片機(jī)課程設(shè)計(jì)---占空比可調(diào)的方波發(fā)生器(編輯修改稿)
2025-07-10 06:40 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 數(shù)值輸入，還可以應(yīng)用與設(shè)備檢測(cè)，儀器調(diào)試等場(chǎng)合。高頻穩(wěn)定的波形信號(hào)也可以用于無(wú)線電波的調(diào)頻，解調(diào)。 本次設(shè)計(jì)是以 AT89C51 為核心 設(shè)計(jì)一個(gè)占空比可調(diào)的方波發(fā)生器，通過(guò)定時(shí)器和中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出占空比可調(diào)的方波。 占 空比可調(diào)的方波發(fā)生器 4 第 2 章 總體方案論證與設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用單片機(jī) AT89C51 為 占空比可調(diào)方波發(fā)生器 的控制核心，系統(tǒng)主要包括 最小系統(tǒng) 、 LED 七段碼顯示 、 脈沖輸出方波、示波器 。 方案設(shè)計(jì)與選擇 實(shí)現(xiàn)方波發(fā)生器的方法很多，但主要有三個(gè)方案：采用單片函數(shù)發(fā)生器8038，采用鎖相式頻率合成器，采 用單片機(jī)編程 。 方案一：采用單片函數(shù)發(fā)生器 8038,8038 可同時(shí)產(chǎn)生正弦波、方波等，而且方法簡(jiǎn)單易行，用 D/A 轉(zhuǎn)換器額輸出來(lái)改變調(diào)制電壓，也可以實(shí)現(xiàn)數(shù)控調(diào)整頻率。但產(chǎn)生信號(hào)的頻率穩(wěn)定度不高。 方案二：采用鎖相式頻率合成器，利用鎖相環(huán)，將壓控振蕩器 VCO 的輸出頻率鎖定在所需頻率上，該方案性能良好，但難以達(dá)到輸出頻率覆蓋系數(shù)的要求，且電路復(fù)雜。 方案三：采用單片機(jī)編程的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，該方案可以通過(guò)編程的方法控制信號(hào)的占空比，而且在硬件電路不變的情況下，通過(guò)改變程序來(lái)實(shí)現(xiàn)占空比的變換。此外，由于通過(guò)編程的方法產(chǎn)生 的是數(shù)字信號(hào)，因此信號(hào)的精度可以做的很高。 占 空比可調(diào)的方波發(fā)生器 4 鑒于方案一的信號(hào)頻率不夠穩(wěn)定和方案二的電路復(fù)雜，頻率覆蓋系數(shù)難以達(dá)標(biāo)等缺點(diǎn)，所以決定采用方案三的設(shè)計(jì)方法。它不僅采用軟硬件結(jié)合，軟件控制硬件的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，使得信號(hào)頻率的穩(wěn)定性和精度的準(zhǔn)確性得以保證，而且他使用的幾種元器件都是常用元器件，容易得到，且價(jià)格便宜。 在此次設(shè)計(jì)中采用一個(gè) AT89C51 微處理器， 2 個(gè)按鍵，兩個(gè) LED 七段碼顯示器，一個(gè)示波器。 AT89C51 用到兩個(gè)定時(shí)器，定時(shí)器 0 和定時(shí)器 1。其中定時(shí)器 0 工作在定時(shí)方式 1 下和 結(jié)合 來(lái)進(jìn)行 占空 比 加一和減一的設(shè)定 ；定時(shí)器 1 工作在定時(shí)方式 2 下和 結(jié)合來(lái)進(jìn)行占空比加五減五的設(shè)定。兩個(gè)按鍵分別控制占空比加 1 減 1 和加 5 減 5。 設(shè)定的 占空比的 值通過(guò)連接在 P0， P2 口的兩個(gè) 七段碼 LED 顯示器 來(lái)顯示 ，占空比的比值在 1:99 至 99:1 之間。 占空比可調(diào)的方波發(fā)生器 5 總體硬件組成框圖 圖 21 總體硬件組成框圖 系統(tǒng)框圖如圖 21 所示，系統(tǒng)主要由 四 大模塊組成即 時(shí)鐘電路、 LED 顯示 、復(fù)位電路 、 按鍵電路和示波器顯示。 時(shí)鐘電路 LED 顯示 AT80C51 復(fù)位電路 按鍵電路 示波器顯示 占空比可調(diào)的方波發(fā)生器 6 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) AT89C51 芯片介紹 如圖 31 所示為 AT89C51 的芯片引腳結(jié)構(gòu)。 圖 31 AT89C51芯片引腳結(jié)構(gòu) AT89C51 單處機(jī)內(nèi)部設(shè)置兩個(gè) 16 位可編程的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T0 和 T1，它們具有計(jì)數(shù)器方式和定時(shí)器方式兩種工作方式及 4 種工作模式。在波形發(fā)生器中，將其作定時(shí)器使用，用它來(lái)精確地確定波形的兩個(gè)采樣點(diǎn)輸出之間的延遲時(shí)間。模式 1 采用的是 16 位計(jì)數(shù)器，當(dāng) T0 或 T1 被允許計(jì)數(shù)后，從初值開始加計(jì)數(shù)，最高位產(chǎn)生溢出時(shí)向 CPU 請(qǐng)求中斷 [6]。 中斷系統(tǒng)是使處理器具有對(duì)外界異步事件 的處理能力而設(shè)置的。當(dāng)中央處理器 CPU正在處理某件事的時(shí)候外界發(fā)生了緊急事件，要求 CPU暫停當(dāng)前的工作，轉(zhuǎn)而去處理這個(gè)緊急事件。在波形發(fā)生器中，只用到片內(nèi)定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器溢出時(shí)產(chǎn)生的中斷請(qǐng)求，即是在 AT89C51 輸出一個(gè)波形采樣點(diǎn)信號(hào)后，接著啟動(dòng)定時(shí)器，在定時(shí)器未產(chǎn)生中斷之前， AT89C51 等待，直到定時(shí)器計(jì)時(shí)結(jié)束，產(chǎn)生中斷請(qǐng)求， AT89C51 響應(yīng)中斷，接著輸出下一個(gè)采樣點(diǎn)信號(hào)，如此循環(huán)產(chǎn)生所需要的信號(hào)波形。 LED 顯示 電路設(shè)計(jì) 此系統(tǒng)中 LED 顯示 電路是由單片機(jī)和 LED 數(shù)碼管直接相連組成的 。如 圖32 所示。 占空比可調(diào)的方波發(fā)生器 7 圖 32 LED顯示電路 通過(guò) P0 口和 P2 口顯示相應(yīng)的數(shù)據(jù)。 由于 P0 口 的 內(nèi)部沒有上拉電阻，不能輸出高電平，故在 P0 口上串接一個(gè)排阻。 時(shí)鐘電路的 設(shè)計(jì) AT89C51 單片機(jī)有兩個(gè)引腳（ XTAL1， XTAL2）用于外接石英晶體和微調(diào)電容，從而構(gòu)成時(shí)鐘電路，其電路圖如圖 33 所示。 電容 C C2 對(duì)振蕩頻率有穩(wěn)定作用，其容量的選擇為 30pF，振蕩器選擇頻率為 6MHz 的石英晶體。 圖 33 時(shí)鐘電路 占空比可調(diào)的方波發(fā)生器 8 按鍵接口電 路 圖 34 為鍵盤接口電路的原理圖 ,。 圖 34 鍵盤接口電路 圖中 K1 與 相連，控制占空比變化步進(jìn)為 1， K2 與 相連，控制占空比變化步進(jìn)為 5。 復(fù)位電路 如圖 35 所示為復(fù)位電路。 加一個(gè)（大于兩個(gè)機(jī)器周期的）高電平使單片機(jī)復(fù)位。圖中為按鍵加上電復(fù)位電路。在復(fù)位狀態(tài)下，程序指針 PC=0000H。
畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1