畢業設計-基于單片機的方波信號發生器(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 定 1秒的時間，另一種是采用軟延時的方法。 計數器硬件延時 計數器初值計算 定時器工作時必須給計數器送計數器初值，這個值是送到 TH 和 TL中的。他是以加法記數的，并能從全 1到全 0時自動產生溢出中斷請求。因此，我們可以把計數器記滿為零所需的計數值設定為 C 和計數初值設定為 TC 可得到如下計算通式： TC=MC 淄 博 職 業 學 院 畢 業 設 計 6 式中， M 為計數器摸值，該值和計數器工作方式有關。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 計算公式 T=（ M－ TC） T 計數 或ＴＣ＝Ｍ－Ｔ／ T 計數 T 計數 是單片機時鐘周期Ｔ ＣＬＫ 的１２倍 ；ＴＣ為定時初值 如單片機的主脈沖頻率為Ｔ ＣＬＫ １２ＭＨＺ ，經過１２分頻 方式０ ＴＭＡＸ＝ 213 ＊１微秒＝８．１９２毫秒 方式１ ＴＭＡＸ＝ 216 ＊１微秒＝６５．５３６毫秒 顯然１秒鐘已經超過了計數器的最大定時間，所以我們只有采用定時器和軟件相結合的辦法才能解決這個問題． １秒的方法 我們采用在主程序中設定一個初值為２０的軟件計數器和使Ｔ０定時５０毫秒．這樣每當Ｔ０到５０毫秒時ＣＰＵ就響應它的溢出中斷請求，進入他的中斷服務子程序。在中斷服務子程序中，ＣＰＵ先使軟件計數 器減１，然后判斷它是否為零。為零表示１秒已到可以返回到輸出時間顯示程序。 相應程序代碼 （１）主程序 定時器需定時５０毫秒，故Ｔ０工作于方式１。 初值： ＴＣ＝Ｍ－Ｔ／ T 計數 ＝２ １６ －５０ ms/1us=15536=3CBOH ORG 1000H START: MOV TMOD, 01H 。 令ＴＯ為定時器方式１ MOV TH0, 3CH 。裝入定時器初值 MOV TL0, BOH 。 MOV IE, 82H 。開Ｔ０中斷 SEBT TＲ O ；啟動Ｔ０計數器 MOV RO, 14H 。軟件計數器賦初值 LOOP: SJMP $ ；等待中斷 （２）中斷服務子程序 ＯＲＧ ０００ＢＨ ＡＪＭＰ ＢＲＴ０ ＯＲＧ ００ＢＨ ＢＲＴＯ： DJNZ Ｒ０，ＮＥＸＴ AJMP TIME 。 跳轉到時間及信號燈顯示子程序 DJNZ：ＭＯＶ ＲＯ，＃１４Ｈ ；恢復Ｒ０值 MOV TH0, 3CH 。重裝入定時器初值 MOV TL0, BOH 。 淄 博 職 業 學 院 畢 業 設 計 7 MOV IE, 82H ＲＥＴ１ ＥＮＤ 軟件延時 MCS51 的工作頻率為 212MHZ，我們選用的 8031 單片機的工作頻率為 6MHZ。機器周期與主頻有關，機器周期是主頻的 12倍，所以一個機 器周期的時間為 12*（ 1/6M） =2us。我們可以知道具體每條指令的周期數，這樣我們就可以通過指令的執行條數來確定 1秒的時間。 具體的延時程序分析： DELAY:MOV R4,08H 延時 1秒子程序 DE2:LCALL DELAY1 DJNZ R4,DE2 RET DELAY1:MOV R6,0 延時 125ms 子程序 MOV R5,0 DE1: DJNZ R5,$ DJNZ R6,DE1 RET MOV RN， DATA 字節數數為 2 機器周期數為 1 所以此指令的執行時間為 2ms DELAY1 為 一 個 雙 重 循 壞 循 環 次 數 為 256*256=65536 所 以 延 時 時 間=65536*2=131072us 約為 125us DELAY R4 設置的初值為 8 主延時程序循環 8 次，所以 125us*8= 1 秒 由于單片機的運行速度很快其他的指令執行時間可以忽略不計。 時間及信號燈的顯示 8051 并行口的擴展 3 驅動代碼表 8255 與 8051 的連接 ： 用 8051的 P0 口的 連接 8255的片選信號 cs 我們用 8031的地址采用全譯碼方式，當 =0 時片選有效， 其他無效， 用于選擇 8255端口 淄 博 職 業 學 院 畢 業 設 計 8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 1 X X X X X 0 0 00H 為 8255 的 PA口 1 X X X X X 0 1 01H 為 8255 的 PB口 1 X X X X X 1 0 02H 為 8255 的 PC口 1 X X X X X 1 1 03H 為 8255 的控制口 由于 8051 是分時對 8255 和儲存器進行訪問所以 8051的 P0口不會發生沖突 程序設計 方波信號發生器設計 一、概述 單片機集成度高、功能強、可靠性高、體積小、功耗地、使用方便、價格低廉等一系列優點，目前已經滲入到人們工作和 生活的方方面面，幾乎“無處不在，無所不為”。單片機的應用領域已從面向工業控制、通訊、交通、智能儀表等迅速發展到家用消費產品、辦公自動化、汽車電子、 PC機外圍以及網絡通訊等廣大領域。 單片機有兩種基本結構形式 :一種是在通用微型計算機中廣泛采用的，將程序存儲器和數據存儲器合用一個存儲器空間的結構，稱為普林斯頓結構。另一種是將程序存儲器和數據存儲器截然分開，分別尋址的結構，一般需要較大的程序存儲器，目前的單片機以采用程序存儲器和數據存儲器截然分開的結構為多。 本課題討論的方波發生器的核心是目前應用極為廣泛的 51系列單片機。 、設計內容 本課程設計是設計一個方波發生器，用 4位數碼管顯示方波的頻率。 、設計的基本要求 頻率可調 ，用一個變阻器來調整波形的頻率，頻率調節范圍為 20Hz~2021Hz； 占空比可調，采用兩個按鍵來實現增加、減小波形的占空比作用，占空比調節步長為 1%，即每按鍵一次，占空比增加或減少 1%。占空比用另外兩位數碼管顯示。 系統上電時頻率依變阻器的阻值設定，占空比設定為 50%。 而我們在此設計的方波發生器與要求要設計的有點區別，所設計的頻率調節淄 博 職 業 學 院 畢 業 設 計 9 范圍為 1Hz~15000Hz，以調節變阻器的 阻值來實現頻率的調節相對來說要麻煩些。因此， 頻率也使用按鍵來進行調節， 不同的頻率及占空比可以使用不同的按鍵來實現 ， 而以鍵盤掃描來實現各鍵的不同功能；顯示部分可以使用 ZLG7290 芯片及數碼管來實現。由此即可構成一個最小單片機應用系統。 二、方波發生器設計方案 在電子技術領域中，實現 方波發生器 的方法有很多種，可以采用不同的原理及器件構成不同的電路，但可以實現相同的功能。在此次設計中， 有些地方與課題原本的具體要求有點不同。如實現頻率調節時，不是按要求利用調整變阻器的阻值來完成的，而是用按鍵來實現的。 、方案介紹 微處理器模塊 AT89S52，頻率與占空比信息顯示模塊， 2 4 矩陣鍵盤模塊，74LS164 移位寄存器顯示驅動模塊。 本 設計中 用到兩個定時器 ， 定時器 0 和定時器 1，其中定時器 0 工作在定時方式下， 決定方波的頻率；定時器 1 同樣工作在定時方式下，用于設定 占空比。用 LED 顯示器來顯示頻率與占空比，鍵盤的操作是通過外中斷與單片機共同來控制的，鍵盤操作來完成按要求對頻率與占空比進行調節。 .設計的基本要求 頻率可調 ，用一個變阻器來調整波形的頻率，頻率調節范圍為 20Hz~2021Hz； 占空比可調，采用 兩個按鍵來實現增加、減小波形的占空比作用，占空比調節步長為 1%，即每按鍵一次，占空比增加或減少 1%。占空比用另外兩位數碼管顯示。 系統上電時頻率依變阻器的阻值設定，占空比設定為 50%。 而我們在此設計的方波發生器與要求要設計的有點區別，所設計的頻率調節范圍為 1Hz~15000Hz，以調節變阻器的阻值來實現頻率的調節相對來說要麻煩些。淄 博 職 業 學 院 畢 業 設 計 10 因此， 頻率也使用按鍵來進行調節， 不同的頻率及占空比可以使用不同的按鍵來實現 ， 而以鍵盤掃描來實現各鍵的不同功能；顯示部分可以使用 ZLG7290 芯片及數碼管來實現。由此即可構成一個最 小單片機應用系統。 、方波發生器的原理與功能 方波發生器 的原理方框圖如圖 1 所示 由于系統的要求不高，比較單一的，再加上我們是通過定時器來調節頻率的，而非電阻，因此實現起來就相對簡化了。僅用鍵盤、 AT89S52 及串行顯示便可完成設計，達到所要求實現的功能。 方波發生器工作原理與功能： 簡單的流程為：主程序掃描鍵盤，將設置信息輸入，處理后，輸出到 LED 顯示器顯示。 單片機的晶振為 ，用到了兩個定時器，即定時器 0 與定時器 1，分別進行頻率與占空比的定時，兩個定時器都是工作在方式 1。根據計算定時器鍵盤 單