【正文】 開的時候。 在單片機能夠輸出完整 PWM 波形的基礎(chǔ)上加入了按鍵選擇模塊和顯示模塊，使得 PWM 波形的周期和占空比參數(shù)可以通過按鍵進行選擇，通過顯示模塊將 PWM 波形的周期、占空比和 PWM 波形輸出 時間顯示出來。以 MAX706P 看門狗電路。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。動態(tài)顯示的原理是， 各個數(shù)碼管的相同段連接在一起，共同占用 8 位段引管線；每位數(shù)碼管的陽極連在一起組成公共端。此時單片機自動輸出系統(tǒng)初始PWM 值，可以通過接在 端口的 LED 的點亮與熄滅來觀察出 PWM 輸出的高低電平。 //初始化 p1 口，全設(shè)為 0； TMOD=0x01。 void time0() interrupt 1 { TH0=(65536500)/256。通常要采取策略令單鍵按下有效，多鍵同時按下無效。 } } } } 顯示系統(tǒng)的程序設(shè)計 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。 //數(shù)碼管第四位輸出 P0=(dispcode[qg%10])|0X80。當(dāng)前能夠用于計算機仿真學(xué)習(xí)單片機的軟件也已日趨成熟。這些測試信號包括模擬信號和數(shù)字信號。仿真環(huán)節(jié)可以直接用 Proteus 軟件中的虛擬示波器直接觀察單片機輸出的 PWM 波形，通過觀察器可以直接看出輸出 PWM 波形的占空比和周期，仿真電路如下圖所示： 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 29 圖 25 示波器仿真電路圖 系統(tǒng)的硬件仿真輸出圖 設(shè)控制 PWM 輸出占空比的 P=10,控制 PWM 輸出周期的 n=20,中斷一次為500 微秒，則相應(yīng)的 PWM 輸出的 周期為 20 500=10 毫秒， PWM 占空比為 10247。在 Protues 中 調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼文件： *.HEX，可以在 PROTUES 的原理圖中看到模擬的實物運行狀態(tài)和過程。 ， Protues 還提供了一個圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號，以圖形的方式實時地顯示出來，其作用與示波器相似，但功能更多。而T1 的中斷正常與否我們再由 T0 定時中斷子程序來監(jiān)視。 P2=0xfb。amp。同時對 PWM 輸出時間進行自動計時，數(shù)碼管的五六兩位顯示出 PWM 的輸出時間。 本文設(shè)置定時器的中斷時間為 500 微秒，則每執(zhí)行一次 PWM_1 程序，時間經(jīng)過 500 微秒。在方式 0 時 M 為213 ；在方式 1時 M的值為 216；在方式 2和 3為 28 ； 算法公式： T=（ M－ TC） T 計數(shù) 或 TC=M－ T/T 計數(shù) T 計數(shù)是單片機時鐘周期ＴＣＬＫ的 12 倍；ＴＣ為定時初值 如單片機的主脈沖頻率為ＴＣＬＫ 12ＭＨＺ ，經(jīng)過１２分頻 方式０ TMAX＝ 213 １微秒＝ 毫秒 方式１ TMAX＝ 216 １微秒＝ 毫秒 顯然１秒鐘已經(jīng)超過了計數(shù)器的最大定時間，所以我們只有采用定時器和軟件相結(jié)合的辦法才能解決這個問題． 實現(xiàn)１秒的方法： 我們采用在主程序中設(shè)定一個初值為 50 的軟件計數(shù)器和使 T0 定時 500微秒。當(dāng)按鍵 K3 按下的時候， 端口檢測到有高電平，占空比就會逐漸的減小，此時數(shù)碼管的三四兩位隨之變化。所以如果想讓數(shù)碼管顯示數(shù)字 0，那么共陰數(shù)碼管的字符編碼為 00111111， 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 17 即 0x3f；共陽數(shù)碼管的字符編碼為 11000000，即 0xc0。 本文采用獨立按鍵就能完成設(shè)計的要求，通過檢測有無按鍵按下，按鍵的閉合與否，放應(yīng)在電壓上就是呈現(xiàn)出 高電平或低電平，通過檢測高低電平的狀態(tài)就可以確認(rèn)按鍵的按下與否。復(fù)位操作有上電自動復(fù)位、按鍵復(fù)位和外部脈沖復(fù)位 3 種方法，本設(shè)計中采用手動按鍵復(fù)位的電路，如下圖所示： 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 13 圖 14按 鍵復(fù)位電路 單片機的最小系統(tǒng)包括 CPU、復(fù)位電路和時鐘電路，一個完整的單片機最小系統(tǒng)就已經(jīng)能夠正確的輸出 PWM 波形，在最小系統(tǒng)的電路基礎(chǔ)上加入看門狗電路、按鍵選擇電路和顯示電路，完成擴展功能，單片機的最小系統(tǒng)原理圖如下所示： 圖 15 單片機最小系統(tǒng)原理圖 看門狗電路設(shè)計 在由單片機構(gòu)成的系統(tǒng)中，由于單片機的工作有可能會受到來自外界電磁場的干擾，造成程序的跑飛，從而陷入死循環(huán)，程序的正常運行被打斷，由單片機控制的系統(tǒng)便無法繼續(xù)工作，這樣會造成整個系統(tǒng)陷入停滯狀態(tài)，發(fā)生不可預(yù)料的后果。由此在交流傳動及至其它能量變換系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。 如圖所示， PWM 是一種對模擬信號電平進行數(shù)字編碼的方法。 P1口能驅(qū)動為 4 個 LSTTL 門。① EA功能：正常工作時， EA 為內(nèi)外 ROM 選擇端。使用內(nèi)部振蕩電路時外接石英晶體。其 基本組成如下圖所示： 2 個 1 6 位 定 時 器 /計 數(shù) 器數(shù) 據(jù) 存 儲 器2 5 6 B程 序 存 儲 器4 K B R O M振 蕩 器 及 時 序O S C振 蕩 器 及 時 序O S C6 4 K 總 線 擴 展控 制 器可 編 程 I / O可 編 程 全 雙 工串 行 口并 行 口 串 行 通 信控 制外 部 時 鐘 源中 斷外 部 事 件 計 數(shù) 器圖 2 AT89C51單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 中央處理器 CPU：它是單片機的核心，完成運算和控制功能。是 臺灣 義隆公司的產(chǎn)品，有很大一部分與 PIC 8 位單片機兼容，且相兼容產(chǎn)品的資源相對比 PIC 的多，價格便宜，有很多系列可選，但抗干擾較差。用單片機可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 。更不用說自動控制領(lǐng)域的機器人、智能儀表、醫(yī)療器械以及各種智能機械了。本畢業(yè)論文的知識產(chǎn)權(quán)歸屬于培養(yǎng)單位。為了防止 單片機的工作受到來自外界電磁場的干擾，造成程序的跑飛而陷入死循環(huán) 的現(xiàn)象，在完成以上設(shè)計的基礎(chǔ)上加入了看門狗電路，使得單片機能夠穩(wěn)定地輸出 PWM 波形。將當(dāng)下較為熱門的單片機與脈沖寬度調(diào)制（ PWM）相結(jié)合，具有一定的研究意義與應(yīng)用價值?，F(xiàn)代的單片機普遍具備 通信接口 ，可以很方便地與計算機進行數(shù)據(jù)通信，為在計算機網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上都實現(xiàn)了單片機智能控制。 單片機。 并行 I/O 口： AT89C51 芯片內(nèi)部有 4 個 8 位的 I/O 口（ P0， P1， P2， P3），以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入輸出。當(dāng) ALE 信號有效時， P0 口傳送的是低 8位地址信號； ALE 信號無效時， P0 口傳送的是 8位數(shù)據(jù)信號。② Vpp功能：片內(nèi)有 EPROM 的芯片，在 EPROM 編程期間，此引腳用于施加編程電源Vpp。 P2 口的位結(jié)構(gòu)如圖 26 所示 ，引腳上拉電阻同 P1 口。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用 PWM 進行編碼。 89 C 51單片機系統(tǒng)時鐘電路復(fù)位電路看門狗電路顯示模塊電源電路按鍵選擇 圖 10系統(tǒng)硬件設(shè)計框圖 電源電路設(shè)計 電子產(chǎn)品中，常見的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的 7805 系列。該電路具有手動復(fù)位、看門狗、電壓監(jiān)視功能。當(dāng)按鍵 K3按下的時候， 端口檢測到有高電平， PWM周期就會逐 漸的減小。利用人眼的視覺暫留性，依次給出各個數(shù)碼管公共端加有效信號，在此同時給出該數(shù)碼管加有效的數(shù)據(jù)信號，當(dāng)全段掃描速度大于視覺暫留速度時，顯示就會清晰顯示出來。 此時六位數(shù)碼管的第五六兩位開始實現(xiàn)計時功能，一分鐘時間結(jié)束后如果沒有按鍵按下，則 PWM 波形的周期自動增加。 //time0 為定時器，工作方式 1； TH0=(65536500)/256。 TL0=(65536500)%256。處理連擊。通常的數(shù)碼管又分為 8 段，分別為 A、 B、 C、 D、 E、 F、 G、 DP，其中 DP 是小數(shù)點位段。 //顯示占空比的個位 delay(4)。 Proteus 軟件 Protues軟件是英國 Labcenter electronics公司出版的 EDA工具軟件。 中國礦業(yè)大學(xué) 2021 屆本科生畢業(yè)設(shè)計 28 uVision 軟件 Keil uVision 是 美國 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機 C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。 20=50%，如下圖所示，一二兩位顯示 PWM 波形周期為 10ms，三四兩位顯示占空比為 50%，此時 PWM 的輸出波形已經(jīng)有了 59 秒鐘。 在 PROTUES 繪制好原理圖后， 可以在 Keil uVision 中輸入控制單片機運行的代碼，對輸入的代碼進行編譯生成 *.HEX 文件。理論上同一種儀器可以在一個電路中隨意的調(diào)用。在這里 T1的定時時間要設(shè)的大于主程序的運行時間，給主程序留有一定的的余量。 //顯示周期的個位 delay(4)。 //延遲 50ms if(b=1000) { if(P1_3==1amp。當(dāng)按鍵 K3 按下的時候， 端口檢測到有高電平， PWM 周期就會逐漸的減小，此時數(shù)碼管的三四兩位數(shù)值隨之變化。 ② ：設(shè)置 PWM定時器比較值，該參數(shù)決定 PWM 波形的占空比。因此，我們可以把計數(shù)器記滿為零所需的計數(shù)值設(shè)定為 C 和計數(shù)初值設(shè)定為 TC 可得到如下計算通式： TC=M－ C 式中， M 為計數(shù)器模值，該值和計數(shù)器工作方式有關(guān)。相應(yīng)的。 A1f2g3e4d5A6c8DP7b9a10 bacdefgp共陰極 bacdefgp共陽極 圖 18 數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 數(shù)碼管的一般顯示方式 數(shù)碼管的 8 段，對應(yīng)一個字節(jié)的 8位， a 對應(yīng)最低位， dp 對應(yīng)最高位。矩陣鍵盤與獨立鍵盤有很大的區(qū)別，首先在硬件電路上它比獨立鍵盤復(fù)雜的多，而且在程序算法上比它要繁瑣，但它在節(jié)省端口資源上有很大的優(yōu)勢，因此它更適合多按鍵電路。 單片機復(fù)位的方法很簡單，只要在 RST 引腳上加一個持續(xù)時間為 24 個振蕩周期（即兩個機器周期）的高電平就可以了。 由于 PWM 可以同時實現(xiàn)變頻變壓反抑制諧波的特點。 脈沖寬度調(diào)制 (PWM)概述 脈沖寬度調(diào)制 (PWM)，是英文 “Pulse Width Modulation” 的縮寫，簡稱脈寬調(diào)制，是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。位結(jié)構(gòu)如圖 25 所示。 (4) EA/Vpp —— 內(nèi)外 ROM 選擇 /片內(nèi) EPROM 編程電源。 XTAL XTAL2—— 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。 AT89C51 單片機內(nèi)部結(jié)構(gòu) AT89C51 單片機由 CPU 和 8個部件組成，它們都通過片內(nèi)單一總線連接，其基本結(jié)構(gòu)依然是通用 CPU 加上外圍芯片的結(jié)構(gòu)模式，但在功能單元的控制上采用了特殊功能寄存器的集中控制方法。 單片機。 。 導(dǎo)彈 的導(dǎo)航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC 卡 ，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)， 錄像機 、 攝像機 、全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。本論文屬于原創(chuàng)。 本設(shè)計 還對 Proteus 和 Keil uVision 軟件做了相關(guān)介紹，通過 Proteus 和Keil uVision 軟件的聯(lián)調(diào)在 Keil uVision 中編寫程序，在 Proteus 軟件中對單片機輸出 PWM 系統(tǒng)做了仿真。 設(shè)計要求 1．單片機輸出 PWM 系統(tǒng)的整體方案設(shè)計。 。臺灣盛揚半導(dǎo)體的單片機，價格便宜，種類較多，但抗干擾 較差，適用于消費類產(chǎn)品。 串行口：它是用來實現(xiàn)單片機和其他設(shè)備之間的串行數(shù)據(jù)傳送。在 ALE 信號的下降沿，鎖定 P0 口傳送的內(nèi)容，即低 8 位地址信號。 對 4 個控制引腳，應(yīng)熟記起第一功能，了解其第二功能。在結(jié)構(gòu)上， P2口比 P1 口多一個輸出控制部分。 圖 8 模擬電平的 PWM數(shù)字編碼 脈沖寬度調(diào)制 (PWM)的相關(guān)概念 ：就是輸出的 PWM 中，高電平保持的時間 與 該 PWM 的時鐘周期的時間 之比 如， 一個 PWM的頻率是 1000Hz，那么它的時鐘周期就是 1ms，就是 1000us，如果高電平 t1 出現(xiàn)的時間是 800us，那么低電平 t2 的時間肯定是 200us，那么占空比 t1/T 就是 800： 1000，也就是說 PWM 的占空比就是 4： 5。顧名思義，三端 IC是指這種穩(wěn)壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。 P FM RW D 0M A X 7 0 6 P5 1