【正文】 ................ 32 系統(tǒng)的改善 ...................................................................... 35 結(jié) 論 ..................................................................................................... 36 謝 辭 ....................................................................................................... 37 參考文獻(xiàn) ................................................................................................. 38 附 錄 ..................................................................................................... 40 外文資料翻譯 ........................................................................................ 58 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 前 言 信號(hào)發(fā)生器是一種能產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的電子儀器，是工業(yè)生產(chǎn)和電工、電子實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常使用的電子儀器之一。 本課題 設(shè)計(jì) 所要達(dá)到的指標(biāo)要求： (1)脈沖信號(hào)頻率 到 50KHZ 可調(diào)并在液晶顯示屏指定位置顯示。單片機(jī)是實(shí)現(xiàn)各種控制策略和算法的載體。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 第 1章 可編程脈沖發(fā)生器的相關(guān)模塊 AT89C51 單片 機(jī) AT89C51 單片機(jī)的結(jié)構(gòu) AT89C51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括 CPU、存儲(chǔ)器、并行接口、串行接口、定時(shí)計(jì) /數(shù)器，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖 11所示。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，此引腳引入外部時(shí)鐘脈沖信號(hào)。 此引腳的第 2功能是 PROG 在對(duì)片內(nèi)帶有 4KB Flash ROM的 AT89C51編程寫入（固化程序）時(shí)，作為編程脈沖信號(hào)的輸入端。 在 CPU訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)， P0口分時(shí)提供低 8位地址和 8位數(shù)據(jù)的復(fù)用總線。 P3口輸出緩沖器可驅(qū)動(dòng) 4個(gè) LS型 TTL輸入。當(dāng) CPU 支持中斷屏蔽 指令 后，可將一部分或所有的中斷關(guān)斷，只有打開相應(yīng)的中斷控制位后，方可接收相應(yīng)的中斷請(qǐng)求。每當(dāng)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)輸入引腳的脈沖發(fā)生負(fù)跳變時(shí)，計(jì)數(shù)器當(dāng)前值加 1。 第 5 腳： R/W 為讀寫信號(hào)線 。雖然是 按 照固定電壓值來設(shè)計(jì)的，但是當(dāng)接入適當(dāng)?shù)耐獠?器件后，就能獲得各種不同的電壓和電流。單片機(jī)從預(yù)設(shè)置空間中取出參數(shù)指標(biāo)數(shù)據(jù)并加以處理，得到產(chǎn)生脈沖信號(hào)需要的數(shù)據(jù)，接著產(chǎn)生滿足參數(shù)指標(biāo)的脈沖信號(hào)。當(dāng) VI 由 ccV32 繼續(xù)上升， vo1保持不變。 按鍵去抖和竄鍵處理 在按下某個(gè)按鍵時(shí)，被按下按鍵的簧片會(huì)有輕微的抖動(dòng)，這種抖動(dòng)通常會(huì)持續(xù) 10ms 左右的時(shí)間。 通常推薦的初始 化過程： 延時(shí) 15ms 寫指令 38H 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 延時(shí) 5ms 寫指令 38H 延時(shí) 5ms 寫指令 38H 延時(shí) 5ms （以上都不檢測(cè)忙信號(hào)） （以下都要檢測(cè)忙信號(hào)） 寫指令 38H 寫指令 08H 關(guān)閉顯示 寫指令 01H 顯示清屏 寫指令 06H 光標(biāo)移動(dòng)設(shè)置 寫指令 0CH 顯示開 關(guān) 及光標(biāo)設(shè)置 完畢 例如第二行首字符的地址是 40H，那么是否直接寫入 40H 就可以把光標(biāo)定位在第二行首字符的位置呢？這樣是不行的，因?yàn)閷懭腼@示地址時(shí)要求最高位 D7 一直保持高電平 1，因此實(shí)際寫入的數(shù)據(jù)應(yīng)該是 01000000B（ 40H） +10000000B(80H)=11000000B(C0H)。 用 Keil 進(jìn)行編譯的時(shí)候需要根據(jù)使用的單片機(jī)的型號(hào)和 CPU 的型號(hào)選擇適合的選項(xiàng)。 要 特別注意 的是對(duì) 電源系統(tǒng) 的 檢查，以防止極性錯(cuò)誤 、 電源短路，并 且 重點(diǎn)檢查系統(tǒng)總線（數(shù)據(jù)總線 、 控制總線 和 地址總線）是否存在 與 其它信號(hào)線路 的 短路或 者 相互之間 的 短路 ， 必要時(shí) 可以使 用數(shù)字萬用表的短路測(cè)試功能，可以 大大的 縮短排 除故障的 時(shí)間。該指令通過 PUSH 壓棧指令將程序中用到的寄存器及其它資源保護(hù)起來，然后通過出棧指令按照“先進(jìn)后出”原則在中斷返回前依次恢復(fù)，避免干擾或破壞其它程序的正常執(zhí)行。 系統(tǒng)仿真 系統(tǒng)仿真圖 ，可編程脈沖信號(hào)發(fā)生器的仿真效果圖如圖 41 所示。 基于單片機(jī)構(gòu)成的可編程脈沖信號(hào)發(fā)生器能夠?qū)崿F(xiàn) 頻率、占空比和輸出脈沖個(gè)數(shù)可調(diào)的脈沖信號(hào)。 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。 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。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。 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]。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。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。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 。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)。 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)。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。 SMC 1602 與單片機(jī)的連接圖如圖 16 所示。 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。 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。 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。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。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。 (2) ALE/ PROG （ 30 腳）：地址鎖存允許信號(hào)。 (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。 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。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)。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。 改良波形，使其滿足系統(tǒng)的要求。 ，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 。正常操作及對(duì) Flash ROM編程和驗(yàn)證時(shí)接 +5V電源。 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)。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。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。 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。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 。 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）。 3 腳：輸出。在非編碼鍵盤中，采用行掃描法來掃描識(shí)別按下的鍵。 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。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。圖 33 是 1602 的內(nèi)部顯示地址圖。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。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。} count++。也是采用斷點(diǎn)法，將斷點(diǎn)設(shè)置在需要查看的位置。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。 在 論文即將完成之際，我的心情久久無法平靜。 通過在 Keil uVision4 軟件上進(jìn)行單步調(diào)試，發(fā)現(xiàn)在 40KHZ～ 50KHZ頻率段的失真現(xiàn)象主要是由在對(duì)定時(shí)器賦初值時(shí)忽略了程序指令運(yùn)行的時(shí)間造成的。一般分兩種情形： (1)看是否正常觸發(fā)中斷。 EX0 = 1。 經(jīng) Keil 軟件運(yùn)行檢驗(yàn) ,程序在語法、表識(shí)、邏輯方面沒有錯(cuò)誤 ,能滿足設(shè)計(jì)要求。pl[0]及參數(shù)位數(shù) n 到緩沖區(qū) Pl[0]是否等于‘ 0’‘ 參數(shù)是否處 理完畢 進(jìn)行整數(shù)處理 結(jié)果賦給 PL_value 參數(shù)地址 i 加 1 Pl[i]是否等于‘ k’ 【】 參數(shù) PL_value 擴(kuò)大 1000 倍 返回參數(shù) PL_value 返回 Pl[0]是否等于‘ 0’ 進(jìn)行小數(shù)處理 結(jié)果賦給 PL_value 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 脈沖信號(hào)生成子程序流程圖 N Y N Y N Y 圖 38 脈沖信號(hào)生成子程序流程圖 見附錄Ⅱ。 與 HD44780 相兼容，芯片時(shí)序表如下： 表 33 操作時(shí)序表 讀狀態(tài) 輸入 RS=L， R/W=H， E=H 輸出 D0— D7=狀態(tài)字 寫指令 輸入 RS=L， R/W=L， D0— D7=指令 碼 ， E=高脈沖 輸出 無 讀數(shù)據(jù) 輸入 RS=H， R/W=H， E=H 輸出 D0— D7=數(shù)據(jù) 寫數(shù)據(jù) 輸入 RS=H， R/W=L， D0— D7=數(shù)據(jù)， E=高脈沖 輸出 無 1602 液晶模塊控制指令見附錄Ⅰ。通過 4*4 矩陣非編碼鍵盤將脈沖信號(hào)參數(shù)頻率、個(gè)數(shù)、占空比送入 AT89C51 單片機(jī) ,單片機(jī)調(diào)用數(shù)值處理子程序進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，再調(diào)用液晶屏驅(qū)動(dòng)子程序驅(qū)動(dòng)液晶屏在制定的 位置顯示脈沖信號(hào)相關(guān)的參數(shù)；根據(jù)不同的控制策