基于单片机的方波发生器设计

总体看来，设计成果达到了设计要求。 输出方波的 波形稳定，调节也较为简单。

基于单片机方波发生器设计
1、系统功能要求

要求： 1）以单片机为核心设计电路产生方波信号； 2）可自定方波的频率及占空比。
1.1 设计内容

本课程设计是设计一个方波发生器，用2个按键 分别控制方波的频率以及占空比。
1.2 设计原理

在信号发生器中，只用到片内中断请求，即在
AT89C52输出一个波形采样点信号后，接着启动定 时器，在定时器未产生中断之前，AT89C52等待，
4.2 系统初始化子程序


此程序用来给键盘扫描口、初始频率与占空比 及定时、开中断、定时器0与定时器1的工作方 式等赋初值。 同时启动定时器0和定时器1。其中初始频率为 50Hz，占空比为50%。
4.3 键盘中断子程序
键盘用外中断0实现。当有键按下时，产生低电平 送入INT0口，形成中断请求信号，CPU转去执行键 盘中断子程序，进行频率调节或占空比调节。 （1）频率调节 按下按键1时，进行频率的调节，占 空比不变。1键按下时，频率增加10Hz。频率最大 值为300Hz，当频率大于最大值时，重新赋值为 50Hz。 （2）占空比调节 当按键3按下时，进行占空比调节， 频率不变。3键按下时，占空比进行增加10%。占空 比最大值为100%，当占空比大于100%时，重新赋值 为0%。

按键3控制方波信号占空比。当按键3按下时，进行占空 比调节，频率不变。3键按下时，占空比进行增加10%。
占空比最大值为100%，当占空比大于100%时，重新赋值
为0%。
3、系统的硬件电路的设计
3、系统的硬件电路的设计



P1.0、P1.2口分别连接两个按键，对输出方波的 频率、占空比进行控制。 两个键盘口连接一个二与门，与INT0口连接，将 键盘中断请求信号送入CPU。 P2.0口作为方波输出口，可以通过示波器来观察 波形。
4、软件设计

方波发生器的软件设计包括： 主程序 延时子程序 系统初始化程序 键盘中断子程序 定时器中断子程序
4.1 主程序

主程序包括系统初始化，和一个死循环系统。当有中断请求信号
产生时，跳出循环， 执行中断程序。
void main(void)
{ inti(); //系统初始化 while(1) {} }

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4.4 定时器中断子程序

定时器中断子程序中有定时器 0 与定时器 1 中 断。
①定时器 0 中断执行的操作有：复位，启动自 身进行频率定时，同时启动定时器 1，进行占 空比定时，输出高电平。 ②定时器 1 中断，停止自身的计时，输出低电 平。


5、实验结果仿真

1) 在 Proteus 软件中运行仿真，示波器窗口中 首先出现波形频率与占空比分别为 50Hz 和 50%的方波波形。
2、方案的设计与选择

本设计用到一个AT89C52微处理器，2个按键，一
个二与门。

AT89C52用到两个定时器，定时器0和定时器1。其
中定时器0工作在定时方式1下，决定方波频率；
定时器1工作在定时方式1下，用来设定占空比。
2、方案的设计与选择

按键1控制方波信号频率。按下按键1时，进行频率的调 节，占空比不变。1键按下时，频率增加10Hz。频率最 大值为300Hz，当频率大于最大值时，重新赋值为50Hz。
5、实验结果仿真

2） 按下按键 1 调节方波频率。方波波形频率 不断增加，而占空比依然为 50%未变。
5、实验结果仿真

3) 重新在初始状态下进行仿真。 按下按键 3 调节方波占空比， 方波波形的占空比发生变化， 而频率未变。
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结果分析
在本次设计中， 方波信号发生器的频率和占空比都 独立可调。 输出方波信号的占空比范围为 0%— 100%，调节精度为 10%；频率范围为 50Hz— 300Hz，调节精度为 10Hz。频率和占空比之间的 调节彼此独立。 进行频率调节时， 每次可以增加 10Hz，超过 300Hz输出为 50Hz 的方波；进行占 空比调节时，每次可增加10%，超出 100%时输出 占空为 0%方波。
直到定时器计时结束，产生中断请求，AT89C52响
应中断，接着输出下一个信号波形，如此循环。当 有按键按下时，产生外部中断请求信号，CPU暂停 当前工作，处理中断请求，重新装入定时初值，开 始定时。
2、方案的设计与选择

本设计采用单片机编程的方法来实现。 该方
法可以通过编程的方法来控制信号波形的频率， 而且在硬件电路不变的情况下， 通过改变程序 来实现频率的变换。此外，由于通过编程方法 产生的是数字信号，所以信号的精度可以做得 很高。