【正文】 高的脈沖信號(hào)或者輸出雙窄脈沖信號(hào)，可以采用硬件中帶 PWM 功能的 ATMega128 單片機(jī)為控制單元，并對(duì)該可編程脈沖信號(hào)器軟件系統(tǒng)改進(jìn)來實(shí)現(xiàn) 。 在 論文即將完成之際，我的心情久久無法平靜。孫老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的各個(gè)階段，從選擇課題到查閱資料，方案可行的確定和論文綱領(lǐng)細(xì)節(jié)的修改，中期檢查，到后期詳細(xì)設(shè)計(jì)整個(gè)過程中給予了我悉心的指導(dǎo)。在 MCS51 系列單片機(jī)的選擇上是選擇內(nèi)部具有 4KB 字節(jié)的閃爍存儲(chǔ)器的 AT89C51 還是選擇內(nèi)部具有 8KB 字節(jié)的閃爍存儲(chǔ)器的 AT89C2051 也讓我困惑不已。仿真效果圖如圖 45 所示。也是采用斷點(diǎn)法，將斷點(diǎn)設(shè)置在需要查看的位置。為了設(shè)計(jì) 正確的中斷子程序，必須十分清楚地了解兩種方式的差異。} count++。 在通電 以 前，一定要檢查電源電壓的極性 和 幅值，否則 極 容易造成集成塊 的 損壞。此 類故障 常常因?yàn)?設(shè)計(jì) 以及 加工制板過程中 的 工藝性錯(cuò)誤造成的。 在編譯過程中的錯(cuò)誤提示一般是語法錯(cuò)誤，標(biāo)識(shí)錯(cuò)誤等。機(jī)器匯編是指通過匯編軟件把源程序轉(zhuǎn)換成機(jī)器碼的編譯方法。在定時(shí)中斷中先停止記時(shí)，接著取 反 然后重裝定時(shí)初值，并開啟定時(shí) ，為下一次時(shí)作好準(zhǔn)備，接著返回定時(shí)中斷并 等待下一個(gè)定時(shí)中斷申請(qǐng)的提出。圖 33 是 1602 的內(nèi)部顯示地址圖。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 液晶屏 顯示的程序設(shè)計(jì) 硬件電路圖中，在液晶屏 SMC1602 在指定位置進(jìn)行脈沖信號(hào)指標(biāo)關(guān)鍵字頻率、占空比和個(gè)數(shù)的顯示。采用非編碼式鍵盤， CPU 必須對(duì)所有按鍵進(jìn)行監(jiān)視，一旦發(fā)現(xiàn)有鍵下， CPU 應(yīng)通過程序加以識(shí)別，并轉(zhuǎn)入相應(yīng)的處理程序，錄入相應(yīng)的字符，字符對(duì)應(yīng)關(guān)系如表 31 所示： 表 31 字符對(duì)應(yīng)關(guān)系表 0x0e(1 列 ) 0x0d(2 列 ) 0x0b(3 列 ) 0x07(4 列 ) 0xe0(1 行 ) 1 4 7 0xd0(2 行 ) 2 5 8 * 0xb0(3 行 ) 3 6 9 k 0x70(4 行 ) 0 . % 判斷按鍵是否按下 CPU 監(jiān)視鍵盤中按鍵是否按下的原理很簡(jiǎn)單。此外，當(dāng)施密特觸發(fā)器輸入端為低電平時(shí)，輸出端為高電平；當(dāng)施密特觸發(fā)器輸入 端為高電平時(shí)，輸出端為低電平，這樣當(dāng)輸出占空比較大的脈沖信號(hào)時(shí)就能有效的減少單片機(jī)的能耗，延長(zhǎng)單片機(jī)的使用壽命。 施密特觸發(fā)器，具有回差電壓特性，能將邊沿變化緩慢的電壓波形整形為 邊沿陡峭的矩形脈沖。 圖 25 脈沖信號(hào)輸出電路圖 按上述方式依次輸入三組數(shù)據(jù)并求出各位數(shù)的鍵值，并且調(diào)用液晶屏顯示驅(qū)動(dòng)子程序，在液晶屏指定位置顯示脈沖信號(hào)頻率、占空比、脈沖個(gè)數(shù)信息。在非編碼鍵盤中，采用行掃描法來掃描識(shí)別按下的鍵。所謂全編碼鍵盤，是每一個(gè)按鍵，通過全編碼電路產(chǎn)生唯一對(duì)應(yīng)的編碼信息。 3腳：輸出。 15 腳 為 背光正極， 16 腳 為 背光負(fù)極。 接地電源時(shí) ， 對(duì)比度 是 最高 的； 接正電源時(shí) ， 對(duì)比度 是 最 低的 （對(duì)比度 太高 時(shí) ， 會(huì)產(chǎn)生 “ 鬼影 ”現(xiàn)象 ， 這 時(shí)對(duì)比度可以 用 一個(gè) 10K 的電位器 進(jìn)行 調(diào)整）。 用 LCD 顯示一個(gè)字符時(shí)比較復(fù)雜，因?yàn)橐粋€(gè)字符由 6 8 或 8 8 點(diǎn)陣組成，既要找到和顯示屏幕上某幾個(gè)位置相對(duì)應(yīng)的顯示 RAM 區(qū)的 8 字節(jié)，又要使每字節(jié)的不同位為“ 1”，其它的為“ 0”，為“ 1”的點(diǎn)亮，為“ 0”的不亮，來組成這個(gè)特定的字符。程序開始 運(yùn)行 時(shí) ， 需 要 對(duì) TL0、 TH0、 TL1和 TH1進(jìn)行初始化編程， 來 定義它們的工作方式和 設(shè)置定時(shí)器 T0和 T1的計(jì)數(shù) 初值 。在計(jì)算機(jī)控制中，實(shí)現(xiàn)定時(shí)功能一般可采用軟件定時(shí)、非編程的硬件定時(shí)和可編程硬件定時(shí)三種方法。 MCS51中斷系統(tǒng) 5 個(gè)中斷請(qǐng)求源分別如下： （ 1） INT0：外部中斷請(qǐng)求 0，由 INT0 引腳輸入，中斷請(qǐng)求標(biāo)志為 IE0； （ 2） INT1：外部中斷請(qǐng)求 1，由 INT1 引腳輸入，中斷請(qǐng)求標(biāo)志為 IE1； （ 3） T0：定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0 的溢出中斷請(qǐng)求，中斷請(qǐng)求標(biāo)志為 TF0； （ 4） T1：定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 1 的溢出中斷請(qǐng)求，中斷請(qǐng)求標(biāo)志為 TF1； （ 5） TXD/RXD:串行口的中斷請(qǐng)求，中斷請(qǐng) 求標(biāo)志為 TI 或 RI。 P3口第二功能如上頁表11所示。在訪問 8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P2口引腳上的內(nèi)容，在整個(gè)訪問周期不會(huì)發(fā)生改變。 P1口的輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4個(gè)LS型 TTL輸入。作為輸入端口使用時(shí)，要先對(duì)端口寫全“ 1”，這就是準(zhǔn)雙向口的含義。 想要檢查一個(gè) AT89C51小系統(tǒng)上電后 CPU是否能夠正常工作，可以用示波器查看 PSEN 端口是否 有脈沖信號(hào)輸出。 ALE信號(hào)也可以用作對(duì)外輸出的時(shí)鐘或定時(shí)信號(hào)。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，在此引腳 上出現(xiàn)連續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平，就可以使單片機(jī)完成復(fù)位。正常操作及對(duì) Flash ROM編程和驗(yàn)證時(shí)接 +5V電源。 T0 T1 內(nèi)部總線 P0 P1 P2 P3 TXD RXD INT0 INT1 圖 11 AT89C51 單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 EOM RAM 計(jì)數(shù) /定時(shí) 器 中斷系統(tǒng) 串行 接口 并行接口 CPU 時(shí)鐘電路 STR 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 (5)兩個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，其中每一個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器可以設(shè)置成為計(jì)數(shù)方式用來對(duì)外部事件計(jì)數(shù)，也可以設(shè)置成為定時(shí)方式并且可以根據(jù)定時(shí)或計(jì)數(shù)的結(jié)果去控制計(jì)算機(jī)。 ，從網(wǎng)上那個(gè)下載單片機(jī)應(yīng)用實(shí)例，在 PROTEUS 軟件上進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，熟悉硬件開發(fā)環(huán)境，掌握電氣原理圖繪制的基本原理，對(duì)程序設(shè)計(jì)過程有更深層次的了解 。 以 單片機(jī) 為核心，以矩 陣鍵盤為輸入設(shè)備，以液晶顯示屏為顯示設(shè)備 產(chǎn)生脈沖信號(hào)的硬件 原理 電路 圖 。 改良波形，使其滿足系統(tǒng)的要求。 脈沖 信號(hào)發(fā)生器作為一種常見的應(yīng)用電子儀器設(shè)備，一般可以完全由硬件電路搭 建 而成，如采用 555振蕩電路發(fā)生方波的電路 即 是可 行 的 方法 之一， 而 不依靠單片機(jī) 來實(shí)現(xiàn) 。通過程序設(shè)計(jì)，使單片 機(jī)每次發(fā)出信號(hào)后等到重置信號(hào)進(jìn)行下一次脈沖信號(hào)的輸出，有效的提高了單片機(jī)的使用效率。 本課題設(shè)計(jì)利 用單片機(jī)技術(shù)，通過相應(yīng)的軟件編程和較簡(jiǎn)易的外圍硬件電路來實(shí)現(xiàn)，其產(chǎn)生的脈沖信號(hào)干擾小，輸出穩(wěn)定，可靠性高，人機(jī)界面友好，操作簡(jiǎn)單方便，成本低，攜帶方便，擴(kuò)展性強(qiáng)。但 是這種電路存在波形質(zhì)量差，控制難 度大 ，調(diào)整 范圍小，電路 結(jié)構(gòu) 復(fù)雜 以及 體積大等缺點(diǎn)。只要對(duì)電路稍加修改，調(diào)整程序，即可完成功能 的 升級(jí)。 3．畫出相應(yīng)的軟件流程圖，并寫出 鍵盤驅(qū)動(dòng)、液晶顯示屏驅(qū)動(dòng)以及產(chǎn)生頻率、個(gè)數(shù)、占空比可以調(diào)整的 C 語言源 程序。 C 語言程序設(shè)計(jì)相關(guān)的資料，主要研究程序設(shè)計(jì)的基本方法，掌握 C 語言中基本指令的使用方法，認(rèn)識(shí)程序設(shè)計(jì)過程中關(guān)鍵指令使用時(shí)的注意事項(xiàng)，熟悉程序開發(fā)設(shè)計(jì)的過程。 (6)五個(gè)中斷源，具有兩個(gè)優(yōu)先級(jí) 別的中斷嵌套結(jié)構(gòu) ,兩個(gè)外部中斷源INTO 和 INT1 ，三個(gè)內(nèi)部中斷源即兩個(gè)定時(shí)計(jì)數(shù)中斷和一個(gè)串行口中斷。 圖 12 AT89C51管腳圖 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 2. 外接晶體引腳 XTAL1和 XTAL2 (1) XTAL1（ 19 腳）：接外部晶體和微調(diào)電容的一端。 (2) ALE/ PROG （ 30 腳）：地址鎖存允許信號(hào)。需注意的是，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，都將跳過一個(gè) ALE脈沖。如果有，說明其基本上能夠正常工作；否則，說明其不能正常工作。當(dāng)作為輸出端口用時(shí)，每位 能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8個(gè) TTL負(fù)載。對(duì)端口寫“ 1”，通過內(nèi)部上拉電 阻把端口拉升到高電平，此時(shí)可以作為輸入端口使用。 Flash編程或程序校驗(yàn)期間， P2也可以可接收高位地址和一些控制信號(hào)。 AT89C51 單片機(jī)的中斷系統(tǒng) 單片機(jī)在某一時(shí)刻只能處理一個(gè)任務(wù)，當(dāng)多個(gè)任務(wù)同時(shí)要求單片機(jī)處理時(shí)，這一要求應(yīng)該怎么實(shí)現(xiàn)呢？通過中斷系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)任務(wù)的資源共享。 各中斷源服務(wù)程序入口地址是固定的，如下： 中斷源 入口地址 外部中斷 00003H 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T0000BH 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 外部中斷 10013H 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T1001BH 串行口中斷 0023H 可以用關(guān)中斷指令“ CLR EA”來屏蔽所有的中斷請(qǐng)求，也可以用開中斷指令“ SET EA”來允許 CPU 接收中斷請(qǐng)求，每一個(gè)中斷另有所指可以用編程獨(dú)立地控制為允許中斷或關(guān)中斷狀態(tài)，每一個(gè)中斷源的中斷級(jí)別均可用編程進(jìn)行設(shè)置。 可編程定時(shí)器可以通過軟件來對(duì)定時(shí)時(shí)間進(jìn)行修改，但定時(shí)是通過硬件來完成，以中斷的方式通知 CPU。 微處理器 （ CPU） TH1 TL1 TH0 TL0 TCON TMOD 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 （ 1）計(jì)數(shù)器工作模式 計(jì)數(shù)功能是對(duì)外來脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。 圖 15 SMC 1602 管腳圖 但對(duì)于內(nèi)帶字符發(fā)生器的控制器而說，顯示字符就簡(jiǎn)單多了，可以使控制器工作在文本方式，根據(jù)在 LCD 上開始顯示的行列號(hào)以及每行的列數(shù)洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 找到顯示 RAM 相對(duì)應(yīng)的地址，設(shè)立光標(biāo) ，在此位置送上該字符對(duì)應(yīng)的代碼即可。 第 4 腳： RS 為寄存器選擇 端。 SMC 1602 與單片機(jī)的連接圖如圖 16 所示。 由于內(nèi)部電流的限制，以及過熱保護(hù)和安全工作區(qū)的保護(hù)，使它基本上不會(huì)損壞。這種全編碼鍵盤響應(yīng)速度快，但是以復(fù)雜的硬件電路為代價(jià)的，而且其復(fù)雜性隨著按鍵數(shù)的增加而大大增加，價(jià)格貴。行掃描法的基本原理是，先有程序逐行 對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描，再通過檢測(cè)列的狀態(tài)來確定按鍵的行列位置。 然后，調(diào)用脈沖生成子程序產(chǎn)生滿足指標(biāo)參數(shù)的脈沖信號(hào)。 1265V CC R DO555 3Ov7vvI2I1vIC8 412IvCCV V CC 2RttvIOv 123CCVCC1V3(a)電路圖 (b)波形圖v 圖 26 555 定時(shí)器構(gòu)成的施密特觸發(fā)器 （ 1） VI =0V 時(shí)， vo1輸出高電平。如果要頻繁的輸出小占空比的脈沖信號(hào)，可以通過改變輸出端口的預(yù)置值來實(shí)現(xiàn)。 CPU 只要讀取 P1 口的值就可以判斷按鍵是否按下。脈沖信號(hào)指標(biāo)關(guān)鍵字頻率、占空比和個(gè)數(shù)通過矩陣鍵盤送到單片機(jī)后，單片機(jī)調(diào)用數(shù)值處理子函數(shù)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，進(jìn)而調(diào)用液晶屏顯示驅(qū)動(dòng)子程序，計(jì)算預(yù)顯示的位置并在對(duì)應(yīng)位置顯示 。 圖 33 LCD1602 內(nèi)部顯示地址圖 1602 指令集 1602 通過 D0D7 的 8 位數(shù)據(jù)端傳輸數(shù)據(jù)和指令。這樣周而復(fù)始地取反 就可以在 引腳上得到脈沖信號(hào)了。 Keil 提供的集成開發(fā)環(huán)境 uVision4 它包括 C 語言編譯器，宏匯編，連接器，庫管理以及一個(gè)功能很強(qiáng)大的仿真調(diào)試器。單片機(jī)有固定的指令語言，錯(cuò)誤的語句不能被執(zhí)行，編譯時(shí)會(huì)提示出錯(cuò)誤的地方，可根據(jù)提示找到錯(cuò)誤的地方進(jìn)行 改正。主要包括短路 、開路 、 錯(cuò)線 。 在 加電 以 后 還要 檢查各插件引腳 上 的電位，一般先 要 檢查 VCC 與 GND 之間 的 電位， 如果 在 5V～ 之間屬 于 正常 ；如果 有高壓，聯(lián)機(jī)仿真器調(diào)試 的 時(shí) 候 ，將會(huì) 造成 仿真器 的 損壞等，有時(shí) 還 會(huì)造成 應(yīng)用系統(tǒng)中集成塊 的 發(fā)熱損壞 [2]。 EX0=1。電平觸發(fā)方式的中斷標(biāo)志位單片機(jī)不會(huì)自動(dòng)清除，而邊沿觸發(fā)方式下該標(biāo)志位能自動(dòng)清除。例如設(shè)置在 PRI 標(biāo)號(hào)位置可以查看整個(gè)結(jié)果。 圖 45 40KHZ、占空比 40%仿真效果圖 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 ：頻率： 50KHZ；占空比： 50%；個(gè)數(shù)： 1000。但最讓我感到迷茫的是高頻信號(hào)和低頻信號(hào)的如何通過分頻處理產(chǎn)生，才能滿足脈沖信號(hào)性能指標(biāo)的要求。 如果問我從孫老師那里學(xué)到了什么，我應(yīng)該說從他那里領(lǐng)略了真正的學(xué)術(shù)精神。 在此，我還要感謝和我在一起度過大學(xué)生活的同學(xué)們，正是由于你們的鼓勵(lì)和幫助，才使我克服一個(gè)又一個(gè)困難，解決一個(gè)又一個(gè)難題，直至本次畢業(yè)論文最后完成。