【正文】 字： 年 月 日 中國礦業(yè)大學(xué) 畢業(yè)論文答辯及綜合成績 答 辯 情 況 提 出 問 題 回 答 問 題 正 確 基本 正確 有一般性錯誤 有原則性錯誤 沒有 回答 答辯委員會評語及建議成績： 答辯委員會主任簽字： 年 月 日 學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組綜合評定成績： 學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組負(fù)責(zé)人： 年 月 日 I 摘 要 本文研究了如何 利用 AT89C51 單片機(jī)控制輸出 PWM 信號。 關(guān)鍵詞： AT89C51 單片機(jī)； PWM 信號； 計算機(jī)仿真； 看門狗程序； II ABSTRACT This paper studies how to use the AT89C51 microcontroller to control the output PWM signal. AT8951 singlechip concept and principle of the PWM signal is discussed in detail, a full analysis of the smallest singlechip system clock circuit and reset with the structure of the internal microcontroller based on the hardware circuit design, including the power to the display, buttons and other peripheral circuit design. By programming the microcontroller output PWM function, the pletion of a software design, including mode selection, timing, key program. Subject to interference from external electromagic field, in order to prevent the work of the microcontroller, causing the program to run to fly into the phenomenon of infinite loop in the design done on the basis of the watchdog circuit, the microcontroller to stabilize the output of the PWM waveform. This design also Proteus and Keil uVision, software related presentations by Proteus and the Keil uVision software, the FBI in the Keil uVision programming, simulation in Proteus software on the microcontroller output PWM system. The ultimate realization of the following features: K1 key to select the PWM waveform output on and off, through the key K2, K3, with the change to the switch SW1 on the regulatory role of the PWM waveform cycle and duty cycle parameters. Finally, the simulation in Proteus software simulation output of the PWM waveform, duty cycle and the cycle of the PWM waveform and PWM waveform output time displayed by the display module, and ultimately the successful pletion of the design. Keywords： AT89C51 microcontroller。因此，單片機(jī)的學(xué)習(xí)、 開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。 4．應(yīng)用 PROTEUS 軟件進(jìn)行仿真。例如工廠流水線的智能化管理，電梯智能化控制、各種報警系統(tǒng)，與計算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級控制系統(tǒng)等。某些專用單片機(jī)設(shè)計用于實現(xiàn)特定功能，從而在各種電路中進(jìn)行模塊化應(yīng)用，而不要求使用人員了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 單片機(jī)（ 51 單片機(jī)）。 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 4 （ SONIX）。 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器： AT89C51 芯片中共有 256 個 RAM 單元，能作為存儲器使用的只是前 128 個單元，其地址為 00H— 7FH。 振蕩電路：它外接石英 晶體和微調(diào)電容即可構(gòu)成 AT89C51 單片機(jī)產(chǎn)生時鐘脈沖序列的時鐘電路。 控制線共 有 4根，其中 3根是復(fù)用線。 80C51讀外 ROM時，沒個機(jī)器周期內(nèi) PSEN兩次有效輸出。 80C51 單片機(jī) ROM 尋址范圍為 64KB，其中4KB 在片內(nèi)， 60KB 在片外（ 80C31 芯片無內(nèi) ROM，全部在片外）。在不并行擴(kuò)展外存儲器 (包括并行擴(kuò)展 I/O口 )時 , P0 口可用作雙向 I/O 口。 P 1 . X鎖 存 器 _C PP 1 . X引 腳D讀 鎖 存 器讀 引 腳內(nèi) 部 總 線寫 鎖 存 器V C C內(nèi) 部 上 拉 電 阻 圖 5 P1位口結(jié)構(gòu) (3) P2 口 —— 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口。 P3 口驅(qū)動能力為 4 個 LSTTL 門。通過高分辨率計數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用來 對一個具體模擬信號的電平進(jìn)行編碼。 脈沖寬度調(diào)制 (PWM)的優(yōu)點 PWM 的一個優(yōu)點是從處理器到被控系統(tǒng)信號都是數(shù)字形式的，無需進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。 PWM 控制技術(shù)大致可以為為三類，正弦 PWM，優(yōu)化 PWM 及隨機(jī) PWM。 RL 為負(fù)載電阻，考慮到控制板的負(fù)載電流較大時，應(yīng)對 7805 加上散熱片。 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 14 出于對單片機(jī) 運行狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測的考慮， 保證系統(tǒng)在干擾后能自動恢復(fù)正常， ，便產(chǎn)生了一種專門用于監(jiān)測單片機(jī)程序運行狀態(tài)的芯片，俗稱“看門狗”， 看門狗定時器 (Watchdog Timer)的利用是很有價值的。 按鍵選擇電路設(shè)計 鍵盤是人與微機(jī)系統(tǒng)打交道的主要設(shè)備。 主程序中放了一個按鍵的判斷指令，當(dāng)按鍵 K1按下的時候， 端口檢測到有高電平，程序就自動的去執(zhí)行按鍵子程序處理。 數(shù)碼管的一般內(nèi)部構(gòu)造 數(shù)碼管是一種把多個 LED 顯示段集成在 一起的顯示設(shè)備。可以看出兩個編碼的各位正好相反。按如上要求本文采用了六位數(shù)碼管顯示，第一二兩位顯示 PWM 波形的周期，三四兩位顯示 PWM 波形的占空比，五六兩位顯示 PWM 波形的輸出時間。當(dāng)換向開關(guān)撥在下位檔時，按鍵 K2 按下的時候， 端口檢測到有高電平， PWM 周期就會逐漸的增大。當(dāng)換向開關(guān)撥在下位檔時，按鍵 K2 按下的時候， 端口檢測到有高電平， PWM 周期就會逐漸的增大。這樣每當(dāng) T0 到 500 微秒時 CPU 就響應(yīng)它的溢出中斷請求，進(jìn)入他的中斷服務(wù)子程序。 //中定時中斷； 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 21 TR0=1。本文設(shè)置一個控制 PWM 占空 比的變量值 p，當(dāng)中斷次數(shù) t小于 P 時，控制單片機(jī)輸出高電平；當(dāng)中斷次數(shù) t大于 P 時，控制單片機(jī)輸出低電平。 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 22 if(t=n) //控制單片機(jī)輸出 PWM周期 t=0。在程序運行的過程中，如果按鍵K1 再次按下，則 PWM 波形停止輸出。 閉 合穩(wěn) 定前 沿 抖 動 后 沿 抖 動鍵 按 下 圖 22 按鍵觸點的機(jī)械抖動 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 23 這里采用最常用的方法，即延時重復(fù)掃描方法，延時法的原理為：因為“毛刺”脈沖一般持續(xù)時間短，約為 幾毫秒，而我們按鍵的時間一般遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這個時間，所以當(dāng)單片機(jī)檢測到有按鍵動靜后再延時一段時間（這里我們?nèi)?50 毫秒）后再判斷此電平是否保持原狀態(tài)，如果是有則為有效按鍵，否則無效。P1_4==0) //確認(rèn) K2 鍵按下，消除機(jī)械抖動的影響 { p++。數(shù)碼管的 34 兩位輸出 PWM 波形的占空比，對應(yīng)的 P2端口設(shè)置為 0xfb 和 oxf7 用 q值代替。 //數(shù)碼管第三位輸出 P0=dispcode[q/10]。 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 26 P2=0xdf。這樣就夠成了一個循環(huán)， T0監(jiān)視 T1， T1監(jiān)視主程序，主程序又來監(jiān)視 T0，從而保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、 PCB 設(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計平臺 。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標(biāo)，例如極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗。 ， 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。它具有設(shè)計靈活，結(jié)果、過程的統(tǒng)一的特點 ， 可使設(shè)計時間大為縮短、耗資大為減少，也可降低工程制造的風(fēng)險。 PWM 輸出波形占空比 59%不變，令 n=50,p=30,則輸出周期為 25 毫秒，占空比為 59%的 PWM 波形仿真圖形如下所示，此時一二兩位顯示 PWM波形周期為 25ms，三 四兩位顯。 仿真電路 本文中通過在端口 連接一個 LED 來直觀的觀察 PWM 波形是否輸出，PWM 為高電平時則 LED點亮， PWM 為低電平時則 LED 熄滅。 Keil uVision 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 ，更易用戶的使用。 可提供的調(diào)試手段 Protues 提供了比較豐富的測試信號用于電路的測試。由于 PROTUES 提供了實驗室無法相比的大量的元器 件庫，提供了修改電路設(shè)計的靈活性、提供了實驗室在數(shù)量、質(zhì)量上難以相比的虛擬儀器、儀表，因而也提供了培養(yǎng)學(xué)生實踐精神、創(chuàng)造精神的平臺。因此，采用系統(tǒng)仿真是非常必要的。 //顯示時間的個位 delay(4)。 P2=0xf7。 //數(shù)碼管第一位輸出 P0=dispcode[m/10]。 //PWM 輸出時間重新計時 } else break。 換 向 開 關(guān) 檔 位P W M 值 占 空 比 逐漸 增 大P W M 值 占 空 比 逐漸 減 少P W M 周 期 逐 漸 增大P W M 周 期 逐 漸 減少初 始 化換 向 開 關(guān) 檔 位輸 出 P W M 波 形 ； 數(shù) 碼 管 顯 示 當(dāng) 前 的 P W M 占 空 比 及 周 期 ， 并 對 P W M 輸 出 時 間 進(jìn) 行 計 時K 2 鍵 是 否 真 的按 下K 3 鍵 是 否 真 的按 下延 時 5 0 毫 秒延 時 5 0 毫 秒判 斷 按 鍵 按 下K 2 鍵 按 下 且 K 3 斷開K 3 鍵 按 下 且 K 2 斷開YYYNYK 1 鍵 狀 態(tài)P W M 停 止 輸 出偶 數(shù) 次NK 1 按 鍵 狀 態(tài)奇 數(shù) 次偶 數(shù) 次奇 數(shù) 次N上 檔 位 上 檔 位下 檔 位 下 檔 位 圖 23 按鍵程序流程框圖 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 24 在這兒選取出按鍵開關(guān)的一段程序如下，在這段程序中換向開關(guān)為上檔位， K2 按鍵按下，在進(jìn)行延遲消除抖動后確定 K2 鍵按下，從而令 PWM 輸出占空比增大，并對 PWM 輸出時間重新計時。串鍵是指同時有一個以上的鍵按下，串鍵會引起 CPU 錯誤響應(yīng)。當(dāng)換向開關(guān)撥在上位檔時，按鍵 K2 按下的時候， 端口檢測到有高電平，占 空比就會逐漸的增大。