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文檔簡介
1、<p><b> 函數(shù)發(fā)生器</b></p><p><b> 摘要</b></p><p> 函數(shù)發(fā)生器采用ATM89S52 單片機(jī)作為控制核心,外圍采用模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換電路(DAC0832)、穩(wěn)壓電路(MC1403)、運(yùn)放電路(LM324)、按鍵和LED顯示燈電路等。電路采用AT89S52單片機(jī)和一片DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換器組成
2、數(shù)字式低頻信號(hào)發(fā)生器。函數(shù)信號(hào)發(fā)生器,它具有價(jià)格低、性能高和在低頻范圍內(nèi)穩(wěn)定性好、操作方便、體積小、耗電少等特點(diǎn)。由于采用了LM324運(yùn)算放大器和MC1403穩(wěn)壓器,使其電路更加具有較高的穩(wěn)定性能,性能比高。此電路清晰,出現(xiàn)故障容易查找錯(cuò)誤,操作簡單、方便。</p><p> 通過按鍵控制可產(chǎn)生方波、鋸齒波、三角波、正弦波等,同時(shí)用LED顯示燈指示對應(yīng)的波形。所產(chǎn)生的波形VP-P范圍為2.2~5 V,頻率范圍為
3、92.592593Hz~ 217.3913Hz,波形準(zhǔn)確并且平滑。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡單、性能優(yōu)良,具有一定的實(shí)用性。</p><p> 本設(shè)計(jì)主要應(yīng)用AT89S52作為控制核心。硬件電路簡單,軟件功能完善,控制系統(tǒng)可靠,性價(jià)比較高等特點(diǎn),具有一定的使用和參考價(jià)值。</p><p> 關(guān)鍵詞:單片機(jī);低頻信號(hào);發(fā)生器;運(yùn)放器;穩(wěn)壓器</p><p><b>
4、 目 錄</b></p><p><b> 一、緒論1</b></p><p> 1、信號(hào)發(fā)生器現(xiàn)狀1</p><p> 2、單片機(jī)在低頻信號(hào)發(fā)生器中的應(yīng)用1</p><p><b> 二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)2</b></p><p> 1、系統(tǒng)方案的比
5、較2</p><p><b> (1)選題論證2</b></p><p><b> ?。?)方案選擇2</b></p><p> 2、芯片選擇模塊3</p><p> 三、硬件電路的設(shè)計(jì)3</p><p><b> 1、基本原理:3</b&
6、gt;</p><p><b> 2、資源分配:3</b></p><p> 3、最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)4</p><p> (1)最小單片機(jī)系統(tǒng)4</p><p> ?。?)達(dá)盛平臺(tái)介紹8</p><p> 4、各部分電路原理14</p><p> (1)DAC
7、0832芯片原理14</p><p> (2)LM324工作原理17</p><p> (3)MC1403工作原理17</p><p><b> 四、軟件設(shè)計(jì)18</b></p><p> 1、主程序流程圖19</p><p> 2、鋸齒波程序流程圖19</p>
8、<p> 3、三角波程序流程圖20</p><p> 4、正弦波程序流程圖21</p><p> 5、方波程序流程圖21</p><p> 6、延時(shí)子程序流程圖22</p><p><b> 五、測試結(jié)論22</b></p><p><b> 六、致謝詞
9、25</b></p><p><b> 七、結(jié)束語25</b></p><p><b> 八、參考文獻(xiàn)25</b></p><p><b> 九、附錄26</b></p><p><b> 1、元件清單26</b></p
10、><p> 2、電路原理圖27</p><p> 3、PCB圖 ..................................................………………………………….28</p><p> 4、程序清單 ................................................………………………………... 28&
11、lt;/p><p><b> 一、緒論</b></p><p><b> 1、信號(hào)發(fā)生器現(xiàn)狀</b></p><p> 波形發(fā)生器亦稱函數(shù)發(fā)生器,作為實(shí)驗(yàn)用信號(hào)源,是現(xiàn)今各種電子電路實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)用中必不可少的儀器設(shè)備之一。目前,市場上常見的波形發(fā)生器多為純硬件的搭接而成,且波形種類有限,多為鋸齒、正弦、方波、三角等波形。&
12、lt;/p><p> 信號(hào)發(fā)生器作為一種常見的應(yīng)用電子儀器設(shè)備,傳統(tǒng)的可以完全由硬件電路搭接而成,如采用555振蕩電路發(fā)生正弦波、三角波和方波的電路便是可取的路徑之一,不用依靠單片機(jī)。但是這種電路存在波形質(zhì)量差,控制難,可調(diào)范圍小,電路復(fù)雜和體積大等缺點(diǎn)。在科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐中,如工業(yè)過程控制,生物醫(yī)學(xué),地震模擬機(jī)械振動(dòng)等領(lǐng)域常常要用到低頻信號(hào)源。而由硬件電路構(gòu)成的低頻信號(hào)其性能難以令人滿意,而且由于低頻信號(hào)源所需
13、的RC很大;大電阻,大電容在制作上有困難,參數(shù)的精度亦難以保證;體積大,漏電,損耗顯著更是其致命的弱點(diǎn)。一旦工作需求功能有增加,則電路復(fù)雜程度會(huì)大大增加。</p><p> 2、單片機(jī)在低頻信號(hào)發(fā)生器中的應(yīng)用</p><p> 當(dāng)今是科學(xué)技術(shù)及儀器設(shè)備高度智能化飛速發(fā)展的信息社會(huì),電子技術(shù)的進(jìn)步,給人們帶來了根本性的轉(zhuǎn)變?,F(xiàn)代電子領(lǐng)域中,單片機(jī)的應(yīng)用正在不斷的走向深入,這必將導(dǎo)致傳統(tǒng)控
14、制與檢測技術(shù)的日益革新。單片機(jī)構(gòu)成的儀器具有高可靠性、高性能價(jià)格比,在智能儀表系統(tǒng)和辦公自動(dòng)化等諸多領(lǐng)域得以極為廣泛的應(yīng)用,并走入家庭,從洗衣機(jī)、微波爐到音響汽車,處處可見其應(yīng)用。因此,單片機(jī)技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用水平已逐步成為一個(gè)國家工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志之一。</p><p> 一塊單片機(jī)芯片就是一臺(tái)計(jì)算機(jī)。由于單片機(jī)的這種特殊的結(jié)構(gòu)形式,在某些應(yīng)用領(lǐng)域中,它承擔(dān)了大中型計(jì)算機(jī)和通用微型計(jì)算機(jī)無法完成的一些工作。使其具
15、有很多顯著的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn),因此在各個(gè)領(lǐng)域中都得到了迅猛的發(fā)展。單片機(jī)的特點(diǎn)歸納起來有以下幾個(gè)方面。</p><p> ?。?)具有優(yōu)異的性能價(jià)格比</p><p> 單片機(jī)盡可能地把應(yīng)用所需的存儲(chǔ)器,各種功能的I/O 接口集成在一塊芯片內(nèi),因而其性能很高,而價(jià)格卻相對較低廉,即性能價(jià)格比很高。</p><p> ?。?)集成度高、體積小、可靠性高</p>
16、<p> 單片機(jī)把各種功能部件集成在一塊芯片上,因而集成度高,均為大規(guī)?;虺笠?guī)模集成電路。又內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu),減少了芯片之間的連線,這大大提高了單片機(jī)的可靠性與抗干擾能力。同時(shí),其體積小,對于強(qiáng)磁場環(huán)境易于采取屏蔽措施,適合于在惡劣環(huán)境下工作。</p><p><b> (3)控制功能強(qiáng)</b></p><p> 單片機(jī)體積雖小,但“五臟俱全”,
17、它非常適用于專門的控制用途。為了滿足工業(yè)控制要求,一般單片機(jī)的指令系統(tǒng)中有極豐富的轉(zhuǎn)移指令,I/O口的邏輯操作指令以及位操作指令。其邏輯控制功能及運(yùn)行速度均高于同一檔次的微機(jī)。</p><p> ?。?)低電壓、低功耗</p><p> 單片機(jī)大量用于攜帶式產(chǎn)品和家用消費(fèi)類產(chǎn)品,低電壓和低功耗尤為重要。目前,許多單片機(jī)已可在2.2V電壓下運(yùn)行,有的已能在1.2V或0.9V下工作,功耗降至
18、μA級(jí),一粒鈕扣電池就可長期使用。</p><p> 利用單片機(jī)采用程序設(shè)計(jì)方法來產(chǎn)生低頻信號(hào),其下限頻率很低。具有線路相對簡單,結(jié)構(gòu)緊湊,價(jià)格低廉,頻率穩(wěn)定度高,抗干擾能力強(qiáng),用途廣泛等優(yōu)點(diǎn),并且能夠?qū)Σㄐ芜M(jìn)行細(xì)微調(diào)整,改良波形,使其滿足系統(tǒng)的要求。只要對電路稍加修改,調(diào)整程序,即可完成功能升級(jí)。</p><p> 這里介紹一種采用AT89S52單片機(jī)和一片DAC0832數(shù)模轉(zhuǎn)換器做
19、成的數(shù)字式低頻信號(hào)發(fā)生器,它的特點(diǎn)是價(jià)格低、性能高,在低頻范圍穩(wěn)定性好、操作方便、體積小、耗電少等。</p><p> 信號(hào)發(fā)生器與其它相比還具有如下優(yōu)點(diǎn):①較分立元件信號(hào)發(fā)生器而言,具有頻率高,工作穩(wěn)定,容易調(diào)試等特性;②較專用DDS芯片的信號(hào)發(fā)生器而言,具有結(jié)構(gòu)簡單,成本低等特性。</p><p><b> 二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><
20、p><b> 1、系統(tǒng)方案的比較</b></p><p><b> ?。?)選題論證</b></p><p> 制作低頻信號(hào)發(fā)生器可以用一片DAC0832來實(shí)現(xiàn),它可以分為單極性和雙極性。而本項(xiàng)目選擇了單片雙極性。之所以選單片雙極性是因?yàn)槠渚雀?,濾波好,抗干擾效果好。</p><p><b> ?。?
21、)方案選擇</b></p><p> 方案一: AT89S52芯片中每一路模擬輸出與DAC0832芯片相連,構(gòu)成多個(gè)DAC0832同步輸出電路,輸出波形穩(wěn)定,精度高,但是第二級(jí)DAC0832輸出,發(fā)生錯(cuò)誤并且電路連接復(fù)雜。</p><p> 方案二: AT89S52芯片中只有一路模擬輸出或幾路模擬信號(hào)非同步輸出,這種情況下</p><p> ?。茫校?/p>
22、對DAC0832 執(zhí)行一次寫操作,則把一個(gè)數(shù)據(jù)直接寫入DAC寄存器,DAC0832的輸出模擬信號(hào)隨之對應(yīng)變化。輸出波形穩(wěn)定,精度高,濾波好,抗干擾效果好,連接簡單,性價(jià)比高。因此我們設(shè)計(jì)中采用方案二。</p><p><b> 2、芯片選擇模塊</b></p><p> 方案一:AT89S52單片機(jī)是一種高性能8位單片微型計(jì)算機(jī)。它把構(gòu)成計(jì)算機(jī)的中央處理器CPU、
23、存儲(chǔ)器、寄存器、I/O接口制作在一塊集成電路芯片中,從而構(gòu)成較為完整的計(jì)算機(jī)。</p><p> 方案二:C8051F005單片機(jī)是完全集成的混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí)芯片,具有與AT80S52兼容的微控制器的內(nèi)核,與MCS-51指令集完全兼容。除了具有標(biāo)準(zhǔn)AT80S52的數(shù)字外設(shè)部件之外,片內(nèi)還集成了數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中常用的模擬部件和其他數(shù)字外設(shè)及功能部件。</p><p> 方案選擇:方案二
24、中C8051F005芯片系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜,不易控制,芯片成本高,對于本系統(tǒng)而言利用率低,AT89S52芯片簡單易控制,成本低,性能穩(wěn)定故采用方案一。</p><p><b> 三、硬件電路的設(shè)計(jì)</b></p><p><b> 1、基本原理:</b></p><p> 系統(tǒng)框圖如圖1所示。</p>&
25、lt;p> 圖1 低頻信號(hào)發(fā)生器系統(tǒng)框圖</p><p> 低頻信號(hào)發(fā)生器系統(tǒng)主要由CPU、D/A轉(zhuǎn)換電路、基準(zhǔn)電壓電路、電流/電壓轉(zhuǎn)換電路、按鍵和波形指示電路、電源等電路組成。</p><p> 其工作原理為當(dāng)分別按下四個(gè)按鍵中的任一個(gè)按鍵就會(huì)分別出現(xiàn)方波、鋸齒波、三角波、正弦波,并且有四個(gè)發(fā)光二極管分別作為不同的波形指示燈。</p><p><
26、;b> 2、資源分配:</b></p><p> 軟、硬件設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)中不可缺少的,為了滿足功能和指標(biāo)的要求,資源分配如下</p><p> 1.晶振采用6MHZ;</p><p><b> 2.內(nèi)存分配</b></p><p> P1口的P1.0-P1.3分別與四個(gè)按鍵連接,分別控制鋸齒波、三
27、角波、正弦波和方波,P1.4-P1.7與四個(gè)發(fā)光二極管相連,按鍵一對應(yīng)發(fā)光二極管一,依次類推,發(fā)光二極管四對應(yīng)按鍵四,實(shí)現(xiàn)輸出一個(gè)波形對應(yīng)亮一個(gè)燈。</p><p> P0口與DAC0832的DI0-DI7數(shù)據(jù)輸入端相連。</p><p> P2口用來控制DAC0832的輸入寄存器選擇信號(hào)CS、輸入寄存器寫選通信號(hào)WR1及DAC寄存器寫選通信號(hào)WR2和數(shù)據(jù)傳送信號(hào)XFER。</p
28、><p><b> 3、最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p> (1)最小單片機(jī)系統(tǒng)</p><p> ?、貯T89S52的引腳圖如圖2所示</p><p> 圖2 AT89S52引腳圖</p><p><b> ?、诠苣_說明</b></p><p>
29、; 低頻信號(hào)發(fā)生器采用AT89S52單片機(jī)作為控制核心,其內(nèi)部組成包括:一個(gè)8位的微處理器CPU及片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘產(chǎn)生電路,但石英晶體和微調(diào)電容需要外接;片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM低128字節(jié),存放讀/寫數(shù)據(jù);高128字節(jié)被特殊功能寄存器占用;片內(nèi)程序存儲(chǔ)器4KB ROM;四個(gè)8位并行I/O(輸入/輸出)接口P3 -P0,每個(gè)口可以用作輸入,也可以用作輸出;兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器,每個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器都可以設(shè)置成計(jì)數(shù)方式,用以對外部事件進(jìn)行計(jì)數(shù),也可
30、以設(shè)置成定時(shí)方式,并可以根據(jù)計(jì)數(shù)或定時(shí)的結(jié)果實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制;五個(gè)中斷源的中斷控制系統(tǒng);一個(gè)全雙工UART(通用異步接收發(fā)送器)的串行I/O口。</p><p><b> VCC:供電電壓。</b></p><p><b> GND:接地。</b></p><p> RST:復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí),要保持RST腳
31、兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。</p><p> ALE/PROG:當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí),地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間,此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí),ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào),此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是:每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí),將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí),
32、 ALE只有在執(zhí)行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。另外,該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止,置位無效。</p><p> /PSEN:外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間,每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí),這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。</p><p> /EA/VPP:當(dāng)/EA保持低電平時(shí),則在此期間外部程序存
33、儲(chǔ)器(0000H-FFFFH),不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí),/EA將內(nèi)部鎖定為RESET;當(dāng)/EA端保持高電平時(shí),此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間,此引腳也用于施加12V編程電源(VPP)。</p><p> XTAL1:反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。</p><p> XTAL2:來自反向振蕩器的輸出。</p><p>
34、 89S52 單片機(jī)外部有32個(gè)端口可供用戶使用,其功能如下:</p><p> 表1 89S52并行I/O接口</p><p> P0口:P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口,每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí),被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí),P0 口作為原碼輸入口,當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí),
35、P0輸出原碼,此時(shí)P0外部必須被拉高。</p><p> P1口:P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口,P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后,被內(nèi)部上拉為高,可用作輸入,P1口被外部下拉為低電平時(shí),將輸出電流,這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí),P1口作為第八位地址接收。</p><p> P2口:P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口,
36、P2口緩沖器可接收,輸出4個(gè)TTL門電流,當(dāng)P2口被寫“1”時(shí),其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高,且作為輸入。并因此作為輸入時(shí),P2口的管腳被外部拉低,將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí),P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí),它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢,當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí),P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。
37、</p><p> P3口:P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口,可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后,它們被內(nèi)部上拉為高電平,并用作輸入。作為輸入,由于外部下拉為低電平,P3口將輸出電流(ILL)這是由于上拉的緣故。</p><p> P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口,如下表所示: </p><p
38、><b> 口管腳 備選功能</b></p><p> P3.0 RXD(串行輸入口)</p><p> P3.1 TXD(串行輸出口)</p><p> P3.2 /INT0(外部中斷0)</p><p> P3.3 /INT1(外部中斷1)</p><p> P3.4 T0(
39、記時(shí)器0外部輸入)</p><p> P3.5 T1(記時(shí)器1外部輸入)</p><p> P3.6 /WR(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通)</p><p> P3.7 /RD(外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通)</p><p> P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。</p><p> ?、跘T89S52的晶振及其連接
40、方法</p><p> CPU工作時(shí)都必須有一個(gè)時(shí)鐘脈沖。有兩種方式可以向89S52提供時(shí)鐘脈沖:一是外部時(shí)鐘方式,即使用外部電路向89S52提供始終脈沖,見圖3--(a);二是內(nèi)部時(shí)鐘方式,即使用晶振由89S52內(nèi)部電路產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖。一般常用第二種方法,其電路見圖3--(b)。</p><p> 圖3 89S52的時(shí)鐘脈沖</p><p> 圖3中:J一般
41、為石英晶體,其頻率由系統(tǒng)需要和器件決定,在頻率穩(wěn)定度要求不高時(shí)也可以使用陶瓷濾波器。</p><p> C1、C2:使用石英晶體時(shí),C1=C2=30(±10)pF</p><p> 使用陶瓷濾波器時(shí),C1=C2=40(±10)pF</p><p> ?、蹵T89S52的復(fù)位</p><p> 使CPU開始工作的方法就
42、是給CPU一個(gè)復(fù)位信號(hào),CPU收到復(fù)位信號(hào)后將內(nèi)部特殊功能寄存器設(shè)置為規(guī)定值,并將程序計(jì)數(shù)器設(shè)置為“0000H”。復(fù)位信號(hào)結(jié)束后,CPU從程序存儲(chǔ)器“0000H”處開始執(zhí)行程序。89S52為高電平復(fù)位,一般有3種復(fù)位方法。</p><p> ⅰ 上電復(fù)位。接通電源時(shí)</p><p> ?、?手動(dòng)復(fù)位。設(shè)置一個(gè)復(fù)位按鈕,當(dāng)操作者按下按鈕時(shí)產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號(hào)。</p><p
43、> ⅲ 自動(dòng)復(fù)位。設(shè)計(jì)一個(gè)復(fù)位電路,當(dāng)系統(tǒng)滿足某一條件時(shí)自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號(hào)。</p><p> 圖4為最簡單的上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位方法。</p><p> 圖4 89S52的復(fù)位電路</p><p> 關(guān)于CPU的復(fù)位電路應(yīng)當(dāng)注意,在調(diào)試單片機(jī)程序時(shí)有兩種工作方式。一是仿真器方式,主要用于調(diào)試程序。此時(shí)程序的執(zhí)行由仿真器控制,復(fù)位電路不起作用,系統(tǒng)時(shí)
44、鐘也經(jīng)常設(shè)置為仿真器產(chǎn)生,此時(shí)用戶的晶振也不起作用。二是用戶方式,即脫離仿真器的實(shí)際工作方式,用戶的時(shí)鐘振蕩電路和復(fù)位電路都必須正常工作。因此,如果系統(tǒng)復(fù)位電路或晶振電路有故障,就會(huì)出現(xiàn)仿真器方式工作正常,而用戶方式不工作的現(xiàn)象,這是許多初學(xué)者常遇到的問題。</p><p><b> ?、菪酒脸?lt;/b></p><p> 整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通
45、過正確的控制信號(hào)組合,并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中,代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前,該操作必須被執(zhí)行。</p><p> 此外,AT89S52設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯,可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯,支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下,CPU停止工作。但RAM,定時(shí)器,計(jì)數(shù)器,串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下,保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器,禁止所用其他芯片
46、功能,直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。</p><p><b> ?。?)達(dá)盛平臺(tái)介紹</b></p><p> 本系統(tǒng)是在達(dá)盛的平臺(tái)E—PLAY—51CPU上設(shè)計(jì)的,單片機(jī)AT89S52與DAC0832的是通過POTR A,POTR B,POTRC連接起來,三個(gè)接口的定義如下所示:</p><p> 表2 PORT A接口定義</p>
47、<p> 表3 PORT B接口定義</p><p> 表4 PORT C接口定義</p><p> 表5 JTAG接口定義</p><p> 注:JTAG 接口的電源(VCC)要參考CPU芯片的技術(shù)手冊和JTAG電纜線的要求。</p><p><b> 4、各部分電路原理</b></p&g
48、t;<p> (1)DAC0832芯片原理</p><p> ①管腳功能介紹(如圖5所示)</p><p> 圖5 DAC0832管腳圖</p><p> (1) DI7~DI0:8位的數(shù)據(jù)輸入端,DI7為最高位。</p><p> (2) IOUT1:模擬電流輸出端1,當(dāng)DAC寄存器中數(shù)據(jù)全為1時(shí),輸出電流最大,當(dāng)
49、 DAC寄存器中數(shù)據(jù)全為0時(shí),輸出電流為0。</p><p> (3) IOUT2:模擬電流輸出端2, IOUT2與IOUT1的和為一個(gè)常數(shù),即IOUT1+I(xiàn)OUT2=常數(shù)。</p><p> (4) RFB:反饋電阻引出端,DAC0832內(nèi)部已經(jīng)有反饋電阻,所以 RFB端可以直接接到外部運(yùn)算放大器的輸出端,這樣相當(dāng)于將一個(gè)反饋電阻接在運(yùn)算放大器的輸出端和輸入端之間。</p>
50、;<p> (5) VREF:參考電壓輸入端,此端可接一個(gè)正電壓,也可接一個(gè)負(fù)電壓,它決定0至255的數(shù)字量轉(zhuǎn)化出來的模擬量電壓值的幅度,VREF范圍為(+10~-10)V。VREF端與D/A內(nèi)部T形電阻網(wǎng)絡(luò)相連。</p><p> (6) Vcc:芯片供電電壓,范圍為(+5~ 15)V。</p><p> (7) AGND:模擬量地,即模擬電路接地端。</p&g
51、t;<p> (8) DGND:數(shù)字量地。 </p><p> 當(dāng)WR2和XFER同時(shí)有效時(shí),8位DAC寄存器端為高電平“1”,此時(shí)DAC寄存器的輸出端Q跟隨輸入端D也就是輸入寄存器Q端的電平變化;反之,當(dāng)端為低電平“0”時(shí),第一級(jí)8位輸入寄存器Q端的狀態(tài)則鎖存到第二級(jí)8位DAC寄存器中,以便第三級(jí)8位DAC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換。</p><p> 一般情況下為了簡化接
52、口電路,可以把和直接接地,使第二級(jí)8位DAC寄存器的輸入端到輸出端直通,只有第一級(jí)8位輸入寄存器置成可選通、可鎖存的單緩沖輸入方式。 特殊情況下可采用雙緩沖輸入方式,即把兩個(gè)寄存器都分別接成受控方式</p><p> 制作低頻信號(hào)發(fā)生器有許多方案:主要有單緩沖方式,雙緩沖方式和直通方式。</p><p> 單緩沖方式具有適用于只有一路模擬信號(hào)輸出或幾路模擬信號(hào)非同步輸出的情形的優(yōu)點(diǎn),但
53、是電路線路連接比較簡單。而雙緩沖方式適用于在需要同時(shí)輸出幾路模擬信號(hào)的場合,每一路模擬量輸出需一片DAC0832芯片,構(gòu)成多個(gè)DAC0832同步輸出電路,程序簡單化,但是電路線路連接比較復(fù)雜。根據(jù)以上分析,我們的課題選擇了單緩沖方式使用方便,程序簡單,易操作。</p><p><b> ?、诠ぷ髟?lt;/b></p><p> DAC0832主要由8位輸入寄存器、8位
54、DAC寄存器、8位D/A轉(zhuǎn)換器以及輸入控制電路四部分組成。8 位輸入寄存器用于存放主機(jī)送來的數(shù)字量,使輸入數(shù)字量得到緩沖和鎖存,由加以控制;8位DAC寄存器用于存放待轉(zhuǎn)換的數(shù)字量,由加以控制;8位D/A轉(zhuǎn)換器輸出與數(shù)字量成正比的模擬電流;由與門、非與門組成的輸入控制電路來控制2個(gè)寄存器的選通或鎖存狀態(tài)。原理框圖如圖6所示。</p><p> 圖6 DAC0832的原理框圖</p><p&g
55、t; DAC0832與反相比例放大器相連,實(shí)現(xiàn)電流到電壓的轉(zhuǎn)換,因此輸出模擬信號(hào)的極性與參考電壓的極性相反,數(shù)字量與模擬量的轉(zhuǎn)換關(guān)系為</p><p> Vout1=-Vref×(數(shù)字碼/256)</p><p> 若D/A轉(zhuǎn)換器輸出為雙極性,如圖4所示。</p><p> 圖7 D/A轉(zhuǎn)換器雙極性輸出電路</p><p>
56、; 圖7中,運(yùn)算放大器A2的作用是把運(yùn)算放大器A1的單向輸出電壓轉(zhuǎn)換成雙向輸出電壓。其原理是將A2的輸入端Σ通過電阻R1與參考電壓VREF相連,VREF經(jīng)R1向A2提供一個(gè)偏流I1,其電流方向與I2相反,因此運(yùn)算放大器A2的輸入電流為I1、I2之代數(shù)和。則D/A轉(zhuǎn)換器的總輸出電壓為:</p><p> VOUT2= -[(R3/R2) VOUT1+(R3/R1)] VREF</p><p&
57、gt; 設(shè)R1=R3=2R R2=R,則 </p><p> VOUT2= -(2VOUT1+VREF)</p><p> DAC0832主要是用于波形的數(shù)據(jù)的傳送,是本題目電路中的主要芯片。</p><p> ③DAC0832電路原理圖(如圖8所示)</p><p> (2)LM324工作原理</p><p
58、> ?。ü苣_功能如圖9所示) </p><p> 圖9 LM324管腳圖</p><p> LM324時(shí)四運(yùn)放集成電路 ,它采用14腳雙烈直插塑料封袋,外形如圖1所示。他的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器,除電源共用外,四組運(yùn)放相互獨(dú)立。每一組運(yùn)算放大器可用圖中所示的符號(hào)來表示,它有5個(gè)引出腳,其中“+”、“-”為兩個(gè)信號(hào)輸入端,“V+”、“V-”為正、負(fù)電源端,“OUT”
59、為輸出端。兩個(gè)信號(hào)輸入端中,“-”為反相輸入端,表示運(yùn)放輸出端OUT的信號(hào)與該輸入端的為相反;“+”為同相輸入端,表示運(yùn)放輸出端OUT的信號(hào)與輸入端的相位相同。LM324的引腳排列見圖9。</p><p> 由于LM324四運(yùn)放電路具有電源電壓范圍寬,靜態(tài)功耗小,可但電源使用,價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn),因此被廣泛應(yīng)用在各種電路中。</p><p> 在此項(xiàng)目中用了LM324的三組運(yùn)放,分別置于第
60、一級(jí)輸出,第一、二級(jí)之間,第二級(jí)輸出。</p><p> (3)MC1403工作原理</p><p> (管腳功能如圖10所示) </p><p> 圖10 MC1403管腳圖</p><p> MC1403是低壓基準(zhǔn)芯片。一般用作8到12bit的D/A芯片的基準(zhǔn)電壓等一些需要基本精準(zhǔn)的基準(zhǔn)電壓的場合。</p><
61、;p> 輸出電壓:2.5V+/-25Mv</p><p> 輸入電壓范圍:4.5Vto40V</p><p><b> 輸出電流:10Ma</b></p><p> 因?yàn)檩敵鍪枪潭ǖ?,所以電路很簡單。就是Vin接電源輸入,GND接地,Vout加一個(gè)0.1uf到1uf的電容就可以了。Vout一般用于8到12bit的D/A芯片的基準(zhǔn)電
62、壓。</p><p> 在此項(xiàng)目里MC1403起到了穩(wěn)壓的作用,它基準(zhǔn)了DAC0832的8腳需要的2.5V。使其DAC0832能夠正常工作。</p><p><b> 四、軟件設(shè)計(jì)</b></p><p> 達(dá)盛平臺(tái)有DSP、ARM、單片機(jī)等,經(jīng)過分析和我們所學(xué)知識(shí),我們選用單片機(jī)平臺(tái)。因?yàn)閱纹瑱C(jī)技術(shù)比較成熟,開發(fā)過程可利用的資源和工具豐
63、富,最大的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜,成本低。調(diào)試軟件采用Keil51.keiluVison是眾多單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)軟件中優(yōu)秀軟件之一,界面友好,易寫易操作。在調(diào)試程序中,軟件仿真功能也很強(qiáng),軟件調(diào)通,再通過編程器下載到AT89S52中,然后插到系統(tǒng)中即可獨(dú)立完成所有的控制。</p><p> 軟件設(shè)計(jì)上,根據(jù)功能分了幾個(gè)模塊編程。模塊主要有:主程序模塊、鋸齒波模塊、三角波模塊、正弦波模塊、方波模塊、延時(shí)子程序模塊等。<
64、/p><p> 顯示波形模塊是利用DAC0832的8位特點(diǎn),把波形的數(shù)據(jù)以8位數(shù)據(jù)的形勢送進(jìn)CPU中,只要一按鍵就能顯示波形。</p><p><b> 1、主程序流程圖</b></p><p> 本軟件設(shè)計(jì)過程中主要實(shí)現(xiàn)利用按鍵來控制不同波形的輸出,當(dāng)按鍵1按下時(shí),函數(shù)發(fā)生器就輸出鋸齒波;當(dāng)按鍵2按下時(shí),函數(shù)發(fā)生器就輸出三角波;當(dāng)按鍵3按下
65、時(shí),函數(shù)發(fā)生器就輸出正弦波;當(dāng)按鍵4按下時(shí),函數(shù)發(fā)生器就輸出方波。通過按鍵可以以任意循環(huán)方式輸出不同波形。</p><p> 2、鋸齒波程序流程圖</p><p> 鋸齒波產(chǎn)生首先將DAC0832口地址至為4000H,然后將00H送入寄存器A中,DAC0832輸出A中的內(nèi)容,當(dāng)A中的內(nèi)容等于F0H返回開始,當(dāng)A中的內(nèi)容不為0FH時(shí),A中的內(nèi)容累加,從而輸出波形。</p>
66、<p> 3、三角波程序流程圖</p><p> 三角波產(chǎn)生首先將DAC0832口地址至為4000H,通過A中數(shù)值的加一遞升,當(dāng)A中的內(nèi)容為0時(shí),與0FFH相比,相等時(shí)A中的內(nèi)容減一遞減,從而循環(huán)產(chǎn)生三角波。</p><p> 4、正弦波程序流程圖</p><p> 正弦波波形設(shè)計(jì)通過查表指令得出。</p><p><
67、b> 5、方波程序流程圖</b></p><p> 方波產(chǎn)生首先將DAC0832口地址至為4000H,當(dāng)A中的內(nèi)容為0時(shí),輸出對應(yīng)模擬量,然后延時(shí),當(dāng)A中的內(nèi)容為0FFH時(shí),同樣輸出對應(yīng)模擬量,再延時(shí),從而得到方波。</p><p> 6、延時(shí)子程序流程圖</p><p><b> 延時(shí)程序如下:</b></p&
68、gt;<p> DELY: MOV R7,#07H</p><p> DLY0: MOV R6,#00H</p><p><b> NOP</b></p><p> DLY1: DJNZ R6,DLY1</p><p> DJNZ R7,DLY0</p>&l
69、t;p><b> RET</b></p><p> 方波的上限和下限的延時(shí)時(shí)間為:3ms</p><p> S=1+(1+1+2×256+2)×7=3612μS</p><p><b> 五、測試結(jié)論</b></p><p> ?。?)硬件板如圖11所示</p
70、><p><b> 圖11 硬件板圖</b></p><p> ?。?)產(chǎn)生各種波形電壓輸出范圍及頻率如下:</p><p> 鋸齒波:VP-P min=2.2V T=4.6msf=217.3913Hz</p><p> VP-P max=4.6V</p><p> 三角波:VP-P
71、 min=2.4VT=6.2msf=161.28032Hz</p><p> VP-P max=5V</p><p> 正弦波:VP-P min=2.8VT=9.2msf=108.69565Hz</p><p> VP-P max=3.4V</p><p> 方波: VP-P min=2.8VT=10.8ms
72、 f=92.592593Hz</p><p> VP-P max=3.4V</p><p> 通過按鍵控制可產(chǎn)生方波、鋸齒波、三角波、正弦波等,同時(shí)用LED顯示燈指示對應(yīng)的波形。所產(chǎn)生的波形VP-P范圍為2.2~5 V,頻率范圍為92.592593Hz~ 217.3913Hz,波形準(zhǔn)確并且平滑。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡單、性能優(yōu)良,具有一定的實(shí)用性。</p><p>
73、?。?)設(shè)計(jì)電路板及示波器測試的波形</p><p> 采用型號(hào)為固緯GOS-620(20MHz)的示波器,測試結(jié)果如圖所示。</p><p><b> 正弦波:</b></p><p><b> 鋸齒波:</b></p><p><b> 三角波:</b></p
74、><p><b> 方波:</b></p><p><b> 六、致謝詞</b></p><p> 畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成和論文的完成要感謝很多人。</p><p> 首先要感謝學(xué)校給我提提供了做這個(gè)系統(tǒng)的機(jī)會(huì),感謝學(xué)校的各位領(lǐng)導(dǎo)和老師一直以來對我的教導(dǎo)和幫助。</p><p>
75、 感謝指導(dǎo)老師,給我進(jìn)行了很多的輔導(dǎo),不僅在技術(shù)上給了我很大幫助,也在系統(tǒng)需求和設(shè)計(jì)方面給予了我很大幫助。老師的諄諄教導(dǎo),使我受益匪淺。</p><p> 感謝學(xué)校其他老師和同學(xué)給予的幫助和支持。</p><p> 經(jīng)過近半年的鍛煉和學(xué)習(xí),我們學(xué)到了許多書本上沒有的知識(shí),從方案的論證、課題的選擇、電路原理,到電路上元器件的焊接、電路的調(diào)試,程序的編寫,調(diào)試下載,一步步,我們收獲很大。
76、在設(shè)計(jì)中,我們力求硬件電路簡單,充分發(fā)揮軟件靈活方面的特點(diǎn),滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。這中間,我們也遇到了許多困難,在老師的幫助下,一個(gè)個(gè)也都戰(zhàn)勝了。</p><p><b> 七、結(jié)束語</b></p><p> 經(jīng)過近半年的鍛煉和學(xué)習(xí),我們學(xué)到了許多書本上沒有的知識(shí),從方案的論證、課題的選擇、電路原理,到電路上元器件的焊接、電路的調(diào)試,程序的編寫,調(diào)試下載,一步步,我
77、們收獲很大。在設(shè)計(jì)中,我們力求硬件電路簡單,充分發(fā)揮軟件靈活方面的特點(diǎn),滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。這中間,我們也遇到了許多困難,在老師的幫助下,一個(gè)個(gè)也都戰(zhàn)勝了。感謝北京達(dá)盛科技給了我們這么好的一次機(jī)會(huì),也感謝學(xué)院和電子系給我們的支持。</p><p><b> 八、參考文獻(xiàn)</b></p><p> [1] 穆 蘭.單片微型機(jī)計(jì)算機(jī)原理及接口技術(shù)[M].北京機(jī)械工業(yè)出
78、版社</p><p> [2] 張毅剛,等.MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社</p><p> [3] 蔣智勇,等.單片微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用[M].沈陽遼寧科學(xué)技術(shù)出版社</p><p> [4] 何立民.單片及應(yīng)用文集(1)[M].北京航天航空大學(xué)出版社</p><p><b> 九、附錄</b
79、></p><p><b> 1、元件清單</b></p><p><b> 電路原理圖</b></p><p><b> 3、PCB圖</b></p><p><b> 4、程序清單</b></p><p> ;按
80、鍵KEY1:鋸齒波 按鍵KEY2:三角波 按鍵KEY3: 正弦波 </p><p> ;按鍵KEY4: 方波;</p><p> ORG 0000H</p><p> LJMP MAIN</p><p> ORG 0100H</p><p> MAIN:MOV SP,#50H</p>
81、<p> ;利用dac0832產(chǎn)生鋸齒波;</p><p> B1: MOV A,#00H</p><p> LP1:SETB P1.5</p><p> SETB P1.6</p><p> SETB P1.7</p><p> CLR P1.4</p><p&g
82、t; MOV DPTR,#4000H</p><p> MOVX @DPTR,A</p><p> CJNE A,#0F0H,MORE</p><p> JNB KEY2,B2</p><p> JNB KEY3,B3</p><p> JB KEY4,D0</p>&l
83、t;p><b> LJMP B4</b></p><p> D0: SJMP B1</p><p> MORE:INC A</p><p><b> SJMP LP1</b></p><p> ;利用dac0832產(chǎn)生三角波;</p><p> B2:
84、 MOV A,#00H</p><p> UP1:SETB P1.4</p><p> SETB P1.6</p><p> SETB P1.7</p><p> CLR P1.5</p><p> MOV DPTR,#4000H</p><p> MOVX @DPT
85、R,A</p><p><b> INC A</b></p><p><b> JNZ UP1</b></p><p> DOWN1: DEC A</p><p> MOVX @DPTR,A </p><p> JNZ DOWN1</p>&l
86、t;p> JNB KEY1,B1</p><p> JNB KEY3,B3</p><p> JB KEY4,C0</p><p><b> LJMP B4</b></p><p> C0: SJMP UP1</p><p> ;利用dac0832產(chǎn)生正弦波;<
87、;/p><p> B3: MOV R1,#00H ;取表格初值 </p><p> ;在表格里取數(shù)送到指定地址///////////////////// </p><p> LOOP1:SETB P1.4</p><p> SETB P1.5</p><p> SETB P1.7</p>
88、<p><b> CLR P1.6</b></p><p> MOV A,R1 </p><p> MOV DPTR,#SETTAB </p><p> MOVC A,@A+DPTR </p><p> MOV DPTR,#4000H </p><p> MOVX
89、@DPTR,A</p><p> INC R1;表格加一 </p><p> JNB KEY1,B1</p><p> JNB KEY2,B2</p><p> JB KEY4,E0</p><p><b> LJMP B4</b></p><p>
90、E0: AJMP LOOP1 ;循環(huán) </p><p><b> SETTAB: </b></p><p> ;正弦表格///////////////////////////////////// </p><p> DB 80H,83H,86H,89H,8DH,90H,93H,96H </p><p> D
91、B 99H,9CH,9FH,0A2H,0A5H,0A8H,0ABH,0AEH </p><p> DB 0B1H,0B4H,0B7H,0BAH,0BCH,0BFH,0C2H,0C5H </p><p> DB 0C7H,0CAH,0CCH,0CFH,0D1H, 0D4H,0D6H,0D8H </p><p> DB 0DAH,0DDH,0DFH,0E1H,0E
92、3H, 0E5H,0E7H,0E9H </p><p> DB 0EAH,0ECH,0EEH,0EFH,0F1H, 0F2H,0F4H,0F5H </p><p> DB 0F6H,0F7H,0F8H,0F9H,0FAH, 0FBH,0FCH,0FDH </p><p> DB 0FDH,0FEH,0FFH,0FFH,0FFH, 0FFH,0FFH,0FFH
93、</p><p> DB 0FFH,0FFH,0FFH,0FFH,0FFH, 0FFH,0FEH,0FDH </p><p> DB 0FDH,0FCH,0FBH,0FAH,0F9H, 0F8H,0F7H,0F6H </p><p> DB 0F5H,0F4H,0F2H,0F1H,0EFH, 0EEH,0ECH,0EAH </p><p&g
94、t; DB 0E9H,0E7H,0E5H,0E3H,0E1H, 0DEH,0DDH,0DAH </p><p> DB 0D8H,0D6H,0D4H,0D1H,0CFH, 0CCH,0CAH,0C7H </p><p> DB 0C5H,0C2H,0BFH,0BCH,0BAH, 0B7H,0B4H,0B1H </p><p> DB 0AEH,0ABH,0A
95、8H,0A5H,0A2H, 9FH, 9CH, 99H </p><p> DB 96H, 93H, 90H, 8DH, 89H, 86H, 83H, 80H </p><p> DB 80H, 7CH, 79H, 78H, 72H, 6FH, 6CH, 69H </p><p> DB 66H, 63H, 60H, 5DH, 5AH, 57H, 55H, 5
96、1H </p><p> DB 4EH, 4CH, 48H, 45H, 43H, 40H, 3DH, 3AH </p><p> DB 38H, 35H, 33H, 30H, 2EH, 2BH, 29H, 27H </p><p> DB 25H, 22H, 20H, 1EH, 1CH, 1AH, 18H, 16H </p><p>
97、 DB 15H, 13H, 11H, 10H, 0EH, 0DH, 0BH, 0AH </p><p> DB 09H, 08H, 07H, 06H, 05H, 04H, 03H, 02H </p><p> DB 02H, 01H, 00H, 00H, 00H, 00H, 00H, 00H </p><p> DB 00H, 00H, 00H, 00H, 0
98、0H, 00H, 01H, 02H </p><p> DB 02H, 03H, 04H, 05H, 06H, 07H, 08H, 09H </p><p> DB 0AH, 0BH, 0DH, 0EH, 10H, 11H, 13H, 15H </p><p> DB 16H, 18H, 1AH, 1CH, 1EH, 20H, 22H, 25H </p&
99、gt;<p> DB 27H, 29H, 2BH, 2EH, 30H, 33H, 35H, 38H </p><p> DB 3AH, 3DH, 40H, 43H, 45H, 48H, 4CH, 4EH </p><p> DB 51H, 55H, 57H, 5AH, 5DH, 60H, 63H, 66H </p><p> DB 69H, 6
100、CH, 6FH, 72H, 76H, 79H, 7CH, 80H </p><p> ;利用dac0832產(chǎn)生方波;</p><p> B4: MOV A,#00H</p><p> LP2:SETB P1.4</p><p> SETB P1.6</p><p> SETB P1.5</p>
101、;<p><b> CLR P1.7</b></p><p> MOV DPTR,#4000H</p><p> MOVX @DPTR,A</p><p> LCALL DELY</p><p> MOV A,#0FFH</p><p> MOVX @DPTR,
102、A</p><p> LCALL DELY</p><p> JB KEY1,J0</p><p><b> LJMP B1</b></p><p> J0: JB KEY2,J1</p><p><b> LJMP B2</b></p>
103、<p> J1: JB KEY3,J2</p><p><b> LJMP B3</b></p><p> J2: SJMP B4</p><p> DELY: MOV R7,#05H</p><p> DLY0: MOV R6,#00H</p><p
104、><b> nop</b></p><p> DLY1: DJNZ R6,DLY1</p><p> DJNZ R7,DLY0</p><p><b> RET</b></p><p> DELAY: MOV R4,#100</p><p>
105、DLAY0: MOV R3,#98</p><p><b> NOP</b></p><p> DLAY1: DJNZ R4,DLAY1</p><p> DJNZ R3,DLAY0</p><p><b> RET</b></p><p> KEY1
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