【正文】 導(dǎo)師嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度以及堅韌的探索精神將會使我終生受益。最后我選擇了內(nèi)部具有 4KB 字節(jié)的閃爍存儲器的AT89C51 單片機，選擇了低頻信號采用工作方式 1 下的定時中斷加計數(shù)器來實現(xiàn)，高頻信號采用自動賦初值的工作方式 2 下的的定時中斷功能來實現(xiàn)，雖然這樣分頻比較麻煩，但較好的滿足率各 指標(biāo)要求也讓我對脈沖信號的分頻以及單片機的定時 /計數(shù)功能和中斷系統(tǒng)詳細進行了重新學(xué)習(xí)和掌握。仿真效果圖如圖 46 所示 。如果在該處無法進入中斷，則說明此前程序隱含錯誤，斷點必須逐漸前移，一旦斷點能正常進入，則一般可以斷定斷點后的程序可能有錯誤。上面的 INT0 中斷子程序采用電平觸發(fā)方式，如果將“ CLR IE0”指令疏漏，會導(dǎo)致中斷重入錯誤 [1]。 }[8] 引用該子程序主要想討論以下兩個問題： (1)現(xiàn)場的保護與恢復(fù)。 軟件調(diào)試 初始化及中斷服務(wù)程序 include include define uint unsigned int 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 define uinc unsigned char uint count _at_ 0x7800。排除方法是首先 把 加工 好的印制 電路 板 和 原理圖 進行 認真 地 對照，看兩者是否 是 一致 的 。很多語法錯誤都是由于不夠細心造成的，比較容易找到并改正。在開發(fā)應(yīng)用軟件的過程中，編輯，編譯，匯編，連接，調(diào)試等各階段都集成在這一個編程環(huán)境中，首先用編譯器編寫源程序，然后調(diào)用編譯器進行編譯，在連接以后就可以直接運行 [15]。我們發(fā)現(xiàn)，只要改變定時初值，就 可以改變產(chǎn)生脈沖的頻率；洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 只要改變?nèi)》? 口的次數(shù)，就可以得到一定數(shù)目的脈沖輸出； 只要改變 取反的時間間隔，就可以得到不同占空比的脈 沖信號。 數(shù)據(jù)指針設(shè)置： 數(shù)據(jù)首地址為 80H，所以數(shù)據(jù)地址為 80H+地址碼 (027H， 4067H) 其他設(shè)置： 01H(顯示清屏，數(shù)據(jù)指針 =0，所有顯示 =0)； 02H(顯示回車，數(shù)據(jù)指針 =0)。 SMC 1602 液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲器（ CGROM)已經(jīng)存儲了 160個不同的點陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大 小寫、常用的符號、和日文假名等，每個字符都有 其 固定的代碼，比如的 阿拉伯?dāng)?shù) 字 “ 0” 的代碼是 00110000B（ 30H），顯示時模塊把地址 30H 中的點陣字符圖形顯示出來，我們就 可以 看到 阿拉伯?dāng)?shù)字 “ 0” 。如果沒有按鍵按下，則返回 值必為 ff；若有鍵按下，則值必因被按按鍵的接通而不等于 ff。這也正體現(xiàn)出了本課題設(shè)洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 計良好的經(jīng)濟性和可拓展性。 （ 2）當(dāng) VI 上升到 ccV32 時， Vo1輸 出低電平。然后將流程回到脈沖生成子程序的開始處，準(zhǔn)備產(chǎn)生下一個脈沖信號，這樣周而復(fù)始，直到輸出完要求個數(shù)的脈沖信號。 脈沖信號輸出電路 通過鍵盤將脈沖信號參數(shù)指標(biāo)送入到 AT89C51 單片機。所謂非編碼鍵洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 盤，是利用簡單的電路和軟件配合來 識別按鍵的位置（位置碼），然后由單片機通過軟件查表將位置碼轉(zhuǎn)換成需要的編碼信息。如果能夠提供足夠的散熱片，它們就能夠提供大于 輸出電流。 圖 16 SMC 1602 與單片機連接圖 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 第 2 章 可編 程脈沖信號發(fā)生器的硬件設(shè)計 硬件系統(tǒng)的總體設(shè)計 系統(tǒng)的總體框圖 基于 AT89C51 單片機的可編程脈沖信號發(fā)生器的系統(tǒng)框圖如圖 21 所示： 圖 21 系統(tǒng)框圖 原理闡述 可編程脈沖信號發(fā)生器以 AT89C51 單片機為核心，以矩陣鍵盤作為輸入設(shè)備，以液晶顯示屏 SMC1602 為顯示設(shè)備，通過矩陣鍵盤將脈沖信號參數(shù)頻率、個數(shù)、占空比送入 AT89C51 單片機 ,接著單片機進行數(shù)據(jù)處理，驅(qū)動液晶屏在指定的位置顯示相關(guān)的參數(shù)；根據(jù)不同的脈沖信號參數(shù)指標(biāo)采取不同的控 制策略，生成滿足指標(biāo)要求的脈沖信號。 高電平 “ 1” 時 ,選擇數(shù)據(jù)寄存器 ； 低電平 “ 0” 時 ,選擇指令寄存器。 SMC 1602A LCD 為 16*2 的液晶顯示屏，支持字母和數(shù)字的 ASCII 碼顯示，即給 LCD 送相應(yīng)數(shù)字和字母的 ASCII 碼，保證正確時序，即可顯示相應(yīng)的字符。 AT89C51 芯片 T0（ ）和 T1（ ）兩個輸入引腳，分別是這兩個計數(shù)器的計數(shù)輸入端。因此功能強，使用方便靈活。 中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 13 所示： 圖 13 AT89C51 中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 AT89C51提供了 5 個中斷源，兩個中斷優(yōu)先級控制，可實現(xiàn)兩個中斷服務(wù)嵌套。 所謂的中斷就是，當(dāng) CPU 正在處理某項 事務(wù)的時候，如果外界或者內(nèi)部發(fā)生了緊急事件，要求 CPU 暫停正在執(zhí)行的工作轉(zhuǎn)去處理這個緊急事件，待處理完后，再回到原來停止工作的地方，繼續(xù)執(zhí)行原來被中止的程序，這個過程稱作中斷。 (4) P3口（ 共 8 條引腳，即 10 17 腳）： P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I／ O端口。當(dāng) P1口用作輸入端使用時，因為存在內(nèi)部上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時該引腳會輸出一個電流（ IIL）。對端口寫全“ 1”，可以當(dāng)作高阻抗輸入端口使用。 (4) EA /VPP（ 31 腳）：外部程序存儲器地址允許輸入端 /固化編程電壓輸入端。 ALE端可以驅(qū)動（吸收或輸出電流） 8 個 LS型 TTL（低功耗甚高速 TTL）負載。當(dāng) AT89C51上電正常工作后， ALE端不斷向外輸出正脈沖信號，此信號頻率為振蕩器頻率的 1/6。在 AT89C51片內(nèi)，它是振蕩電路反相放大器的輸入端以及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端，這個放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。 (7)一個全雙工通用異步接受發(fā)送器（ URAT）串行接口，用于實現(xiàn)單片機與單片機或者單片機與其他計算機之間的串行通信。 C 語言源程序設(shè)計后，通過在 PROTEUS洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 和 KeiL uVision4 軟件上進行聯(lián)機仿真調(diào)試，發(fā)現(xiàn)電氣原理圖設(shè)計和 C 語言程序設(shè)計中存在的問題，查看問題出現(xiàn)的原因，并在此基礎(chǔ)上進行完善；通過 PROTEUS 和 KeiL uVision4 軟件上進行聯(lián)機仿真調(diào)試，查看生成的脈沖信號并與指標(biāo)要求進行對比，在 KeiL uVision4 軟件上進行單步運行找出誤差出現(xiàn)的原因，通過對程序的結(jié)構(gòu)或者所用的指令進行調(diào)整進一步完善程序，再進行聯(lián)機仿真調(diào)試，直到誤差在允許的范圍內(nèi)，通過進一步整理，完成在完成電氣原理圖設(shè)計及 C 語言源程序設(shè)計。 4．指標(biāo)要求： (1)脈沖信號頻率參數(shù)由鍵盤輸入 頻率范圍 到 50KHZ 可調(diào)并由液晶顯示屏 在指定位置 顯示。在 數(shù)字電路或系統(tǒng)中常常需要各種脈沖波形，例如時鐘脈沖、控制過程中的定時信號等。在科學(xué)研究和生產(chǎn)實踐中，如工業(yè) 生產(chǎn) 過程控制 、 生物醫(yī)學(xué) 、 地震模擬 、 機械振動等領(lǐng)域 ，也 常常 需要用到低頻信號源。關(guān)鍵的是，脈沖信號頻率 、 脈沖個數(shù)和脈沖占空比 可調(diào)節(jié)，可通過鍵盤輸入并由顯示器顯示出來。利用在工作方式 1 下的定時器和計數(shù)輸出低頻脈沖信號，以及在工作方式 2 下能夠自動重復(fù)賦初值的定時器輸出高頻脈沖信號，從而使頻率和占空比滿足指標(biāo)要求。信號發(fā)生器 的 種類 比 較多，性能 也千差萬別 ，但它們都可以產(chǎn)生不同頻率的調(diào)頻波信號、調(diào)幅波 、 正弦波，以及各種鋸齒波、三角波、方波和正負脈沖波等 信號 。 利用單片機采用程序設(shè)計方法來產(chǎn)生信號，其頻率底線很低 ， 具有線路相對簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，價格低廉，頻率穩(wěn)定度高，抗干擾能力強，用途廣泛等優(yōu)點，并且能夠?qū)Σㄐ芜M行細微調(diào)整 。 本課題 運用單片機技術(shù) 解決以下問題： 、定時 /計數(shù)等 常用 功能 ，產(chǎn)生頻率、個數(shù)、占空比可調(diào)整的脈沖信號 。 ，結(jié)合所學(xué) 51 系列單片機的基礎(chǔ)知識，用工作方式 1 下的定時加計數(shù)的方法實現(xiàn)對低頻信號指標(biāo)的控制，用自動重復(fù)賦初值的工作方式 2 下的定時器實現(xiàn)對高頻信號指標(biāo)的控制，用計數(shù)的方法實現(xiàn)對生發(fā)信號個數(shù)的控制。 (4)四個 8位并行 I/O接口 P0P3端口 ,每個接端口可用于輸入或輸出。 (2)VCC（ 40 腳）：電源端。 3. 控制信號引腳 RST、 ALE/ PROG 、 PSEN 和 EA /VPP (1) RST（ 9 腳）：復(fù)位信號輸入端，高電平有效。這樣，可以實現(xiàn)低 8位地址與數(shù)據(jù)的分離。 PSEN 端也可以驅(qū)動 8個 LS型 TTL負載。當(dāng) P0口作為輸入端口使用時，應(yīng)先向口鎖存器（地址 80H）寫入全“ 1”，此時 P0口的全部引腳懸空可當(dāng)作高阻抗輸入。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 (2) P1口（ 8條引腳，即 1 8腳） :P1是一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I／ O端口。 在訪問外部程序存儲器或 16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時， P2口送出高 8位地址數(shù)據(jù)。 在 AT89C51中， P3端口的還用于一些第二功能 [7]。 MCS51 單片機的中斷系統(tǒng)有 5 個中斷請求源，具有 2 個中斷優(yōu)先級，可實現(xiàn) 2 級中斷服務(wù)程序的嵌套。有的地方也要用到計數(shù)器對外部事件進行計數(shù)，例如自動化包裝線中對產(chǎn)品進行計數(shù)。 同時管理定時器 T0和 T1的溢出標(biāo)志等 由 特殊功能寄存器 TCON控制。 其中，鍵盤和顯示器是使用最頻繁的外 部 設(shè) 備 ，它們是構(gòu)成人機對話的一種基本方式 。 第 3 腳： V0 為液晶顯示器對比度調(diào)整端 。 第 15～ 16 腳：空腳或背燈電源。 2 腳：接。按編碼方式的不同，可以將鍵盤分為全編碼鍵盤和非全編碼鍵盤。 圖 24 非編碼鍵盤結(jié)構(gòu)圖 鍵盤上的按鍵一般排成行、列矩陣格式，每個交叉點上可接一個按鍵。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 脈沖信號輸出電路圖如圖 25 所示。 考慮到周圍電磁環(huán)境以及信號突變的輸出脈沖信號的影響，這里將得到的脈沖信號經(jīng) 555 定時器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器輸出。 正是由于施密特觸發(fā)器具有回差電壓特性，可以有效的避免因電磁環(huán)境引起的小幅度電壓突變造的脈沖信號的變化。 按鍵的作用只是使相應(yīng)接點接通或斷開，在相應(yīng)程序配合下可產(chǎn)生被按按鍵的鍵碼。 CPU在處理發(fā)生在兩個不同行上的竄鍵時，可進行一個短延時， CPU 再掃描一次 P1 口，若倆次得到數(shù)值相同 則說明確實有鍵按下，否則說明是竄鍵，CPU 也就不調(diào)用相應(yīng)的程序?qū)ζ溥M行相應(yīng)的處理 [4]。需要顯示字符時，要先輸入要顯示字符的地址，也就是告訴模塊要在哪個位置顯示字符。具體來說，脈沖信號的頻率、占空比、脈沖個數(shù)參數(shù)可以通過鍵盤輸入， 單片機調(diào)用數(shù)值處理子函數(shù)進行相關(guān)運算，計算出定時器的預(yù)置值并 啟動定時器，定時時間到了后，進入定時中斷。轉(zhuǎn)換的方法有機器轉(zhuǎn)換和人工轉(zhuǎn)換兩種，后者使用很少。如果程序太長或程序中間出現(xiàn)錯誤可以通過設(shè)置斷點檢查錯誤。 硬件調(diào)試 硬件靜態(tài)的調(diào)試 : (1)邏輯故障的排除 。 (3)電源故障 的 排除 。 if(ount=999998) {count = 0。單片機的外中斷有兩種觸發(fā)方式：低電平觸發(fā)和下跳邊沿觸發(fā)。 (2)看結(jié)果是否正常。仿真效果圖如圖 44 所示 圖 44 20KHZ、占空比 50%仿真效果圖 ：頻率： 40KHZ；占空比： 40%；個數(shù)： 5000。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 36 結(jié) 論 在畢 業(yè)設(shè)計的過程當(dāng)中曾經(jīng)讓我遇到了許多麻煩。孫 老師 多次詢問研究進程，并為我指點迷津，幫助我開拓 設(shè)計 思路，精心點撥 ， 熱忱鼓勵。從開始選擇課題到最后論文的最后完成，有很多可敬的老師、同學(xué)和朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意 !最后我還要感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母，謝謝你們 ! 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 38 參考文獻 [1] 何立民 . 單片機中級教程 原理與應(yīng)用 [M]. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社 ， 2020. [2] 房小翠 . 單片微型計算機與機電接口技術(shù) [M]. 北京： 北京國防工業(yè)出版社 ， 2020. [3] 李朝青 . 單片機原理及。 本次設(shè)計的基于單片機構(gòu)成的可編程脈沖信號器沒有任何外加任何停止功能按鍵以及沒有掉電數(shù)據(jù)存儲單元，在脈沖信號指標(biāo)參數(shù)輸入后就進行脈沖信號的輸出，不能再脈沖輸出過程中止其輸出，因此僅作為可編程那個脈沖信號發(fā)生器的理論研究之用。高頻段脈沖信號要求定時器的初值極小，就必須考慮程序指令運行的時間，不然就會出現(xiàn)以上的失真現(xiàn)象。仿真效果圖如圖 42 所示 圖 42 、占空比 10%仿真效果圖 ：頻率： 5KHZ；占空比： 20%；個數(shù)： 5000。為了查看是否正常觸發(fā)中斷，以排查相關(guān)的軟硬件系統(tǒng)是否存在錯誤，可以簡單地在中斷子程序的第一條指令設(shè) 置斷點，然后聯(lián)機全