【正文】 } if(MAX==6) { for(temp=0。 disbuf[2]=disbuf[1]。 disbuf[3]=disbuf[2]。 disbuf[0]=disbuf_temp。(j=9)) { disbuf_temp=j。 ++move。N39。temp++) { disbuf[temp]=0。 for(temp=0。 break。 break。 break。 break。 break。 PORT_scan_port=0XF0。 uchar a,b,c,d。 uchar get_key_shi。 lcd1602_show()。 致謝語 本次設(shè)計(jì)過程中，遇到了不少的困難，但在和老師討論后，老師細(xì)心地指導(dǎo)，使一個(gè)個(gè)問題迎刃而解。 黎濤：基于占空比和頻率可調(diào)的脈沖信號(hào)發(fā)生器 第 16 頁 共 24 頁 6 結(jié) 論 首先通過資料和文獻(xiàn)的收集和查閱，對(duì)本設(shè)計(jì)進(jìn)行了初步的方案設(shè)計(jì)。 AVR 單片機(jī)產(chǎn)生的信號(hào)，脈沖信號(hào)占空比為 50%，幅度為 5V。下面對(duì)頻率和占空比調(diào)節(jié)進(jìn)行仿真。 黎濤：基于占空比和頻率可調(diào)的脈沖信號(hào)發(fā)生器 第 12 頁 共 24 頁 圖 42 主程序流程圖 鍵掃描程序流程圖 進(jìn)入鍵掃描后，要進(jìn)行功能選擇，本設(shè)計(jì)分為占空比、頻率和幅度調(diào)節(jié)，按下對(duì)應(yīng)的鍵則進(jìn)入相應(yīng)的設(shè)定。 根據(jù) COM1x1:0 的設(shè)定，輸出恒為高電平或低電平。比較匹配后 OC1x 中斷標(biāo)志置位。 計(jì)數(shù)器從 BOTTOM 計(jì)到 TOP，然后立即回到 BOTTOM 重新開始。 圖 34 矩陣鍵盤 圖 35 液晶顯示 x2x1x3x4y1y2y3y4R1R2C334817265U1AD60334817265U2AD603C4C6C7C9C2100uFC1+5V5V100uFC10INOUTC5C8增益調(diào)節(jié)端增益調(diào)節(jié)端黎濤：基于占空比和頻率可調(diào)的脈沖信號(hào)發(fā)生器 第 10 頁 共 24 頁 4 軟件設(shè)計(jì) 開發(fā)軟件 ICCAVR 介紹 由于本次設(shè)計(jì)使用的是 Ateml 公司 AVR 單片機(jī)，對(duì)單片機(jī)編程要用到專用編程軟件 ICCAVR。 采用集成可變?cè)鲆娣糯笃?AD603 作增益控制。通過將 8 位 RISC CPU 與系統(tǒng)內(nèi)可編程的 Flash 集成在一個(gè)芯片內(nèi)。 頻 率 調(diào) 節(jié)主 脈 沖占 空 比 調(diào) 節(jié)幅 度 控 制 整 形 輸 出L C D 顯 示矩 陣 鍵 盤A V R 單 片 機(jī) 圖 31 系統(tǒng)整體框圖 單片機(jī)最小系統(tǒng) AVR 內(nèi)核具有豐富的指令集和 32 個(gè)通用工作寄存器。 AD603 的增益控制是通過 1 腳輸入一個(gè)范圍在 +的控制電壓，這樣預(yù)置就比較方便，可以通過單片機(jī)控制數(shù)模轉(zhuǎn)換器，送入控制電壓。 AVR 單片機(jī)是 8 位的精簡指令集單片機(jī)，它采用與 51 系列單片機(jī)不一樣的內(nèi)部結(jié)構(gòu)， 51 單片機(jī)的工作頻率要晶振 12 分頻后得到，而 AVR 單片機(jī)工作頻率不需要晶振分頻，這使 AVR 單片機(jī)較 51 單片機(jī)工作頻率更高。它是作為專用集成電路領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點(diǎn) 。它不但要求輸出頻率的精確度和穩(wěn)定度高，而且要求頻帶盡可能寬，頻率合成器中，標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)是晶體振蕩器產(chǎn)生的．各種頻率信號(hào)是由數(shù)字式高頻鎖相環(huán)輸出的，寬頻帶是用下變頻的方法獲得的，而輸出頻率 的改變是利用單片機(jī)控制鎖相環(huán)的分頻比實(shí)現(xiàn)的，如圖 27 所示。此正弦波可直接用作時(shí)鐘源，在其內(nèi)部轉(zhuǎn)化為方波成為靈活的時(shí)鐘發(fā)生器。 2）上升時(shí)間 從脈沖振幅的 10%上升到 90%所經(jīng)歷的時(shí)間 rt 。然而，由于這樣的波形在脈沖電路中容易處理，通常用做理想波形。頻率、幅度和占空比能在其范圍內(nèi)步進(jìn)調(diào)節(jié)，并顯示出來。該技術(shù)尤其適用于室內(nèi)等密集多徑場所的高速無線接入和軍事通信應(yīng)用中。設(shè)計(jì)中充分利用了 AVR單片機(jī)能夠產(chǎn)生脈寬調(diào)制波（ PWM），通過設(shè)置單片機(jī)內(nèi)部的寄存器就能夠?qū)崿F(xiàn)PWM 波的頻率在 1Hz1MHz 和占空比在 1%99%范圍內(nèi)獨(dú)立調(diào)節(jié)，再結(jié)合外部幅度控制電路，就能實(shí)現(xiàn)預(yù)定的設(shè)計(jì)功能。 脈沖信號(hào)的產(chǎn)生正朝著高頻的納米級(jí)方向發(fā)展， 通過發(fā)送和接收具有納秒或納秒級(jí)以下的極窄脈沖來傳輸數(shù)據(jù)，從而具有 GHz 量級(jí)的帶 寬。 多個(gè)公司已推出系列化 DDS 產(chǎn)品，已經(jīng)有多種專用 DDS 集成芯片可以直接產(chǎn)生脈沖信號(hào)，其DDS 集成電路的工作頻率不斷提高，最高時(shí)鐘可達(dá)幾 GHz，其采用先進(jìn)的直接數(shù)字頻率合成技術(shù)，內(nèi)含可編程的 DDFS 系統(tǒng)、高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器，能實(shí)現(xiàn)全數(shù)字編程控制的頻率合成器和時(shí)鐘發(fā)生器。 ( a ) 方 波 （ b ） 階 梯 波 （ c ） 指 數(shù) 函 數(shù) 波t tt 圖 21 各種脈沖波形 脈沖波的基本概 念 在一定的時(shí)間寬度（ τ（ s））內(nèi)，一定大小的直流電壓在每 1 個(gè)周期 T（ s）內(nèi)重復(fù)出現(xiàn)的脈沖波形稱為周期性方波脈沖，或者稱為方波脈沖。 5） 占空比 占空比指的是高電平占整個(gè)脈沖波的百分比，即 D=τ/T。 上 沖下 沖 圖 25 過沖 SH黎濤：基于占空比和頻率可調(diào)的脈沖信號(hào)發(fā)生器 第 4 頁 共 24 頁 方案設(shè)計(jì) 主脈沖產(chǎn)生方案 方案一、采用專用的 DDS 集成芯片技術(shù)方案。 圖 26 AD9851方框圖 但是，專用 DDS 芯片一般只能產(chǎn)生單種波形，控制方式也比較固定，最大的缺點(diǎn)是進(jìn)行脈寬控制，測量困難，無法進(jìn)行外同步，在此不能滿足設(shè)計(jì)要求。 鎖相環(huán)具有輸出頻率范圍寬，輸出信號(hào)穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)，但本設(shè)計(jì)輸入頻率在 1Hz1MHz 之間，就要求分頻系數(shù)較大，硬件電路復(fù)雜，而且，鎖相環(huán)經(jīng)過鎖相后的脈沖信號(hào)脈寬不變，不能滿足本設(shè)計(jì)占空比可調(diào)的要求。將可編程邏輯器件當(dāng)做自己的一個(gè)外設(shè)，通過并 行總線的方式與可編程邏輯器件進(jìn)行通信，大大節(jié)約了單片機(jī)的有限資源，為今后系統(tǒng)擴(kuò)展提供了硬件支持。 INC1U/D2VH3Vss4Vw5VL6CS7Vcc8U6X9313Vos1IN2+IN3Vss4NC5OUT6Vcc7Vos8U7OP3710KR16+12V12V+5V 圖 28 數(shù)字電位器幅度調(diào)節(jié) 方案二：采用可編程的放大器 AD603 來實(shí)現(xiàn)幅度控制。 2020 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 7 頁 共 24 頁 3 硬件電路設(shè)計(jì) 整個(gè)脈沖發(fā)生器分為四個(gè)部分，由主脈沖發(fā)生器、頻率和占空比調(diào)節(jié)、幅度控制、人機(jī)接口部分組成，如圖 31 所示。片內(nèi) ISP Flash 允許程序存儲(chǔ)器通過 ISP 串行接口，或者通用編程器進(jìn)行編程，也可以通過運(yùn)行于 AVR 內(nèi)核之中的引導(dǎo)程序進(jìn)行編程。 AVR 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖如圖 32 所示。 LCD1602 液晶模塊能夠同時(shí)顯示 32 個(gè)數(shù)字或字母。下面主要對(duì)主程序設(shè)計(jì)和鍵掃描設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹。圖中柱狀的 TCNT1 表示這是單邊斜坡操作。設(shè)置 COM1x1:0 為2 可以產(chǎn)生普通的 PWM 信號(hào)；為 3 則可以產(chǎn)生反向 PWM 波形。 主程序流程圖 首先開始對(duì) AVR 單片機(jī)內(nèi)部的相關(guān)寄存器進(jìn)行初始化，使其處于初始狀態(tài)， PD4 引腳處于輸出模式，便于波形輸出。 圖 43 鍵掃描流程圖 開始 初始化內(nèi)部寄存器 設(shè)定工作模式 鍵盤掃描 液晶顯示 有鍵按下 重設(shè)寄存器 輸出波形 重設(shè)幅度 Y N 鍵掃描開始 功能選擇 占空比 頻率 幅度 占空比預(yù)置 設(shè)置 OCR1B 頻率預(yù)置 設(shè)置 OCR1A 幅度預(yù)置 數(shù)模轉(zhuǎn)換器 鍵掃描結(jié)束 2020 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 13 頁 共 24 頁 程序仿真 本設(shè)計(jì)的仿真在 PROTEUS ISIS 開發(fā)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)， Proteus 的 ISIS 是一款 Labcenter 出品的電路分析實(shí)物仿真系統(tǒng)，可仿真各種電路和 IC，并支持單片機(jī)，元件庫齊全，使用方便，是不可多得的專業(yè)的單片機(jī)軟件仿真系統(tǒng)。 圖 44 頻率和占空比調(diào)節(jié) 1 按下矩陣鍵盤的功能鍵后，重新調(diào)節(jié)頻率和占空比，輸入頻率為 100KHz，占空比為 50%，確定后，輸出波形將發(fā)生變化，如圖 45 所示。 (2) 占空比誤差 通過以上公式可以算出產(chǎn)生相應(yīng)頻率的寄存器設(shè)定值，這個(gè)值也 就是整個(gè)周期的時(shí)間，換算公式如式 。此脈沖信號(hào)發(fā)生器還可以很好的應(yīng)用于步進(jìn)電機(jī)和舵機(jī)的控制，脈沖發(fā)生器的脈沖寬度改變，可以精確控制步進(jìn)電機(jī)工作的速度，能夠很好的實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的自動(dòng)控制。s registers can be achieved within the PWM wave frequency 1Hz1MHz, and 1% 99% duty cycle within the framework of an independent regulator, and then bined with an external amplitude control circuit, can achieve the intended design features. These designs have high stability, good reliability, the hardware circuit is simple, versatile and so on. Keywords: MCU the duty cycle frequency pulse generator 2020 屆電子信息工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 19 頁 共 24 頁 附錄 程序清單 主程序