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..........................................................设计内容.....................................................设计基本要求.................................................第2章总体方案论证与设计..........................................方案论述.....................................................方波发生器的硬件组成框图.....................................第3章方波发生器原理.................................................................................................方波发生器的原理与功能................................................................................键盘控制原理....................................................................................................程序框图............................................................................................................方波波形显示............................................................................................ 第4章系统硬件设计...........................................................................................最小单片机系统...............................................小键盘接口电路...............................................显示电路..................................................八段数码管原理.............................................................................................第5章系统软件设计................................................主程序......................................................系统初始化子程序............................................显示子程序..................................................键盘扫描程序................................................定时中断子程序..............................................汇编总程序.....................................................................................................第6章系统调试与测试结果分析......................................硬件调试.....................................................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。

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。

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、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。