【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 期和占空比參數(shù)可以通過(guò)按 鍵進(jìn)行選擇，通過(guò)顯示模塊將 PWM波形的周期、占空比和 PWM 波形輸出時(shí)間顯示出來(lái)。 圖 10 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)框圖 電源電路設(shè)計(jì) 電子產(chǎn)品中，常見(jiàn)的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的 78 系列。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。圖 11 7805 穩(wěn)壓過(guò)程 5V 電源的電路，主干線路電壓經(jīng)過(guò)變壓器后轉(zhuǎn)換為 12V 交流電，經(jīng)過(guò)整流、濾波后送入 7805 穩(wěn)壓器，輸出再次濾波得到 5V 直流電壓。 RL 為負(fù)載電阻，考慮到控制板的負(fù)載電流較大時(shí)，應(yīng)對(duì) 7805 加上散熱片。 圖 12 7805 穩(wěn) 5V 電路 單片機(jī)時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) XTAL1 和 XTAL2 為片內(nèi)震蕩電路輸入線，這兩個(gè)端子用外接石英晶體和微調(diào)電容，用來(lái)連接 89C51 定時(shí)反饋電路。石英晶體振動(dòng)后，應(yīng)能在 XTAL2 線上輸出一個(gè) 3V 左右的正弦波，使得 89C51 內(nèi)部的電路按石英晶振相同頻率自激振蕩。電容 C1 和 C2 可以幫助起振，典型值為 22uf,調(diào)節(jié)它們可以達(dá)到微調(diào) FOSC 的目的。 圖 13 單片機(jī)時(shí)鐘電路 單片機(jī)復(fù)位電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)執(zhí)行程序時(shí)總是從地址 0000H 開始的，所以在進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)必須對(duì) CPU進(jìn)行復(fù)位，也叫初始化。另 外由于程序運(yùn)行中的錯(cuò)誤或操作失誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)，為了擺脫這種狀態(tài)，也需要進(jìn)行復(fù)位。 單片機(jī)復(fù)位的方法很簡(jiǎn)單，只要在 RST 引腳上加一個(gè)持續(xù)時(shí)間為 24 個(gè)振蕩周期（即兩個(gè)機(jī)器周期）的高電平就可以了。復(fù)位操作有上電自動(dòng)復(fù)位、按鍵復(fù)位和外部脈沖復(fù)位 3 種方法，本設(shè)計(jì)中采用手動(dòng)按鍵復(fù)位的電路，如下圖所示： 圖 14 按鍵復(fù)位電路 單片機(jī)的最小系統(tǒng)包括 CPU、復(fù)位電路和時(shí)鐘電路，一個(gè)完整的單片機(jī)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(kuò)展功能，單片機(jī)的最小 系統(tǒng)原理圖如下所示： 圖 15 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖 看門狗電路設(shè)計(jì) 在由單片機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)中，由于單片機(jī)的工作有可能會(huì)受到來(lái)自外界電磁場(chǎng)的干擾，造成程序的跑飛，從而陷入死循環(huán)，程序的正常運(yùn)行被打斷，由單片機(jī)控制的系統(tǒng)便無(wú)法繼續(xù)工作，這樣會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)陷入停滯狀態(tài)，發(fā)生不可預(yù)料的后果。 出于對(duì)單片機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的考慮，保證系統(tǒng)在干擾后能自動(dòng)恢復(fù)正常，看門狗定時(shí)器 Watchdog Timer 的利用是很有價(jià)值的。 706P 看門狗電路。該電路具有手動(dòng)復(fù)位、看門狗、電壓監(jiān)視功能。 圖 16 706 看門狗電路 706 芯片看門狗工作原理： 706 的內(nèi)部看門狗定時(shí)器定時(shí)時(shí)間為 1． 6 秒，如果在 1． 6 秒內(nèi)，看門狗輸入腳 WDI 保持為規(guī)定電平 高電平或低電平 ，看門狗輸出端變?yōu)榈碗娖?,二極管 D 導(dǎo)通，使低電平加到復(fù)位端 ， 706 產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)RESET 使單片機(jī)復(fù)位，直到復(fù)位后看門狗被清零，才變?yōu)楦唠娖健．?dāng) WDI 有一個(gè)跳變沿 上升沿或下降沿 信號(hào)時(shí)，看門狗定時(shí)器被清零。將 WDI 端與單片機(jī)某 I／ 0 輸出端相連，程序只要在小于 1． 6 秒內(nèi)將該 I／ 0 端取反一次，使定時(shí)器清零而重新計(jì)數(shù)，不產(chǎn)生超時(shí)溢出，程序正常運(yùn)行當(dāng)程序“跑飛”時(shí)， 不能執(zhí)行產(chǎn)生跳變指令，到 1． 6 秒時(shí)，因超時(shí)溢出而變?yōu)榈碗娖?，產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)使單片機(jī)復(fù)位。 按鍵選擇電路設(shè)計(jì) 鍵盤是人與微機(jī)系統(tǒng)打交道的主要設(shè)備。鍵盤分編碼鍵盤和非編碼鍵盤。鍵盤上閉合鍵的識(shí)別由專用的硬件編碼器實(shí)現(xiàn)，并產(chǎn)生鍵編碼號(hào)或鍵值的稱為編碼鍵盤，如計(jì)算機(jī)鍵盤 .而靠軟件編程來(lái)識(shí)別的稱為非編碼鍵盤；在單片機(jī)組成的各種系統(tǒng)中，用的最多的是非編碼鍵盤。也有用到編碼鍵盤的。 在單片機(jī)應(yīng)用中鍵盤用的最多的形式是獨(dú)立鍵盤及矩陣鍵盤。它們各自有自己的特點(diǎn)，其中獨(dú)立鍵盤硬件電路簡(jiǎn)單，而且在程序設(shè)計(jì)上也不復(fù)雜，一般用在 對(duì)硬件電路要求不高的簡(jiǎn)單電路中。矩陣鍵盤與獨(dú)立鍵盤有很大的區(qū)別，首先在硬件電路上它比獨(dú)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(shì)，因此它更適合多按鍵電路。 本文采用獨(dú)立按鍵就能完成設(shè)計(jì)的要求，通過(guò)檢測(cè)有無(wú)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(guò)檢測(cè)高低電平的狀態(tài)就可以確認(rèn)按鍵的按下與否。 主程序中放了一個(gè)按鍵的判斷指令，當(dāng)按鍵 K1 按下的時(shí)候， 端口檢測(cè)到有高電平，程序就自動(dòng)的去執(zhí)行按鍵子程序處理。當(dāng)換向開關(guān)撥在上位檔時(shí)，按鍵 K2 按下的時(shí)候， 端口檢測(cè)到有高電平，占空比就會(huì)逐漸的增大。當(dāng)按鍵 K3 按下的時(shí)候， 端口檢測(cè)到有高電平，占空比就會(huì)逐漸的減小。當(dāng)換向開關(guān)撥在下位檔時(shí)，按鍵 K2 按下的時(shí)候， 端口檢測(cè)到有高電平， PWM 周期就會(huì)逐漸的增大。當(dāng)按鍵 K3 按下的時(shí)候， 端口檢測(cè)到有高電平， PWM 周期就會(huì)逐漸的減小。在程序的運(yùn)行過(guò)程中，如果按鍵 K1 再次按下，則 PWM 波形停止輸出，按鍵電路圖如下所示： 圖 17 按鍵設(shè)置 顯示模塊電路設(shè)計(jì) 本文要求能夠輸出 PWM 波形的占空比和周期，能夠?qū)崿F(xiàn) PWM 輸出時(shí)間的時(shí)鐘計(jì)時(shí)功能，并能 夠顯示出來(lái)。本文采用了數(shù)碼管就可以滿足設(shè)計(jì)要求，數(shù)碼管擁有結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)單，顯示方便的特點(diǎn)。用六位數(shù)碼管顯示有關(guān)參數(shù)，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(shí)間。 的一般內(nèi)部構(gòu)造 數(shù)碼管是一種把多個(gè) LED 顯示段集成在一起的顯示設(shè)備。通常的數(shù)碼管又分為 8 段，即 8 個(gè) LED 顯示段，這是為工程應(yīng)用方便如設(shè)計(jì)的，分別為 A、 B、 C、D、 E、 F、 G、 DP，其中 DP 是小數(shù)點(diǎn)位段。所謂的八段就是指數(shù)碼管里有八個(gè)小LED 發(fā)光二極管，通過(guò)控制不同的 LED 的亮滅來(lái)顯示出不同的字形 。數(shù)碼管又分為共陰極和共陽(yáng)極兩種類型，其實(shí)共陰極就是將八個(gè) LED 的陰極連在一起，讓其接地，這樣給任何一個(gè) LED 的另一端高電平，它便能點(diǎn)亮。而共陽(yáng)極就是將八個(gè)LED 的陽(yáng)極連在一起。 對(duì)于單個(gè)數(shù)碼管來(lái)說(shuō)，從它的正面看進(jìn)去，左下角那個(gè)腳為 1 腳，以逆時(shí)針?lè)较蛞来螢?1~10 腳，左上角那個(gè)腳便是 10 腳了，兩個(gè) dp 腳是連通的，這兩個(gè)都是公共腳。 圖 18 數(shù)碼管內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 的一般顯示方式 數(shù)碼管的 8 段，對(duì)應(yīng)一個(gè)字節(jié)的 8 位， a 對(duì)應(yīng)最低位， dp 對(duì)應(yīng)最高位。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，即 0x3f；共陽(yáng)數(shù)碼管的字符編碼為 11000000，即 0xc0?？梢钥闯鰞蓚€(gè)編碼的各位正好相反。 數(shù)碼管顯示方法可分為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示兩種。靜態(tài)顯示就是數(shù)碼管的 8段輸入及其公共端電平一直有效。動(dòng)態(tài)顯示的原理是，各個(gè)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(yáng)極連在一起組成公共端。利用人眼的視覺(jué)暫留性，依次給出各個(gè)數(shù)碼管公共端加有效信號(hào)，在此同時(shí)給出該數(shù)碼管加有效的數(shù)據(jù)信號(hào)，當(dāng)全段掃描速度大于視覺(jué)暫留速度時(shí)，顯示就會(huì)清晰顯示出來(lái)。 碼管 那么，實(shí)際的多位數(shù)碼管，除某一位的公共端會(huì)連接 在一起，不同位的數(shù)碼管的相同端也會(huì)連接在一起。即所有的 A 段都會(huì)連在一起，其它的段也是如此，這是實(shí)際最常用的用法。 本文要求能夠輸出 PWM 波形的占空比和周期，能夠?qū)崿F(xiàn) PWM 輸出時(shí)間的時(shí)鐘計(jì)時(shí)功能，并在數(shù)碼管上顯示出來(lái)。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(shí)間。六位數(shù)碼管連接圖如下所示。 圖 19 六位數(shù)碼管連接圖 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 本文通過(guò)按鍵 K1 啟動(dòng)程序，當(dāng)按鍵 K1 按下的時(shí)候， 端口檢測(cè)到有高電平，程序就 自動(dòng)的去執(zhí)行按鍵子程序處。此時(shí)單片機(jī)自動(dòng)輸出系統(tǒng)初始 PWM值，可以通過(guò)接在 端口的 LED 的點(diǎn)亮與熄滅來(lái)觀察出 PWM 輸出的高低電平。 此時(shí)六位數(shù)碼管的第五六兩位開始實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能，一分鐘時(shí)間結(jié)束后如果沒(méi)有按鍵按下，則 PWM 波形的周期自動(dòng)增加。當(dāng)換向開關(guān)撥在上位檔時(shí)，按鍵 K2按下的時(shí)候， 端口檢測(cè)到有高電平，占空比就會(huì)逐漸的增大。相應(yīng)的。當(dāng)按鍵 K3 按下的時(shí)候， 端口檢測(cè)到有高電平，占空比就會(huì)逐漸的減小，此時(shí)數(shù)碼管的三四兩位隨之變化。當(dāng)換向開關(guān)撥在下位檔時(shí)，按鍵 K2 按下的時(shí)候， 端口檢測(cè)到有 高電平， PWM 周期就會(huì)逐漸的增大。當(dāng)按鍵 K3 按下的時(shí)候， 端口檢測(cè)到有高電平， PWM 周期就會(huì)逐漸的減小，此時(shí)數(shù)碼管的一二兩位數(shù)值隨之變化，在程序運(yùn)行的過(guò)程中，如果按鍵 K1 再次按下，則 PWM 波形停止輸出。 系統(tǒng)的硬件電路圖如下所示： 圖 20 系統(tǒng)硬件電路圖 3 系統(tǒng)程序設(shè)計(jì) 主程序的設(shè)計(jì) 圖 21 系統(tǒng)的程序流程框圖 本文通過(guò)按鍵 K1 啟動(dòng)程序，當(dāng)按鍵 K1 按下的時(shí)候， 端口檢測(cè)到有高電平，程序就自動(dòng)的去執(zhí)行按鍵子程序處。此時(shí)單片機(jī)自動(dòng)輸出系統(tǒng)初始 PWM值，可以通過(guò)接在 端口的 LED 的點(diǎn)亮 與熄滅來(lái)觀察出 PWM 輸出的高低電平。 此時(shí)六位數(shù)碼管的第五六兩位開始實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)功能，一分鐘時(shí)間結(jié)束后如果沒(méi)有按鍵按下，則 PWM 波形的周期自動(dòng)增加。當(dāng)換向開關(guān)撥在上位檔時(shí)，按鍵 K2按下的時(shí)候， 端口檢測(cè)到有高電平，占空比就會(huì)逐漸的增大。相應(yīng)的。當(dāng)按鍵 K3 按下的時(shí)候， 端口檢測(cè)到有高電平，占空比就會(huì)逐漸的減小，此時(shí)數(shù)碼管的三四兩位隨之變化。當(dāng)換向開關(guān)撥在下位檔時(shí)，按鍵 K2 按下的時(shí)候， 端口檢測(cè)到有高電平， PWM 周期就會(huì)逐漸的增大。當(dāng)按鍵 K3 按下的時(shí)候， 端口檢測(cè)到有高電平， PWM 周期就會(huì)逐 漸的減小，此時(shí)數(shù)碼管的一二兩位數(shù)值隨之變化。在程序運(yùn)行的過(guò)程中，如果按鍵 K1 再次按下，則 PWM 波形停止輸出。 單片機(jī)中斷程序的設(shè)計(jì) 定時(shí)器工作時(shí)必須給計(jì)數(shù)器送計(jì)數(shù)器初值，這個(gè)值是送到 TH 和 TL 中的。他是以加法記數(shù)的，并能從全 1 到全 0 時(shí)自動(dòng)產(chǎn)生溢出中斷請(qǐng)求。因此，我們可以把計(jì)數(shù)器記滿為零所需的計(jì)數(shù)值設(shè)定為 C和計(jì)數(shù)初值設(shè)定為 TC 可得到如下計(jì)算通式： TC M－ C 式中， M 為計(jì)數(shù)器模值，該值和計(jì)數(shù)器工作方式有關(guān)。在方式 0 時(shí) M 為 213 ；在方式 1 時(shí) M 的值為 216；在方式 2 和 3 為 28 ； 算法公式： T （ M－ TC） T 計(jì)數(shù) 或 TC M－ T/T 計(jì)數(shù) T 計(jì)數(shù)是單片機(jī)時(shí)鐘周期ＴＣＬＫ的 12 倍；ＴＣ為定時(shí)初值 如單片機(jī)的主脈沖頻率為ＴＣＬＫ 12ＭＨＺ ，經(jīng)過(guò)１２分頻 方式０ T＝ 213 １微秒＝ 毫秒 方式１ T＝ 216 １微秒＝ 毫秒 顯然１秒鐘已經(jīng)超過(guò)了計(jì)數(shù)器的最大定時(shí)間，所以我們只有采用定時(shí)器和軟件相結(jié)合的辦法才能解決這個(gè)問(wèn)題． 實(shí)現(xiàn)１秒的方法： 我們采用在主程序中設(shè)定一個(gè)初值為 50 的軟件計(jì)數(shù)器和使 T0 定時(shí) 500 微秒。這樣每當(dāng) T0 到 500 微秒時(shí) CPU 就響應(yīng)它的溢出中斷請(qǐng)求， 進(jìn)入他的中斷服務(wù)子程序。 下述為單片機(jī)的寄存器有關(guān)參數(shù)值的設(shè)定，我們使定時(shí)器定時(shí) 500 微秒。 void main void P1 0x00。 //初始化 p1 口，全設(shè)為 0； TMOD 0x01。 //time0 為定時(shí)器，工作方式 1； TH0 65536500 /256。 //預(yù)置計(jì)數(shù)初值； TL0 65536500 %256。 EA 1。 //開總中斷； ET0 1。 //中定時(shí)中斷； TR0 1。 //定時(shí)器 0 開始計(jì)數(shù)； 程序的設(shè)計(jì) 在 PWM 驅(qū)動(dòng)控制的調(diào)整系統(tǒng)中，按一個(gè)固定的頻率來(lái)接通和斷開信號(hào)，并且根據(jù)需要改變一個(gè)周期內(nèi)“接通”和“斷開”時(shí)間的長(zhǎng)短。通過(guò)改變信號(hào)電壓的“占空比”來(lái)達(dá)到改變平均電壓大小的目的，從而來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。也正因?yàn)槿绱耍?PWM 又被稱為“開關(guān)驅(qū)動(dòng)裝置”。 一般的單片機(jī)都可以通過(guò)內(nèi)部定時(shí)器輸出 PWM，輸出 PWM 為以下過(guò)程 設(shè)置提供調(diào)制方波的片上定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器的周期 在 PWM 控制寄存器中設(shè)置接通時(shí)間 設(shè)置 PWM 輸出的方向，這個(gè)輸出是一個(gè)通用 I/O 管腳 啟動(dòng)定時(shí)器 使能 PWM 控制器 ：設(shè)置 PWM 定時(shí)器周期，該參數(shù)決定 PWM 波形的頻率。 ：設(shè)置 PWM 定時(shí)器比較值，該參數(shù)決定 PWM 波形的占空比。 void time0 interrupt 1 TH0 65536500 /256。 TL0 65536500 %256。 if t p //控制 PWM 輸出高電平的比例 PWM 1。 if t p //控制 PWM 輸出低電平的比例 PWM 0。 t++。 if t n //控制單片機(jī)輸出 PWM 周期 t 0。