【導讀】指標的脈沖信號，并在液晶顯示屏的制定位置顯示出相關參數(shù)。電復位和手動復位的復合復位方式，保證單片機在上電和程序運行進入死循環(huán)時，單片機均能正常復位。利用在工作方式1下的定時器和計數(shù)輸出低頻脈沖信號，率和占空比滿足指標要求。通過程序設計，使單片機每次發(fā)出信號后等到重置信。號進行下一次脈沖信號的輸出，有效的提高了單片機的使用效率。簡單方便，成本低，攜帶方便，擴展性強。關鍵的是，脈沖信號頻率、脈沖個數(shù)。和脈沖占空比可調節(jié)，可通過鍵盤輸入并由顯示器顯示出來。脈沖信號個數(shù)0到9999可調并在液晶顯示屏指定位置顯示。脈沖信號占空比任意可調并在液晶屏顯屏指定位置示出來。

　　

【正文】 參數(shù)是否處 理完畢 進行整數(shù)處理 結果賦給 PL_value 參數(shù)地址 i 加 1 Pl[i]是否等于‘ k’ 【】 參數(shù) PL_value 擴大 1000 倍 返回參數(shù) PL_value 返回 Pl[0]是否等于‘ 0’ 進行小數(shù)處理 結果賦給 PL_value 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 28 脈沖信號生成子程序流程圖 N Y N Y N Y 圖 38 脈沖信號生成子程序流程圖 見附錄Ⅱ。 進行 指標參數(shù)處理 脈沖個數(shù)初始化 T0， T1 初始化，開啟中斷且中允許 時間到?jīng)]？ 開啟 TR0 進入中斷處理， 取反，關閉 TR0 開啟 TR1 時間到?jīng)]？ 進入中斷處理， 取反，關閉 TR1 脈沖個數(shù)到?jīng)]？ 返回 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 29 第 4 章 可編程脈沖信號 發(fā)生器的程序編譯、 調試 及仿真 系統(tǒng) 程序的編譯 51 單片機的開發(fā)除了需要硬件 的支持外，同樣離不開軟件。 CPU 真正執(zhí)行的是機器碼，必須把用匯編語言或者 C 語言等高級語言編寫的源程序轉換成機器碼后，才能被執(zhí)行。轉換的方法有機器轉換和人工轉換兩種，后者使用很少。機器匯編是指通過匯編軟件把源程序轉換成機器碼的編譯方法。 Keil 提供的集成開發(fā)環(huán)境 uVision4 它包括 C 語言編譯器，宏匯編，連接器，庫管理以及一個功能很強大的仿真調試器。在開發(fā)應用軟件的過程中，編輯，編譯，匯編，連接，調試等各階段都集成在這一個編程環(huán)境中，首先用編譯器編寫源程序，然后調用編譯器進行編譯，在連接以后就可以直接運行 [15]。 用 Keil 進行編譯的時候需要根據(jù)使用的單片機的型號和 CPU 的型號選擇適合的選項。例如改變頻率和波特率，創(chuàng)建文件等。將用匯編語言寫好的相應功能的程序添加到編譯器中，進行連接、編輯和編譯，通過下傳，將文件拷貝到仿真實驗箱上，最后進行運行。如果程序沒有錯誤，就可以得到相應的結果在仿真使用器上實現(xiàn)。如果程序太長或程序中間出現(xiàn)錯誤可以通過設置斷點檢查錯誤。 在編譯過程中的錯誤提示一般是語法錯誤，標識錯誤等。單片機有固定的指令語言，錯誤的語句不能被執(zhí)行，編譯時會提示出錯誤的地方，可根據(jù)提示找到錯誤的地方進行 改正。很多語法錯誤都是由于不夠細心造成的，比較容易找到并改正。但是邏輯錯誤一般不是非常明顯，需要采取設斷點等方法進行分步運行進行查找。 經(jīng) Keil 軟件運行檢驗 ,程序在語法、表識、邏輯方面沒有錯誤 ,能滿足設計要求。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 30 系統(tǒng)調試 在系統(tǒng)樣機的組裝和軟件的設計完成以后，就進入了系統(tǒng)的調試階段，具體細節(jié)與采用的系統(tǒng)和選用的單片機的型號有關。調試的過程就是軟硬件的差錯過程，分為硬件調試和軟件調試。 硬件調試 硬件靜態(tài)的調試 : (1)邏輯故障的排除 。此 類故障 常常因為 設計 以及 加工制板過程中 的 工藝性錯誤造成的。主要包括短路 、開路 、 錯線 。排除方法是首先 把 加工 好的印制 電路 板 和 原理圖 進行 認真 地 對照，看兩者是否 是 一致 的 。 要 特別注意 的是對 電源系統(tǒng) 的 檢查，以防止極性錯誤 、 電源短路，并 且 重點檢查系統(tǒng)總線（數(shù)據(jù)總線 、 控制總線 和 地址總線）是否存在 與 其它信號線路 的 短路或 者 相互之間 的 短路 ， 必要時 可以使 用數(shù)字萬用表的短路測試功能，可以 大大的 縮短排 除故障的 時間。 (2)失效元器件的排除 。 造成 該 類錯誤的原因 通常 有兩個：一是元器件在 買來時 候， 就已 經(jīng)是 壞 的 ； 二 是 因為 錯誤 的 安裝，造成 元 器件 損 壞?？梢詸z查元件 和 設計要求的安裝 、 型號 以及 規(guī)格是否一致 的， 在保證安裝無誤 的前提下 ，用替換 的 方法 來 排除錯誤 和故障 。 (3)電源故障 的 排除 。 在通電 以 前，一定要檢查電源電壓的極性 和 幅值，否則 極 容易造成集成塊 的 損壞。 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)機仿真器調試 的 時 候 ，將會 造成 仿真器 的 損壞等，有時 還 會造成 應用系統(tǒng)中集成塊 的 發(fā)熱損壞 [2]。 軟件調試 初始化及中斷服務程序 include include define uint unsigned int 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 31 define uinc unsigned char uint count _at_ 0x7800。 void main() { IT0 = 1。 EX0 = 1。 EA = 1。 } void int0(void) interrupt 0 { EX0=0。 if(ount=999998) {count = 0。} count++。 EX0=1。 }[8] 引用該子程序主要想討論以下兩個問題： (1)現(xiàn)場的保護與恢復。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起來，然后通過出棧指令按照“先進后出”原則在中斷返回前依次恢復，避免干擾或破壞其它程序的正常執(zhí)行。 當然，工作寄存器的保存也可通過寄存器組切換的方式更為便捷地實現(xiàn)。由于中斷的不可預測性，因此現(xiàn)場保護顯得尤為重要，否則中斷返回后無法正常運行被中斷程序，這種錯誤的調試非常困難。 (2)觸發(fā)方式的正確使用。單片機的外中斷有兩種觸發(fā)方式：低電平觸發(fā)和下跳邊沿觸發(fā)。為了設計 正確的中斷子程序，必須十分清楚地了解兩種方式的差異。電平觸發(fā)方式的中斷標志位單片機不會自動清除，而邊沿觸發(fā)方式下該標志位能自動清除。上面的 INT0 中斷子程序采用電平觸發(fā)方式，如果將“ CLR IE0”指令疏漏，會導致中斷重入錯誤 [1]。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 32 2．斷點調試方法的應用 由于中斷的不可控制特性，因此中斷子程序的調試常常通過仿真器的斷點功能來實現(xiàn)。一般分兩種情形： (1)看是否正常觸發(fā)中斷。為了查看是否正常觸發(fā)中斷，以排查相關的軟硬件系統(tǒng)是否存在錯誤，可以簡單地在中斷子程序的第一條指令設 置斷點，然后聯(lián)機全速執(zhí)行。如果能進入斷點，則說明觸發(fā)電路等基本正常，中斷初始化程序也基本正常。 (2)看結果是否正常。也是采用斷點法，將斷點設置在需要查看的位置。例如設置在 PRI 標號位置可以查看整個結果。如果在該處無法進入中斷，則說明此前程序隱含錯誤，斷點必須逐漸前移，一旦斷點能正常進入，則一般可以斷定斷點后的程序可能有錯誤。 系統(tǒng)仿真 系統(tǒng)仿真圖 ，可編程脈沖信號發(fā)生器的仿真效果圖如圖 41 所示。 圖 41 系統(tǒng)上仿真電效果圖 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 33 ：頻率： ；占空比： 50%；個數(shù)： 1000。仿真效果圖如圖 42 所示 圖 42 、占空比 10%仿真效果圖 ：頻率： 5KHZ；占空比： 20%；個數(shù)： 5000。仿真效果圖如圖 43 所示 圖 43 5KHZ、占空比 20%仿真效果圖 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 34 ：頻率： 20KHZ；占空比： 50%；個數(shù)： 9999。仿真效果圖如圖 44 所示 圖 44 20KHZ、占空比 50%仿真效果圖 ：頻率： 40KHZ；占空比： 40%；個數(shù)： 5000。仿真效果圖如圖 45 所示。 圖 45 40KHZ、占空比 40%仿真效果圖 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 35 ：頻率： 50KHZ；占空比： 50%；個數(shù)： 1000。仿真效果圖如圖 46 所示 。 圖 46 50KHZ、占空比 50%仿真效果圖 系統(tǒng)的改善 通過上述聯(lián)機調試仿真，本課題設計在低頻的的脈沖信號較好的滿足了脈沖信號參數(shù)要求，進而可以看出在低頻段采取用定時中斷和計數(shù)功能的控制策略是正確的；但是在高頻段，尤其在 40KHZ～ 50KHZ 頻率段 ，出現(xiàn)了比較嚴重的失真現(xiàn)象，說明在高頻段只采用定時功能的控制策略是存在缺陷的。 通過在 Keil uVision4 軟件上進行單步調試，發(fā)現(xiàn)在 40KHZ～ 50KHZ頻率段的失真現(xiàn)象主要是由在對定時器賦初值時忽略了程序指令運行的時間造成的。高頻段脈沖信號要求定時器的初值極小，就必須考慮程序指令運行的時間，不然就會出現(xiàn)以上的失真現(xiàn)象。 要削弱 40KHZ～ 50KHZ 頻率段 的失真現(xiàn)象，在不更換控制芯片的情況下，可以通過在 Keil uVision4 軟件上進行單步調試，統(tǒng)計出程序指令運行消耗的時間，在定時器賦初值的時候，把指令運行消耗的時間考慮進去，也即減小定時器的初值，這樣便可以有效的削弱這種失真現(xiàn)象。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 36 結 論 在畢 業(yè)設計的過程當中曾經(jīng)讓我遇到了許多麻煩。在 MCS51 系列單片機的選擇上是選擇內部具有 4KB 字節(jié)的閃爍存儲器的 AT89C51 還是選擇內部具有 8KB 字節(jié)的閃爍存儲器的 AT89C2051 也讓我困惑不已。但最讓我感到迷茫的是高頻信號和低頻信號的如何通過分頻處理產(chǎn)生，才能滿足脈沖信號性能指標的要求。最后我選擇了內部具有 4KB 字節(jié)的閃爍存儲器的AT89C51 單片機，選擇了低頻信號采用工作方式 1 下的定時中斷加計數(shù)器來實現(xiàn)，高頻信號采用自動賦初值的工作方式 2 下的的定時中斷功能來實現(xiàn)，雖然這樣分頻比較麻煩，但較好的滿足率各 指標要求也讓我對脈沖信號的分頻以及單片機的定時 /計數(shù)功能和中斷系統(tǒng)詳細進行了重新學習和掌握。 基于單片機構成的可編程脈沖信號發(fā)生器能夠實現(xiàn) 頻率、占空比和輸出脈沖個數(shù)可調的脈沖信號。但本課題設計 沒有任何外加任何停止功能按鍵以及沒有掉電數(shù)據(jù)存儲單元，在脈沖信號指標參數(shù)輸入后就進行脈沖信號的輸出，不能再脈沖輸出過程中止輸出， 如果要對這些問題進行深入的研究，可以采用 AT89C2051 或者 AT89C52 為控制單元的可編程脈沖信號發(fā)生器在配合專用的掉電數(shù)據(jù)保護芯片、單片機專用保護芯片等就可以很好的 提高整個系統(tǒng)的抗干擾能力以及對程序進行來改進實現(xiàn)；如果要輸出頻率更高、精確度更高的脈沖信號或者輸出雙窄脈沖信號，可以采用硬件中帶 PWM 功能的 ATMega128 單片機為控制單元，并對該可編程脈沖信號器軟件系統(tǒng)改進來實現(xiàn) 。 本次設計的基于單片機構成的可編程脈沖信號器沒有任何外加任何停止功能按鍵以及沒有掉電數(shù)據(jù)存儲單元，在脈沖信號指標參數(shù)輸入后就進行脈沖信號的輸出，不能再脈沖輸出過程中止其輸出，因此僅作為可編程那個脈沖信號發(fā)生器的理論研究之用。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 37 謝 辭 本設計在選題及研究過程中得到孫南海老師指導。孫 老師 多次詢問研究進程，并為我指點迷津，幫助我開拓 設計 思路，精心點撥 ， 熱忱鼓勵。孫老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設計的各個階段，從選擇課題到查閱資料，方案可行的確定和論文綱領細節(jié)的修改，中期檢查，到后期詳細設計整個過程中給予了我悉心的指導。 如果問我從孫老師那里學到了什么，我應該說從他那里領略了真正的學術精神。導師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度以及堅韌的探索精神將會使我終生受益。 在此，我還要感謝和我在一起度過大學生活的同學們，正是由于你們的鼓勵和幫助，才使我克服一個又一個困難，解決一個又一個難題，直至本次畢業(yè)論文最后完成。 在 論文即將完成之際，我的心情久久無法平靜。從開始選擇課題到最后論文的最后完成，有很多可敬的老師、同學和朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意 !最后我還要感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母，謝謝你們 ! 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 38 參考文獻 [1] 何立民 . 單片機中級教程 原理與應用 [M]. 北京：北京航空航天大學出版社 ， 2020. [2] 房小翠 . 單片微型計算機與機電接口技術 [M]. 北京： 北京國防工業(yè)出版社 ， 2020. [3] 李朝青 . 單片機原理及