【正文】 帶反饋和，脈沖鎖定，死去電路等功能。 方案二：采用數(shù)字控制器通過軟件 設(shè)計生成輸出 PWM。即使不帶 PWM 模塊，也可以利用定時器通過程序設(shè)計模擬 PWM 輸出 [1]。同時獨立的對各路 PWM 信號進行控制。利用宏晶公司生產(chǎn)的 STC89C52 微控制器作為控制器，利用其內(nèi)部的定時器模擬輸出 PWM 信號，實現(xiàn)多路可調(diào) PWM 輸出。利用 LED 發(fā)光數(shù)碼管分別顯示當前各路 LED驅(qū)動信號 PWM 的占空比，同時顯示工作模式。若顯示數(shù)據(jù)大，則需要另外的編碼器進行設(shè)計。 方案二： LCD 液晶屏顯示。（ 1602 液晶也叫 1602 字符型液晶，它是一種專門用來顯 示字母、數(shù)字、符號等的 點陣 型液晶模塊。 1602LCD 是指顯示的內(nèi)容為 16 2,即可以顯示兩行，每行 16 個字符液晶模塊（顯示字符和數(shù)字）。 該方案硬件電路簡單，同時顯示更加人性化。由于 LED 對工作電流要求比較高，不同型號的 LED 其驅(qū)動電流大小也不同，當 LED 在額定電流下工作時，第二章 系統(tǒng)方案總體設(shè)計 5 LED 可保持長時間工作而不發(fā)熱。所以 LED 驅(qū)動電路的合理性對 LED 是否正常工作很重要。 方案一：采用集成 LED 驅(qū)動芯片進行驅(qū)動。該方案電路結(jié)構(gòu)簡單，但硬件成本較高。利用三級管構(gòu)成開關(guān)電路驅(qū)動LED，同時在 LED 到電源端串接一限流電阻用于限制 LED 的最大工作電流。其電路結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，完全能滿足本設(shè)計的任務需求。本章將完成整個系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計。 控制單元模塊 如圖 所示為控制單元模塊，其中控制器采用 STC89C52，按鍵 S1為復位按鍵， Y1 為晶振。電路中為了計時方便計算，本設(shè)計的晶振選用 12MHz 無源外部晶振。形成晶體諧振電路為單片機提供一個 12MHz 的穩(wěn)定的時鐘源。圖中 所示單片機 P0 口輸出是做為 LCD1602 顯示器的數(shù)據(jù)輸出端。由于宏晶公司生產(chǎn)的 STC 系列微控制器都支持串口下載程序，本設(shè)計中控制單元外擴出一串口端口做為程序下載口。 按鍵設(shè)定電路 如圖 所示為按鍵設(shè)定電路，其中電阻 R3~R5 為上拉電阻，大小為1234P3Header 4HGND5VRXDTXD控制電路液晶電路12346578RST(VPD)9(RXD)10(TXD)11(INT0)12(INT1)13(T0)14(T1)15(WR)16(RD)17XTAL218XTAL119GND20VCC403938373635343332EA/VDD31ALE/PROG30PSEN292827262524232221U1STC89C52GND1VCC2VO3RS4R/W5E6DB07DB18DB29DB310DB411DB512DB613DB714A15K16LCD15V5V10KR1Res Tap5VRSRWENRSRWBuzzer5V12Y112MC222pC322pR1110kC110uF5VS1SWPBDB0DB2DB3DB4DB5DB6DB7DB1123456781615141312111091KR2Res Pack35VDB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7DwonSETUpYESENPWM1PWM2PWM3PWM4PWM5PWM6 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 7 10K。 圖 按鍵設(shè)定電路 按鍵設(shè)定電路使得系統(tǒng)更加的人性化，通過分析本設(shè)計的需求，通過 4個按鍵即能完成本設(shè)計的設(shè)置需求。由于系統(tǒng)供電 VCC 為 5V，當按鍵未按下時，單片機的輸入端通過上拉電阻接到 VCC，單片機輸入端口的內(nèi)阻極大，所以，單片機輸入信號接近VCC 電源電壓，恒為高電平。單片機通過實時掃描鍵盤的電平即能判斷出是否有按鍵按下。 LCD1602 顯示電路 圖 LCD1602 液晶 如圖 所示為 LCD1602 液晶，此液晶屬于工業(yè)字符型液晶，能夠同時顯示 32 個字符。它由若干個 5 7 或者 5 11 等 點陣 字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此所以它不能5VR310kGNDS3SWPBR410kS2SWPBR510kS5SWPBR610kS4SWPBSETUpDwonYES安康學院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 8 很好地顯示圖形（用自定義 CGRAM，顯示效果也不好） [3]。 目前市面上字符液晶絕大多數(shù)是基于 HD44780 液晶芯片的，控制 原理是完全相同的，因此基于 HD44780 寫的控制程序可以很方便地應用于市面上大部分的字符型液晶。 第 4 腳： RS 為 寄存器 選擇，高電平 1 時選擇 數(shù)據(jù)寄存器 、低電平 0 時選擇 指令寄存器 。 第 6 腳： E(或 EN)端為使能 (enable)端。 第 15～ 16 腳： 空腳 或背燈電源。 如圖 所示為 LCD1602 液晶顯示電路，因控制器單元 STC89C52 的P0端口帶載比較差，需要外接上拉電阻。 圖 LCD1602 液晶顯示電路 本設(shè)計中液晶主要用于顯示系統(tǒng)設(shè)置信息和各路 PWM占空比等信號。同時液晶顯示更加人性化，且現(xiàn)在液晶成本低廉，在本設(shè)計中是一個很好的選擇。由于 51 單片機設(shè)計者為了滿足多電平的兼容性。以保證單片機輸出 1 時，液晶數(shù)據(jù)口接收到的信號為高電平。通過工頻變壓器將電壓降壓到 9V后 ，整流濾波為直流電，然后再經(jīng)過 5V的三端穩(wěn)壓器將電壓穩(wěn)定為 5V的直流電壓輸出整個系統(tǒng)供電。 圖 系統(tǒng)電源電路 LED 驅(qū)動電路設(shè)計 由于 LED 是特性敏感的半導體 元件 ， 同時 有負溫度特性， 所以 在應用的 過程對其需要進行工作狀態(tài)穩(wěn)定和保護。 LED 必須是 2～ 3V的低電壓驅(qū)動， 同時 要設(shè)計 出 復雜變換電路，用途不同的 LED 燈， 需 配備不同 電壓等級 的電源適配器。本設(shè)計中 LED 驅(qū)動電路如圖 所示。該 LED 的額定驅(qū)動電流為 20mA，當電流大于 20mA 后LED 就會迅速發(fā)熱從而損壞。由于單片機端口輸出驅(qū)動能力Q4PNPVCCR16330D6LED1GNDQ3PNPVCCR21330D5LED1GNDQ2PNPVCCR20330D4LED1GNDPWM1PWM2PWM3R251kR261kR271kQ5PNPVCCR15330D7LED1GNDQ7PNPVCCR17330D9LED1GNDQ6PNPVCCR18330D8LED1GNDPWM4PWM5PWM6R281kR291kR301k安康學院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 10 有限，所以 LED 不能直接加載到控制器輸出端口，必須在 LED 和控制器之間增加 一級緩沖。當控制器輸出低電平時，PNP 三級管導通， LED 通過限流電阻從 VCC 獲取電流點亮。 圖 LED 驅(qū)動電路 單片機介紹 單片機俗稱片上控制系統(tǒng)，屬于微型計算機，是計算機一個重要的分支，同時，它也是當前最具生命力的一類機。通常，單片機是由單塊集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部除了集成有計算機的基本功能 單元：中央處理器、存儲器和 I/O 接口電路等以外。因此，單片機只需要和適當?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相結(jié)合，便可成為一個單片機的片上控制系統(tǒng)。整個單片機的核心部件是中央處理器 (CPU)單元，該處理器屬于8 位數(shù)據(jù)寬度的處理器，能并行處理 8 位二 進制數(shù)據(jù)或代碼，控制器中，CPU 負責控制和調(diào)度整個單元系統(tǒng)協(xié)調(diào)的工作，完成運算和控制輸入輸出功能等操作。片上共有 4 組 8 位 I/O 口 (P0、 P P2 或P3)，用于對外部數(shù)據(jù)的傳輸。 STC89C52 是一種帶 4K 字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀（ FPEROM— Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能 CMOS8位微處理器，俗稱單片機。STC 的 STC89C52 屬于業(yè)界的一種高效率的微控制器，它為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活和高性價比的設(shè)計方案。 它有 40 個管腳，分成兩排，每一排各 有 20 個腳，其中左下角標有箭頭的為第 1 腳，然后按逆時針方向依次為第 2 腳、第 3 腳??第 40 腳。 圖 STC89C52 管腳分布 ① VCC：供電電壓 ② GND：接地。 P0 口的管腳在寫 1 時，由于漏極 的開路結(jié)構(gòu)使其被定義為高阻輸入。對 FIASH 編程時， P0 作為原碼輸入口，對 FIASH 采取校驗時，P0 輸出原碼，此時 P0 必須在外部通過外加上拉電阻被拉高。 ⑤ P2 口： P2 口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口 緩沖器可接收，輸出 4 個 TTL 門電流，當 P2 口被寫“ 1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在給出地址“ 1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 ⑥ P3 口： P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出4 個 TTL 門電流。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 ⑦振蕩器特性 XTAL1 和 XTAL2 分別作為反向放大器的輸入端和輸出端，通過外部晶振配合內(nèi)部邏輯分頻整形電路構(gòu)成時鐘電路。此外， STC89C52 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，他能夠在低到零頻率的條件下保持靜態(tài)邏輯，支持兩種通過軟件可選擇的掉電保護模式。但是此時 RAM，計數(shù)器，定時器，中斷服務系統(tǒng)和串口等仍在工作。 中斷系統(tǒng)介紹 中斷是處理器處理外部突發(fā)事件的一個重要技術(shù)。引起中斷的原因或者說發(fā)出 中斷請求 的來源叫做 中斷源 。 外部中斷一般是指由計算機外設(shè)發(fā)出的 中斷請求 ，如：鍵盤中斷、打 第三章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 13 印機中斷、定時器中斷等。 定時器介紹 51 定時器的工作原理：單片機內(nèi)有兩個 16 位可編程的定時 /計數(shù)器，它們具有四種工作方式，其控制字和狀態(tài)均在相應的特殊功能寄存器中，通過對控制寄存器的編程，就可方便地選擇適當?shù)墓ぷ鞣绞健? STC89C52 單片機內(nèi)部的定時 /計數(shù)器的結(jié)構(gòu)，定時器 T0 特性功能寄存器 TL0（低 8 位）和 TH0（高 8 位）構(gòu)成，定時器 T1 由特性功能寄存器TL1（低 8 位）和 TH1（高 8 位）構(gòu)成。程序開始時需對 TL0、 TH0、 TL1和 TH1 進行初始化編程，以定義它們的工作方式和控制 T0 和 T1 的計數(shù)。 表 元件清單 元件名 元件參數(shù) 數(shù)量 電容 10uF 1 電容 22p 2 電容 10uF 1 電容 2 電容 470uF 1 整流橋 Bridge2 1 白光 LED LED 6 液晶 LCD 16X2 1 端口 Header 4H 1 端口 電源端子 1 PNP 三極管 8550 6 Tapped Resistor Res Tap 1 電位器 1k 1 電阻 10k 4 電阻 10k 1 安康學院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 14 電阻 330 6 電阻 1k 6 開關(guān) SWPB 1 按鍵 SWPB 4 雙聯(lián)開關(guān) SWDPST 1 工頻變壓器 9V/15W 1 單片機 STC89C52 1 穩(wěn)壓器 LM7805 1 晶振 12M 1 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 15 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 軟件開發(fā)環(huán)境介紹 本設(shè)計中選用德國 KEIL 公司推出的 uVision4 集成開發(fā)環(huán)境作為主機程序設(shè)計的編譯器。 Keil software 的 8051開發(fā)工具提供以下程序，可以用它們來編譯 C 程序代碼，匯編源程序，連接和重定位目標文件和庫文件，創(chuàng)建 HEX 文件以及調(diào)試目標程序。其次，它豐富的運算和數(shù)據(jù)類型，便于實現(xiàn)各類復雜的數(shù)據(jù)解耦。第四，由于 C 語言可以對硬件進行編程操作，因此，它既有高級語言的功能，同時也有低級語言的優(yōu)勢。另外， C