基于mcs-51單片機(jī)的可調(diào)頻率方波發(fā)生器課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　本實(shí)驗(yàn)是基于PHILIPS AT89C51 單片機(jī)所設(shè)計(jì)的，可以實(shí)現(xiàn)鍵位與數(shù)字動(dòng)態(tài)顯示的一種頻率可調(diào)數(shù)字方波發(fā)生器。通過(guò)鍵盤(pán)鍵入(10HZ-10kHZ)隨機(jī)頻率，使用七段數(shù)碼管顯示，每一個(gè)數(shù)碼管對(duì)應(yīng)一個(gè)鍵位。單片機(jī)對(duì)各個(gè)鍵位進(jìn)行掃描，確定鍵位的輸入，然后數(shù)碼管顯示輸入的數(shù)值，方波發(fā)生器輸出以數(shù)碼管顯示的數(shù)值為頻率的方波。<

2、/p><p>　　關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī) 七段數(shù)碼管 鍵盤(pán)電路 頻率可調(diào)數(shù)字方波發(fā)生器</p><p><b>　　一、目的和功能</b></p><p><b>　　1.1 目的：</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一種頻率范圍限定且可調(diào)的數(shù)字方波發(fā)生器，產(chǎn)生特定頻率的方波。</p><

3、p><b>　　1.2功能：</b></p><p>　　假設(shè)鍵盤(pán)是4*4的鍵盤(pán)，當(dāng)鍵盤(pán)輸入范圍在10hz-10khz的數(shù)字，單片機(jī)控制數(shù)碼管顯示該數(shù)值，并把該數(shù)值當(dāng)做數(shù)字方波發(fā)生器的輸入頻率，單片機(jī)控制數(shù)字方波發(fā)生器以該數(shù)值作為頻率顯示方波，從而得到我們想要頻率的方波。</p><p><b>　　二、硬件設(shè)計(jì)</b></p>

4、<p>　　2.1 硬件設(shè)計(jì)思想</p><p>　　鍵盤(pán)的數(shù)字和鍵位關(guān)系固定，通過(guò)鍵盤(pán)輸入產(chǎn)生頻率，通過(guò)LED數(shù)碼管顯示出來(lái)，每一個(gè)數(shù)碼管對(duì)應(yīng)一個(gè)鍵位?；驹O(shè)備是基于PHILIPS AT89C51單片機(jī)，外圍設(shè)備采用的是4個(gè)七段數(shù)碼管，PHILIPS AT89C51單片機(jī)，1個(gè)OSCILLOSCOPE 方波發(fā)生器，16個(gè)Button，若干電阻，電源電池。</p><p>　

5、　2.2 部分硬件方案論述</p><p>　　2.2.1 七段數(shù)碼管掃描顯示方式的方案比較</p><p>　　方案一： 靜態(tài)顯示方式：靜態(tài)顯示方式是指當(dāng)顯示器顯示某一字符時(shí)，七段數(shù)碼管的每段發(fā)光二極管的位選始終被選中。在這種顯示方式下，每一個(gè)LED數(shù)碼管顯示器都需要一個(gè)8位的輸出口進(jìn)行控制。靜態(tài)顯示主要的優(yōu)點(diǎn)是顯示穩(wěn)定，在發(fā)光二極管導(dǎo)通電流一定的情況下顯示器的亮度大，系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，在

6、需要更新顯示內(nèi)容時(shí)，CPU才去執(zhí)行顯示更新子程序，這樣既節(jié)約了CPU的時(shí)間，又提高了CPU的工作效率。其不足之處是占用硬件資源較多，每個(gè)LED數(shù)碼管需要獨(dú)占8條輸出線(xiàn)。隨著顯示器位數(shù)的增加，需要的I/O口線(xiàn)也將增加。</p><p>　　方案二： 動(dòng)態(tài)顯示方式：動(dòng)態(tài)顯示方式是指一位一位地輪流點(diǎn)亮每位顯示器（稱(chēng)為掃描），即每個(gè)數(shù)碼管的位選被輪流選中，多個(gè)數(shù)碼管公用一組段選，段選數(shù)據(jù)僅對(duì)位選選中的數(shù)碼管有效。對(duì)于每一

7、位顯示器來(lái)說(shuō)，每隔一段時(shí)間點(diǎn)亮一次。顯示器的亮度既與導(dǎo)通電流有關(guān)，也與點(diǎn)亮?xí)r間和間隔時(shí)間的比例有關(guān)。通過(guò)調(diào)整電流和時(shí)間參數(shù)，可以既保證亮度，又保證顯示。若顯示器的位數(shù)不大于8位，則顯示器的公共端只需一個(gè)8位I/O口進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描（稱(chēng)為掃描口），控制每位顯示器所顯示的字形也需一個(gè)8位口（稱(chēng)為段碼輸出）。動(dòng)態(tài)顯示器的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省硬件資源，成本較低。但在控制系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，要保證顯示器正常顯示，CPU必需每隔一段時(shí)間執(zhí)行一次顯示子程序，占用CPU

8、大量時(shí)間，降低了CPU的工作效率，同時(shí)顯示亮度較靜態(tài)顯示器低。</p><p>　　由于PHILIPS AT89C51單片機(jī)本身提供的I/O口有限，因此我們選擇方案二——?jiǎng)討B(tài)掃描方式。掃描方式中在輪流點(diǎn)亮掃描過(guò)程中，每位顯示器的點(diǎn)亮?xí)r間是極為短暫的約1ms，但由于人的視覺(jué)暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位顯示器并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感。節(jié)約了

9、電能，節(jié)省 了I/O口。</p><p>　　2.2.2 鍵盤(pán)連接方式方案比較</p><p><b>　　方案一：獨(dú)立式鍵盤(pán)</b></p><p>　　一個(gè)具有4個(gè)按鍵的獨(dú)立式鍵盤(pán)，每一個(gè)按鍵的一端都接地，另一端接mega16的I/O口。獨(dú)立式鍵盤(pán)每一按鍵都需要一根I/O線(xiàn)，占用mega16的硬件資源較多。因此獨(dú)立式鍵盤(pán)只適合按鍵較少的場(chǎng)合

10、。鍵盤(pán)是一組按鍵或開(kāi)關(guān)的集合，鍵盤(pán)接口向計(jì)算機(jī)提供被按鍵的代碼。特點(diǎn)：使用方便、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高。</p><p><b>　　方案二：矩陣式鍵盤(pán)</b></p><p>　　我們采用4×4矩陣式鍵盤(pán)，鍵盤(pán)的行線(xiàn)X0～X3通過(guò)電阻接+5V，當(dāng)鍵盤(pán)沒(méi)有鍵閉合時(shí)，所有的行線(xiàn)和列線(xiàn)斷開(kāi)，行線(xiàn)X0～X3均呈高電平。當(dāng)鍵盤(pán)上某一鍵閉合時(shí)，該鍵所對(duì)應(yīng)的行線(xiàn)與列線(xiàn)短路，此

11、時(shí)該行線(xiàn)的電平將由被短路的列線(xiàn)電平所決定。如果將行線(xiàn)接至單片機(jī)的輸入端口，列線(xiàn)接至單片機(jī)的輸出端口，則在單片機(jī)的控制下使列線(xiàn)Y0為低電平，其余三根列線(xiàn)Y1、Y2、Y3均為高電平，然后單片機(jī)讀輸入口狀態(tài)(即鍵盤(pán)行線(xiàn)狀態(tài))，若X0、X1、X2、X3均為高電平，則Y0這一列上沒(méi)有鍵閉合，如果讀出的行線(xiàn)狀態(tài)不全為高電平，則為低電平的行線(xiàn)和Ｙ0相交的鍵處于閉合狀態(tài)。如果Y0這一列沒(méi)有鍵閉合，緊接著使列線(xiàn)Y1為低電平，其余列線(xiàn)為高電平，用同樣的方法

12、檢查Y1這一列有無(wú)鍵閉合，如此類(lèi)推。這種逐行逐列地檢查鍵盤(pán)狀態(tài)的過(guò)程稱(chēng)為對(duì)鍵盤(pán)的掃描。CPU對(duì)鍵盤(pán)的掃描可以采取程序控制的隨機(jī)方式，CPU空閑時(shí)才掃描鍵盤(pán)；也可以采取定時(shí)控制方式，每隔一段時(shí)間，CPU對(duì)鍵盤(pán)掃描一次；還可以采用中斷方式，當(dāng)鍵盤(pán)上有鍵閉合時(shí)，向CPU請(qǐng)求中斷，CPU響應(yīng)鍵盤(pán)發(fā)出的中斷請(qǐng)求，對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行掃描，以識(shí)別哪一個(gè)鍵處于閉合狀態(tài)，并對(duì)鍵輸入信息作相應(yīng)處理。</p><p>　　因?yàn)槿绻捎锚?dú)立式鍵

13、盤(pán)PHILIPS AT89C51的I/O口對(duì)于方案一來(lái)說(shuō)將是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠用的，為了節(jié)省I/O口，使我們的設(shè)計(jì)能夠順利進(jìn)行，我們選用方案二——矩陣連接式鍵盤(pán)。為了能夠較為簡(jiǎn)單的編程，和節(jié)省CPU的資源，我們采用定時(shí)掃描，每隔一段時(shí)間，CPU對(duì)鍵盤(pán)掃描一次，并將鍵值讀入。</p><p><b>　　2.3 硬件電路圖</b></p><p><b>　　三、軟件&

14、lt;/b></p><p>　　3.1 軟件設(shè)計(jì)基本思想：</p><p>　　●鍵盤(pán)的不間斷掃描。</p><p>　　●4個(gè)八段數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示。</p><p>　　●方波發(fā)生器方波的輸出</p><p><b>　　3.2 程序框圖</b></p><p&g

15、t;<b>　　3.3 程序功能</b></p><p>　　初始化后單片機(jī)產(chǎn)生初值，將初值以動(dòng)態(tài)掃描的方式顯示于八段數(shù)碼管 ，同時(shí)還對(duì)鍵盤(pán)進(jìn)行實(shí)時(shí)掃描，在掃描后，單片機(jī)讀取鍵值，并將鍵值通過(guò)數(shù)碼管模塊顯示出來(lái)，方波發(fā)生器輸出該頻率的方波。</p><p><b>　　四、總結(jié)</b></p><p>　　4.1 已達(dá)

16、到的成果：硬件電路圖和鍵盤(pán)及顯示的程序。</p><p>　　4.2 未完成的部分：軟件關(guān)于實(shí)行初值計(jì)算部分以及仿真。</p><p>　　4.3 設(shè)計(jì)感悟：這一次課程設(shè)計(jì)遇到了很多問(wèn)題。硬件基本上是沒(méi)有問(wèn)題的，每個(gè)人都會(huì)做；但是程序是我們的弱點(diǎn)，還有就是分工合作，很多時(shí)候都是有分歧，還好最后還有水兵幫忙，使得我們的程序進(jìn)一步完善。做完這個(gè)程序只是我們學(xué)做程序的開(kāi)始吧，今后會(huì)繼續(xù)加強(qiáng)我

17、們?cè)谧龀绦蛏系墓αΑ?lt;/p><p><b>　　附錄一 程序代碼</b></p><p>　　#include < reg52.h></p><p>　　sbit out=P1^0;</p><p>　　#define uchar unsigned char </p><p>　

18、　#define uint unsigned int</p><p>　　uchar TH,TL,c;</p><p>　　uchar keyscan();</p><p>　　void delay(uint z);</p><p>　　void main()</p><p><b>　　{</b>

19、;</p><p><b>　　uchar s;</b></p><p><b>　　out=1;</b></p><p><b>　　EA=1;</b></p><p><b>　　ET0=1;</b></p><p><b

20、>　　TR0=1;</b></p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　s=keyscan();</p><p><b>　　switch(s)</b></p><p&g

21、t;<b>　　{</b></p><p>　　case 0x0e://10HZ</p><p><b>　　TH=0x3c;</b></p><p>　　TL=0xb0;TMOD=0X01;</p><p><b>　　break;</b></p><p&

22、gt;　　case 0x0d://100HZ</p><p><b>　　TH=0xec;</b></p><p>　　TL=0x78;TMOD=0X01;</p><p><b>　　break;</b></p><p>　　case 0x0b://1kHZ</p><p>

23、;<b>　　TH=0xfe;</b></p><p>　　TL=0x0c;TMOD=0X01;</p><p><b>　　break;</b></p><p>　　case 0x07://10kHZ</p><p><b>　　TH=0xff;</b></p>

24、<p>　　TL=0xce;TMOD=0X01;</p><p><b>　　break;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p>&

25、lt;p>　　void delay(uint z)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uint x,y;</b></p><p>　　for(x = z;x>0;x--)</p><p>　　for(y = 124;y>0;y--);</p&

26、gt;<p><b>　　}</b></p><p>　　void timer0() interrupt 1</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　TH0=TH;</b></p><p><b>　　TL0=TL;</

27、b></p><p><b>　　out=!out;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　uchar keyscan()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar key;</p&

28、gt;<p>　　if((P3&0x0f)==0x0f) return(0xff);</p><p>　　delay(20);</p><p>　　if((P3&0x0f)==0x0f) return(0xff);</p><p>　　key=(P3&0x0f);</p><p>　　while((P3&