，使得測試電路變得簡單。正負(fù)12V供電保證了輸入測試信號的寬電壓范圍。通過調(diào)節(jié)反饋電位器可以改變運(yùn)放測試電路的放大倍數(shù)。由于三種運(yùn)放芯片的性能參數(shù)幾乎相同，故三種測試芯片均采用相同的測試電路。另外經(jīng)過對不同型號運(yùn)放的多次測試，發(fā)

57、現(xiàn)運(yùn)放在閉環(huán)放大倍數(shù)為20倍時信號波形最佳。閉環(huán)放大倍數(shù)大于20倍后，輸出信號頻率小于10KHZ，否則就失真了。另一方面，由于輸出信號幅值必須小于5V，這是單片機(jī)AD的限制，若運(yùn)放放大倍數(shù)過大，必定要降低輸入信號的幅度，而當(dāng)輸入信號幅度過小時，單片機(jī)的AD又會有較大誤差，嚴(yán)重的會造成信號的錯誤檢測。達(dá)不到單片機(jī)控制的目的。</p><p><b>　　2.信號源部分</b></p>

58、;<p>　　方案一：采用軟件編程方式產(chǎn)生正弦信號</p><p>　　這種方案的好處是外接硬件電路簡單，成本低。但這種方案有一個瓶頸的地方，若要產(chǎn)生高精度、平滑的正弦信號，必然要有很大的軟件工作量，這必然會占用很大一部分單片機(jī)的內(nèi)存資源。另一方面單片機(jī)輸出的信號波形不穩(wěn)定，容易受單片機(jī)晶振的影響。</p><p>　　方案二：采用集成的DDS信號源模塊</p>

59、<p>　　現(xiàn)在市場上銷售的AD9850模塊已經(jīng)非常成熟。其性能優(yōu)于一般信號源電路。信號源模塊能夠輸出正弦波和方波，2個正弦波和2個方波。采用70MHz的低通濾波器，使波形的SN比更好。且其價格不高。</p><p>　　本測試儀僅對信號源的兩項(xiàng)指標(biāo)有要求，一是輸出信號頻率，普通運(yùn)放單位增益帶寬在1M左右。AD9850模塊輸出的正弦信號的頻率可達(dá)10M，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足了普通運(yùn)放的要求；二是對信號幅度的要求，

60、由于使用的是單片機(jī)內(nèi)部自帶AD，其基準(zhǔn)電壓為5V，故運(yùn)放的輸出信號幅度要小于5V,本測試儀的運(yùn)放測試的放大倍數(shù)為20倍。故輸入信號要小于250mv，經(jīng)測試，AD9850輸出200mv，1kHZ的正弦信號波形良好。</p><p><b>　　3.顯示部分</b></p><p>　　方案一：采用LCD1602液晶顯示模塊</p><p>　　L

61、CD1602為工業(yè)字符型液晶，能夠同時顯示16x02即32個字符（16列2行）。 1602液晶是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點(diǎn)陣型液晶模塊，它有若干個5X7或者5X10等點(diǎn)陣字符位組成，每個點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個字符。每位之間有一個點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒茱@示圖形。其功耗低、體積小、超薄輕巧，常用在袖珍式儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中。但由于本測試儀要顯示波形及漢字，所以此方案不

62、可行。</p><p>　　方案二：采用TFT LCD 彩屏模塊</p><p>　　TFT LCD 彩屏模塊接口簡單，軟件控制方便，其原理類似于點(diǎn)陣，不過功耗、效果要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于點(diǎn)陣。一般較小的TFT彩屏像素點(diǎn)都在128*160，所以其可以顯示的字符遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于LCD1602，而價格卻相差不大。本測試儀采用2.2寸TFT LCD 彩屏模塊，控制器為 HY-220，像素點(diǎn)為220*175，顯示設(shè)計(jì)

63、兩屏顯示，第一屏是集成運(yùn)放測試儀使用說明及芯片選型，配合按鍵選擇待測運(yùn)放芯片型號，第二屏是選擇特定型號的待測運(yùn)放后的測試界面，測試界面主要包括輸入、輸出信號的波形、幅值，測試運(yùn)放的放大倍數(shù)及帶寬。</p><p><b>　　4.按鍵功能設(shè)置</b></p><p>　　測試儀正面板共設(shè)計(jì)有4個按鍵及一個運(yùn)放供電開關(guān)。為避免測試儀通電后運(yùn)放輸出幅值電壓損壞單片機(jī)AD端

64、口，特設(shè)置了一個運(yùn)放供電開關(guān)。當(dāng)選擇特定型號的測試運(yùn)放后方可打開運(yùn)放供電開關(guān)。設(shè)置這一開關(guān)的好處是更換待測運(yùn)放芯片時不用關(guān)閉測試儀的電源，只需關(guān)閉運(yùn)放供電電源。</p><p>　　四個按鍵分別為“選擇” 、“確定” 、“Retest” 、“Return” 。其的功能分別如下：</p><p>　　選擇 ： 用于選擇待測運(yùn)放型號；</p><p>　　確定 ： 選好

65、測試芯片型號后按此鍵進(jìn)行測試；若待測芯片正常，顯示屏上會出現(xiàn)輸入輸出兩路波形，同時‘正常’指示燈（綠色）亮；若待測芯片異常，顯示屏上只有輸入波形，‘異?！甘緹簦t色）亮，同時蜂鳴器報警，此時按任意鍵可停止報警。</p><p>　　Retest ：用于重復(fù)測試同一（或同一型號的）芯片，</p><p>　　注意：應(yīng)待屏幕上出現(xiàn)帶寬值后再按此鍵，否則無效！</p><p

66、>　　Return ：用于返回主界面，當(dāng)測試另一種型號芯片時需先切換到主界面，此鍵兼有復(fù)位功能。</p><p><b>　　5.控制部分</b></p><p><b>　　主控制器 </b></p><p>　　方案一：采用STC89C52單片機(jī)</p><p>　　STC89C52是一種

67、低功耗、高性能8位微控制器，具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，看門狗定時器，內(nèi)置4KB EEPROM，MAX810復(fù)位電路，三個16 位定時器/計(jì)數(shù)器，一個6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口。另外 STC89X52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍

68、結(jié)，單片機(jī)停止一切工作，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率35Mhz，6T/12T可選。但其與信號源、鍵盤與顯示電路、A/D轉(zhuǎn)換電路的接口電路比較復(fù)雜，而且其內(nèi)存過小，難以滿足軟件編程的要求，故不采用此方案?！　》桨付翰捎肧TC12C5A60S2單片機(jī)</p><p>　　STC12C5A60S2/AD/PWM系列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘/機(jī)器周期(1T)的單片機(jī)，是高速/低功耗/超強(qiáng)抗干擾的新一

69、代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,但速度快8-12倍。內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路,2路PWM,8路高速10位A/D轉(zhuǎn)換(250K/S), 內(nèi)置56K字節(jié)片內(nèi)Flash程序存儲器，擦寫次數(shù)10萬次以上 ，1280字節(jié)片內(nèi)RAM數(shù)據(jù)存儲器，4個16位定時器，兼容普通8051的定時器T0/T1。該單片機(jī)內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換模塊，在32個I/O口中，有8個端口可以作為模擬量輸入端口，且AD轉(zhuǎn)換速率比一般的AD轉(zhuǎn)換芯片高，能滿足對模

70、擬信號輸入的要求，簡化外圍電路設(shè)計(jì)，這樣就省去了AD芯片的選擇，在電路設(shè)計(jì)與可靠性上都是一個優(yōu)勢；另外，該單片機(jī)的RAM資源大，能夠滿足數(shù)據(jù)存儲空間的需要。故采用方案二。</p><p>　　以上是集成運(yùn)放測試儀的總體設(shè)計(jì)方案及主要部分的說明。本方案的設(shè)計(jì)過程為：首先，對測試運(yùn)放主要性能參數(shù)作簡要理論分析，確定可以測試的參數(shù)；然后，設(shè)計(jì)測試儀整體方案，大致分為運(yùn)放測試電路、信號產(chǎn)生電路、單片機(jī)控制部分、模數(shù)轉(zhuǎn)換部

71、分、顯示及輸入部分。在確定各模塊后，對各模塊分別進(jìn)行詳細(xì)理論分析及實(shí)際電路測試。測試順序?yàn)樾盘柈a(chǎn)生電路、運(yùn)放測試電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換部分、顯示部分、輸入部分，單片機(jī)作為控制核心貫穿于整個測試的始終。按照這樣一種測試順序進(jìn)行的理由為：測試運(yùn)放性能作為這一設(shè)計(jì)的最終目的，要首先確定實(shí)際情況下運(yùn)放參數(shù)的范圍。整理好性能參數(shù)測試數(shù)據(jù)后，通過理論分析，選取特定的頻率及幅值作為運(yùn)放測試電路的設(shè)定值。之后才能開始信號源的測試工作，信號源模塊輸出信號的參數(shù)標(biāo)

72、準(zhǔn)是從運(yùn)放參數(shù)測試結(jié)果中得來的。同時，信號源幅值的選取還受單片機(jī)AD幅值的限制，故要綜合考慮信號源輸出的信號參數(shù)。在完成信號源及運(yùn)放測試電路的測試后，接下來要調(diào)試顯示了，因?yàn)檫x取的顯示屏為TFT2.2液晶屏，它的原理類似于點(diǎn)陣，任何字符、漢字的顯示都是通過打點(diǎn)形成的。這一部分測試工作主要在軟件。封裝好各個函數(shù)模塊后就可以進(jìn)行聯(lián)調(diào)了。最</p><p>　　第3章 集成運(yùn)放測試儀硬件設(shè)計(jì)</p>&

73、lt;p>　　集成運(yùn)放測試儀的硬件按照上一章的系統(tǒng)框圖進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要包括單片機(jī)控制部分、輸入及顯示部分、信號源部分、運(yùn)放測試部分和供電部分。下面分別對各硬件模塊做詳細(xì)介紹。</p><p>　　3.1 單片機(jī)控制部分</p><p>　　單片機(jī)控制部分電路圖如圖3-1所示：</p><p>　　圖3-1 單片機(jī)控制部分原理圖</p><p&

74、gt;　　這一部分主要是單片機(jī)最小系統(tǒng)及必要的接口設(shè)計(jì)。這樣設(shè)計(jì)的目的一是單片機(jī)最小系統(tǒng)是一個成熟的電路，不需要做太多改動，二是外圍的接口是考慮到最后安裝時需要用排線連接不能做在一塊電路板上的模塊。這一部分充分利用了STC12C5A60S2單片機(jī)的RAM資源與片內(nèi)AD資源。</p><p>　　STC12C5A60AD/S2系列帶A/D轉(zhuǎn)換的單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換口在P1口(P1.7-P1.0)，有8路10位高速A/

75、D轉(zhuǎn)換器,速度可達(dá)到250KHz(25 萬次/ 秒)。8 路電壓輸入型A/D，可做溫度檢測、電池電壓檢測、按鍵掃描、頻譜檢測等。上電復(fù)位后P1 口為弱上拉型I/O 口，用戶可以通過軟件設(shè)置將8 路中的任何一路設(shè)置為A/D轉(zhuǎn)換。單片機(jī)的這一功能恰好能夠滿足對運(yùn)放輸入輸出測試信號檢測的要求。 </p><p>　　單片機(jī)選用宏晶公司的STC12C5A60S2單片機(jī)，其性能指標(biāo)如下：</p><p&

76、gt;　　1) 增強(qiáng)型8051 CPU，單時鐘/機(jī)器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051</p><p>　　2) 工作電壓：STC12C5A60S2系列工作電壓：5.5V- 3.3V（5V單片機(jī)）</p><p>　　3) 工作頻率范圍：0 - 35MHz，相當(dāng)于普通8051的 0～420MHz</p><p>　　4) 用戶應(yīng)用程序空間60K字節(jié)<

77、/p><p>　　5) 片上集成1280字節(jié)RAM</p><p>　　6) 通用I/O口（32個），復(fù)位后為：準(zhǔn)雙向口/弱上拉（普通8051傳統(tǒng)I/O口），可設(shè)置成四種模式：準(zhǔn)雙向口/弱上拉，推挽/強(qiáng)上拉，僅為輸入/高阻，開漏，每個I/O口驅(qū)動能力均可達(dá)到20mA，但整個芯片最大不要超過100mA</p><p>　　7) ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程

78、），無需專用編程器，無需專用仿真器，可通過串口（P3.0/P3.1）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片</p><p>　　8) 時鐘源：外部高精度晶體/時鐘，內(nèi)部R/C振蕩器(溫漂為+/-5%到+/-10%以內(nèi)) ，用戶在下載用戶程序時，可選擇是使用內(nèi)部R/C振蕩器還是外部晶體/時鐘。常溫下內(nèi)部R/C振蕩器頻率為：5.0V單片機(jī)為：11MHz～15.5MHz。精度要求不高時，可選擇使用內(nèi)部時鐘，但因?yàn)橛兄圃煺`差

79、和溫漂，以實(shí)際測試為準(zhǔn)</p><p>　　9) 共4個16位定時器。兩個與傳統(tǒng)8051兼容的定時器/計(jì)數(shù)器,16位定時器T0和T1，沒有定時器2，但有獨(dú)立波特率發(fā)生器</p><p>　　10) 2個時鐘輸出口，可由T0的溢出在P3.4/T0輸出時鐘，也可由T1的溢出在P3.5/T1輸出時鐘</p><p>　　11) 外部中斷I/O口7路。傳統(tǒng)的下降沿中斷或低電

80、平觸發(fā)中斷,并新增支持上升沿中斷的PCA模塊</p><p>　　12) A/D轉(zhuǎn)換, 10位精度ADC，共8路，轉(zhuǎn)換速度可達(dá)250K/S(每秒鐘25萬次)</p><p>　　13) 通用全雙工異步串行口(UART)，由于STC12系列是高速的8051，可再用定時器或PCA軟件實(shí)現(xiàn)多串口</p><p><b>　　3.2 顯示部分</b>&

81、lt;/p><p>　　顯示部分采用HY - 220 TFT彩屏，HY - 220 - TFT模塊是一個2.2 寸 TFT觸摸屏。分辨率為176 x 220，具有256 K的顏色。液晶顯示器有一個寬視角,這樣的對比也很合適。屏幕使用HX8340控制器,它是8位數(shù)據(jù)接口,許多單片機(jī)像STM32單片機(jī)、AVR和8051都可以與此液晶屏接口匹配。HY - 220 – TFT模塊配有一個SD卡插槽，可以實(shí)現(xiàn)SD卡存儲功能擴(kuò)展

82、。</p><p>　　TFT彩屏引腳說明：</p><p><b>　　1) GND 接地</b></p><p>　　2) VCC 接5V電源</p><p>　　3) NC 懸空</p><p>　　4) RS RS為高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器，為低電平時選擇指令寄存器。</p&g

83、t;<p>　　5) WR 讀信號線，高電平時進(jìn)行讀操作。</p><p>　　6) RD 寫信號線，高電平時進(jìn)行寫操作。</p><p>　　7) ~ 14) DB0~DB7 雙向數(shù)據(jù)總線接口，與單片機(jī)的數(shù)據(jù)口對應(yīng)連接</p><p>　　15) CS 片選端 低有效</p><p>　　16) NC 懸空<

84、;/p><p>　　17) RST 復(fù)位引腳</p><p>　　18) NC 懸空</p><p><b>　　3.3 信號源部分</b></p><p>　　信號源部分采用基于DDS(直接數(shù)字頻率合成)技術(shù)的信號源芯AD9850，AD9850是AD公司生產(chǎn)的最高時鐘為125 MHz、采用先進(jìn)的DDS技術(shù)的直接頻率合成器

85、，主要由可編程DDS系統(tǒng)、高性能數(shù)模變換器（DAC）和高速比較器3部分構(gòu)成，能實(shí)現(xiàn)全數(shù)字編程控制的頻率合成。</p><p>　　AD9850有40 位控制字，32 位用于頻率控制（低32位），5 位用于相位控制，1 位用于電源休眠控制，2位用于選擇工作方式。這40 位控制字可通過并行或串行方式輸入到AD9850 。在并行裝入方式中，通過8 位總線D0 —D7將數(shù)據(jù)輸入到寄存器，在W - CL K 的上升沿裝入8

86、位數(shù)據(jù)，并把指針指向下一個輸入寄存器，在重復(fù)5 次之后再在FQ - UD 上升沿把40位數(shù)據(jù)從輸入寄存器裝入到頻率/ 相位數(shù)據(jù)寄存器(更新DDS 輸出頻率和相位) ， 同時把地址指針復(fù)位到第一個輸入寄存器。 AD9850的復(fù)位(RESET) 信號為高電平有效，且脈沖寬度不小于5 個參考時鐘周期。AD9850的參考時鐘頻率一般遠(yuǎn)高于單片機(jī)的時鐘頻率（小廝所用為單片機(jī)89C51，使用12M晶振）， 因此AD9850 的復(fù)位(RESET)端可

87、與單片機(jī)的復(fù)位端直接相連。</p><p>　　由于AD9850外圍電路較繁瑣，且一些外圍電路器件價格較高，若焊接一部分電路，與購買成品模塊相比，既要耗費(fèi)大量時間，又會造成不必要的花費(fèi)。在此，我們采用市場上出售的AD9850模塊。 </p><p>　　AD9850模塊主要功能特點(diǎn)：</p><p>　　1) 模塊能夠輸出正弦波和方波，2個正弦波和2個方波輸出<

88、;/p><p>　　AD9850： 0-40MHz</p><p>　　頻率在20-30MHz后諧波越來越大，波形會越來越不干凈</p><p>　　方波： 0-1MHz</p><p>　　2) 采用70MHz的低通濾波器，使波形的SN比更好</p><p>　　3) 并口和串口數(shù)據(jù)輸入可以通過一個跳帽選擇&

89、lt;/p><p>　　4) 產(chǎn)生DA基準(zhǔn)的管腳(PIN12)引出，方便做輸出波形的幅度調(diào)節(jié)應(yīng)用</p><p>　　5) 比較器的基準(zhǔn)輸入端電壓由可變電阻產(chǎn)生，調(diào)節(jié)該電阻可以得到不同的占空比方波</p><p>　　6) AD9850模塊采用125MHz的有源晶振</p><p>　　AD9850模塊功能框圖如圖3-2所示：</p>

90、;<p>　　圖3-2 AD9850模塊功能框圖</p><p>　　AD9850模塊硬件連接圖如圖3-3所示：</p><p>　　圖3-3 AD9850模塊硬件連接圖</p><p>　　3.4 運(yùn)放測試部分</p><p>　　運(yùn)放測試電路采用最簡單的反相比例運(yùn)算放大電路。用正負(fù)12V供電，輸入信號由信號源模塊提供。輸出的

91、正弦信號送入單片機(jī)進(jìn)行處理。為防止輸出的正弦幅值超過AD的檢測范圍，將運(yùn)放測試電路的放大倍數(shù)固定為20倍。</p><p><b>　　3.5 電源部分</b></p><p>　　測試儀整體需要三種電壓，分別為5V、±12V。所以電源部分必須設(shè)計(jì)三種電壓輸出電路。三路電源都采用線性電源。這種電源輸出電壓紋波小，幅值穩(wěn)定。綜合考慮性價比，穩(wěn)壓芯片采用LM78

92、/79系列芯片。考慮到測試儀整體功耗較大，選用的整流橋?yàn)?A，變壓器為20W。電源電路原理圖如圖3-4所示：</p><p>　　圖3-4 電源電路原理圖</p><p>　　以上為集成運(yùn)放測試儀的主要硬件電路，各模塊硬件電路相互配合，考慮安裝限制，單片機(jī)模塊和信號源模塊做在一塊板上，電源單獨(dú)一塊板，運(yùn)放測試模塊、按鍵模塊以及彩屏顯示模塊做在一起。中間考慮到信號的切換，加入了繼電器。這里不

93、再詳述。</p><p>　　第4章 集成運(yùn)放測試儀軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 軟件使用說明</p><p>　　4.1.1 編程軟件keil</p><p><b>　　1. keil概述</b></p><p>　　Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列

94、兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外，看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢?！?lt;/p><p>　　2. Keil C51單片

95、機(jī)軟件開發(fā)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)</p><p>　　C51工具包的uVision與Ishell分別是C51 for Windows和for Dos的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個開發(fā)流程。開發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51及A51編譯器編譯生成目標(biāo)文件(.OBJ)。目標(biāo)文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫文件。</p><p>　　

96、4.1.2 目標(biāo)程序下載軟件STC_ISP_V483</p><p>　　下載軟件STC_ISP_V483使用說明：</p><p>　　第一步：運(yùn)行STC_ISP_V483.exe；</p><p>　　第二步：選擇單片機(jī)類型為stc12c5a60s2；</p><p>　　第三步：點(diǎn)擊“打開文件”按鈕(選擇一個hex文件)；</p&

97、gt;<p>　　第四步：點(diǎn)擊“DownLoad下載”按鈕；</p><p>　　第五步：提示給MCU上電后打開單片機(jī)的電源開關(guān)待軟件下面的白框提示下載信息”……已加密”，這樣就完成了hex文件的下載。</p><p>　　4.2 軟件設(shè)計(jì)說明</p><p>　　集成運(yùn)放測試儀軟件部分先對整體流程圖作簡要介紹，之后分模塊介紹設(shè)計(jì)流程。</p&g

98、t;<p>　　4.2.1 整體軟件流程圖</p><p>　　集成運(yùn)放測試儀軟件流程圖如圖4-1所示：</p><p>　　圖4-1 集成運(yùn)放測試儀軟件流程圖</p><p>　　4.2.2 信號源（AD9850）部分軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　AD9850 有 40 位控制字，32 位用于頻率控制，5 位用于相位控制。1

99、位用于電源休 眠控制，2 位用于選擇工作方式。這 40 位控制字可通過并行方式或串行方式輸入到 AD9850，在并行裝入方式中，通過 8 位總線 D0…D7 將可數(shù)據(jù)輸入到寄存器， 在重復(fù) 5 次之后再在 FQ_UD 上升沿把 40 位數(shù)據(jù)從輸入寄存器裝入到頻率/相位數(shù)據(jù)寄存器（更新 DDS 輸出頻率和相位），同時把地址指針復(fù)位到第一個輸入寄存器，接著在 W_CLK 的上升沿裝入 8 位數(shù)據(jù)，并把指針指向下一個輸入寄存器，連續(xù) 5 個

100、W_CLK 上升沿后， W_CLK 的邊沿就不再起作用， 直到復(fù)位信號或 FQ_UD 上升沿把地址指針復(fù)位到第一個寄存器。在串行輸入方式，W_CLK 上升沿把 25 引腳的一位數(shù)據(jù)串行移入，當(dāng)移動 40 位后， 用一個 FQ_UD 脈沖即可更新輸出頻率和相位。</p><p>　　AD9850 的復(fù)位信號為高電平有效，且脈沖寬度不小于5個參考時鐘周期。 AD9850 的參考時鐘頻率一般遠(yuǎn)高于單片機(jī)的時鐘頻率，因此

101、 AD9850 的復(fù)位端可與單片機(jī)的復(fù)位端直接相連。值得一提的是：用于選擇工作方式的兩個控制位，無論并行還是串行最好都寫成 00，并行時的 10、01 和串行時的 10、01、11 都是工廠測試用的保 留控制字，不慎使用可能導(dǎo)致難以預(yù)料的后果。</p><p>　　AD9850信號源軟件流程圖如圖4-2所示</p><p>　　圖4-2 AD9850信號源軟件流程圖</p>

102、<p>　　4.2.3 TFT彩屏顯示部分軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　HY - 220 - TFT模塊是一個2.2 寸 TFT觸摸屏,其分辨率為176 x 220，具有256 K的顏色。由于屏幕上要顯示漢字，所以要求單片機(jī)有較高的時鐘頻率和大的內(nèi)存空間。而12c5a60s2單片機(jī)的工作頻率范圍為0 - 35MHz，相當(dāng)于普通8051的 0～420MHz， 用戶應(yīng)用程序空間60K字節(jié)，片上集成

103、1280字節(jié)RAM。單片機(jī)的這些資源可以滿足彩屏顯示的要求。</p><p>　　TFT彩屏的控制程序被封裝成了很多函數(shù)模塊，上層函數(shù)與具體硬件接口無關(guān)，可以直接調(diào)用底層函數(shù)。實(shí)現(xiàn)了程序的可移植性。在彩屏函數(shù)中，打點(diǎn)函數(shù)是顯示函數(shù)的一個基本函數(shù)。TFT_PutPixel(uint x,uint y,uint color)由此函數(shù)說明可知，打點(diǎn)函數(shù)實(shí)際上是在屏幕坐標(biāo)范圍內(nèi)某一個確定的位置用一種特定的顏色來顯示這個點(diǎn)

104、。</p><p>　　在有了打點(diǎn)函數(shù)的基礎(chǔ)后，可以在屏幕上進(jìn)行畫線、畫矩形區(qū)域、顯示字符、漢字等。其原理都是基于打點(diǎn)的，也就是說任何的字符、漢字以及波形都是由一個一個的像素點(diǎn)構(gòu)成的。TFT彩屏軟件流程圖如圖4-3所示：</p><p>　　圖4-3 TFT彩屏軟件流程圖</p><p>　　4.2.4 AD轉(zhuǎn)換部分軟件設(shè)計(jì)</p><p>

105、　　集成運(yùn)放測試儀的AD轉(zhuǎn)換器采用的是STC 12C5A60S2內(nèi)部自帶的AD，不僅簡化了硬件電路，而且簡化了程序設(shè)計(jì)。</p><p>　　STC12C5A60AD/S2系列帶A/D轉(zhuǎn)換的單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換口在P1口(P1.7-P1.0)，有8路10位 高速A/D轉(zhuǎn)換器,速度可達(dá)到250KHz。8路電壓輸入型A/D，可做溫度檢測、電池電壓檢測、按鍵掃描、頻譜檢測等。上電復(fù)位后P1口為弱上拉型I/O口，用戶可以通

106、過軟件設(shè)置將8路中的任何一路設(shè)置為A/D轉(zhuǎn)換，不需作為A/D使用的口可繼續(xù)作為I/O口使用。</p><p>　　1．AD轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)</p><p>　　STC12C5A60S2單片機(jī)ADC(A/D轉(zhuǎn)換器)的結(jié)構(gòu)圖如圖4-4所示：</p><p>　　圖4-4 STC12C5A60S2單片機(jī)ADC結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　STC12C5A

107、60S2系列單片機(jī)ADC由多路選擇開關(guān)、比較器、逐次比較寄存器、10位DAC、轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器(ADC_RES和ADC_RESL)以及ADC_CONTR構(gòu)成。</p><p>　　從圖4-4可以看出，通過模擬多路開關(guān)，將通過ADC的模擬量輸入送給比較器。用數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(DAC)轉(zhuǎn)換的模擬量與本次輸入的模擬量通過比較器進(jìn)行比較，將比較結(jié)果保存到逐次比較器，并通過逐次比較寄存器輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果。A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，最終的轉(zhuǎn)換

108、結(jié)果保存到ADC轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器ADC_RES和ADC_RESL，同時，置位ADC控制寄存器ADC_CONTR中的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志位ADC_FLAG,以供程序查詢或發(fā)出中斷申請。模擬通道的選擇控制由ADC控制寄存器ADC_CONTR中的CHS2 - CHS0確定。ADC的轉(zhuǎn)換速度由ADC控制寄存器中的SPEED1和SPEED0確定。在使用ADC之前，應(yīng)先給ADC上電，也就是置位ADC控制寄存器中的ADC_POWER位。</p>

109、;<p>　　當(dāng)ADRJ=0時，如果取10位結(jié)果，則按下面公式計(jì)算:</p><p>　　10-bit A/D Conversion Result:(ADC_RES[7:0], ADC_RESL[1:0]) =1024 xVin /Vcc</p><p>　　當(dāng)ADRJ=0時，如果取8位結(jié)果，按下面公式計(jì)算:</p><p>　　8-bit A/D C