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占空比可调方波发生器

燕山大学课程设计说明书题目:低通FIR滤波器设计与应用学院(系):电气工程学院年级专业: 10级精仪二班学号:学生姓名:王舟济指导教师:孟宗教师职称:副教授电气工程学院《课程设计》任务书院(系):电气工程学院基层教学单位:仪器科学与工程系说明:此表一式四份,学生、指导教师、基层教学单位、系部各一份。

年月日目录摘要.................................................................第1章绪论..........................................................1.1设计内容.....................................................1.2设计基本要求.................................................第2章总体方案论证与设计..........................................2.1方案论述.....................................................2.2方波发生器的硬件组成框图.....................................第3章方波发生器原理................................................................... ..............................3.1方波发生器的原理与功能................................................................... .............3.2键盘控制原理................................................................... .................................3.3程序框图................................................................... .........................................3.4方波波形显示................................................................... ......................... 第4章系统硬件设计 ...........................................................................................4.1最小单片机系统...............................................4.2小键盘接口电路...............................................4.3LED显示电路..................................................4.4八段数码管原理................................................................... ..........................第5章系统软件设计................................................5.1主程序......................................................5.2系统初始化子程序............................................5.3显示子程序..................................................5.4键盘扫描程序................................................5.5定时中断子程序..............................................5.6汇编总程序................................................................... ..................................第6章系统调试与测试结果分析......................................6.1硬件调试.....................................................6.2软件调试.....................................................结论............................................................参考文献................................................................... ....................................................附录:仿真效果图摘要随着大规模集成电路技术和计算机技术的飞速发展,把计算机的运算器和控制器(即CPU)、存储器和多种接口集成在一块芯片上而成的芯片为单片机。

单片机问世20年来,发展速度之迅猛,应用范围之广泛是以往任何技术都无法比拟的。

单片机作为嵌入式微控制器其应用很普及。

近十几年来,单片机在生产过程控制、自动检测、数据采集与处理、科技计算、商业管理和办公室自动化等方面获得了广泛应用。

本设计是一个以单片机为核心的方波发生器,通过对键盘输入电路、波形的输出电路、显示电路的设计已经程序的编程,实现通过键盘改变方波占空比和频率,并显示波形频率的功能。

关键字:单片机、法波发生器、频率、占空比第一章绪论单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗地、使用方便、价格低廉等一系列优点,目前已经渗入到人们工作和生活的方方面面,几乎“无处不在,无所不为”。

单片机的应用领域已从面向工业控制、通讯、交通、智能仪表等迅速发展到家用消费产品、办公自动化、汽车电子、PC机外围以及网络通讯等广大领域。

单片机有两种基本结构形式:一种是在通用微型计算机中广泛采用的,将程序存储器和数据存储器合用一个存储器空间的结构,称为普林斯顿结构。

另一种是将程序存储器和数据存储器截然分开,分别寻址的结构,一般需要较大的程序存储器,目前的单片机以采用程序存储器和数据存储器截然分开的结构为多。

本课题讨论的方波发生器的核心是目前应用极为广泛的 51系列单片机。

1.1 设计内容本课程设计是设计一个方波发生器,用4位数码管显示方波的频率。

1.2设计基本要求频率可调,用一个变阻器来调整波形的频率,频率调节范围为20Hz~2000Hz;占空比可调,采用两个按键来实现增加、减小波形的占空比作用,占空比调节步长为1%,即每按键一次,占空比增加或减少1%。

占空比用另外两位数码管显示。

系统上电时频率依变阻器的阻值设定,占空比设定为50%。

而我们在此设计的方波发生器与要求要设计的有点区别,所设计的频率调节范围为1Hz~15000Hz,以调节变阻器的阻值来实现频率的调节相对来说要麻烦些。

因此,频率也使用按键来进行调节,不同的频率及占空比可以使用不同的按键来实现,而以键盘扫描来实现各键的不同功能;显示部分可以使用ZLG7290芯片及数码管来实现。

由此即可构成一个最小单片机应用系统。

第2 章总体方案论证与设计在电子技术领域中,实现方波发生器的方法有很多种,可以采用不同的原理及器件构成不同的电路,但可以实现相同的功能。

在此次设计中,有些地方与课题原本的具体要求有点不同。

如实现频率调节时,不是按要求利用调整变阻器的阻值来完成的,而是用按键来实现的。

2.1方案论述基于MCS—51单片机8051芯片所设计的可以实现键位与数字动态显示的一种频率,占空比可调方波发生器。

设四位数码管显示频率范围为1HZ-9999HZ,可任意取1HZ、10HZ、100HZ等值,占空比任意取10%,20%,40%,50%,80%等值。

通过对键盘上按键的操作完成对所取频率值,占空比的调用,以达到改变当前频率值,占空比的目的,并使用其八段数码管显示。

单片机对键位进行扫描,确定键位的输入,根据程序设计要求,数码管显示频率以及占空比改变后当前的数值,方波发生器输出以数码管显示的数值为频率的方波。

基于以上思路,可进行如下功能扩展:由于伟福2000仿真实验箱共有6位数码管,显示频率只用其中4位,可使用余下2位进行占空比显示。

设计思路同频率显示,可选定占空比10、20、50等值,通过键盘上的两个按键顺序调换所选取的占空比值,实现占空比的可调控改变。

键盘可采用4*4的键盘,但是只选取选取其中的4个按键,其功能分别为:频率顺向增大、频率逆向减小、占空比顺向增大、占空比逆向减小。

按键每按下一次,当前频率或占空比转向下一选定的频率或占空比值。

单片机通过输出方波控制一个数码管的显用,该数码管显示当前所调换到的频率及占空比,并把该数值当做方波发生器的输入频率及输入占空比。

单片机控制该方波发生器以该数值作为频率和占空比显示方波,从而得到我们想要频率及占空比的方波。

最后,可采用示波器观察方波波形。

2.2方波发生器的总体硬件组成框图简单的流程为:主程序扫描键盘,将设置信息输入,处理后,输出到LED显示器显示。

单片机用到了两个定时器,即定时器0与定时器1,分别进行频率与占空比的定时,两个定时器都是工作在方式1。

计算定时器初值的公式如下:X = 2N - FOSC/12 × T根据计算定时器初值的公式,计算出定时器0与定时器1所要装入的初值。

频率及占空比的显示电路由74374和74245构成的驱动电路和LED数码显示管组成,利用六个数码管来显示,有四位是用来显示频率的,有两位是显示占空比的。

此电路的键盘由四个功能键(调节频率与占空比的增减)组成,其特殊之处在于利用外部中断实现键盘扫描。

功能键有两种种状态,一种为正顺序调换,根据所取值顺向增大的特点,此时为增大调节;另一种为逆顺序调换,同理,此时为减小调节。

频率和占空比各有一组增大及减小的功能键。

第3章方波发生器原理3.1、方波发生器的原理与功能方波发生器的总体原理方框图如下图所示:由于系统的要求不高,比较单一,再加上我们是通过定时器来调节频率的,这样仅用键盘、8051芯片及数码显示管便可完成设计,达到所要求实现的功能。

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