數(shù)控脈寬脈沖發(fā)生器剖析

電子線路課程設(shè)計——數(shù)控脈寬脈沖發(fā)生器PAGE7江西理工大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院信息工程系課程設(shè)計說明書課程名稱：電子線路課程設(shè)計課題名稱：數(shù)控脈寬脈沖發(fā)生器參與人員姓名：楊玲班級、學(xué)號電信103,02號參與人員姓名：萬淑萍班級、學(xué)號電信103,20號參與人員姓名：張曉琴班級、學(xué)號電信103,27號參與人員姓名：劉潞瑤班級、學(xué)號電信103,30號完成時間：2013年01月10日指導(dǎo)老師：梁小鵬指導(dǎo)老師評語：得分：目錄一摘要………………1二設(shè)計內(nèi)容及指標…………………2三設(shè)計條件…………2四設(shè)計分析…………4五總體電路圖………10六心得體會…………11七參考文獻…………13八附件………………14AT89c51單片機芯片1片CRTSTAL晶振1個CAPACITOR電容若干OPTOELECTRONIC七段數(shù)碼管2個BUTTON按鍵4個RESISTOR電阻若干表3.13.4設(shè)計提示圖3.1四:設(shè)計分析1、時鐘電路圖4.1作用：晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時鐘信號。通常一個系統(tǒng)共用一個晶振，便于各部分保持同步。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過電子調(diào)整頻率的方法保持同步。2、復(fù)位電路圖4.2作用：計算機在啟動運行時都需要復(fù)位，復(fù)位是使中央處理器CPU和內(nèi)部其他部件處于一個確定的初始狀態(tài)。3、按鍵控制圖4.3作用：加/減控制鍵調(diào)整脈寬占空比。4、數(shù)碼管顯示圖4.4作用：顯示占空比。5、單片機最小系統(tǒng)圖4.5單片機的最小系統(tǒng)是由組成單片機系統(tǒng)必需的一些元件構(gòu)成的，除了單片機之外，還需要包括電源供電電路、時鐘電路、復(fù)位電路。單片機最小系統(tǒng)電路（單片機電源和地沒有標出）。

單片機最小系統(tǒng)

1、時鐘電路

單片機工作時，從取指令到譯碼再進行微操作，必須在時鐘信號控制下才能有序地進行，時鐘電路就是為單片機工作提供基本時鐘的。單片機的時鐘信號通常有兩種產(chǎn)生方式：內(nèi)部時鐘方式和外部時鐘方式。

內(nèi)部時鐘方式的原理電路如圖所示。在單片機XTAL1和XTAL2引腳上跨接上一個晶振和兩個穩(wěn)頻電容，可以與單片機片內(nèi)的電路構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。晶振的取值范圍一般為0~24MHz，常用的晶振頻率有6MHz、12MHz、11.0592MHz、24MHz等。一些新型的單片機還可以選擇更高的頻率。外接電容的作用是對振蕩器進行頻率微調(diào)，使振蕩信號頻率與晶振頻率一致，同時起到穩(wěn)定頻率的作用，一般選用20~30pF的瓷片電容。

外部時鐘方式則是在單片機XTAL1引腳上外接一個穩(wěn)定的時鐘信號源，它一般適用于多片單片機同時工作的情況，使用同一時鐘信號可以保證單片機的工作同步。

時序是單片機在執(zhí)行指令時CPU發(fā)出的控制信號在時間上的先后順序。AT89C51單片機的時序概念有4個，可用定時單位來說明，包括振蕩周期、時鐘周期、機器周期和指令周期。

振蕩周期：是片內(nèi)振蕩電路或片外為單片機提供的脈沖信號的周期。時序中1個振蕩周期定義為1個節(jié)拍，用P表示。

時鐘周期：振蕩脈沖送入內(nèi)部時鐘電路，由時鐘電路對其二分頻后輸出的時鐘脈沖周期稱為時鐘周期。時鐘周期為振蕩周期的2倍。時序中1個時鐘周期定義為1個狀態(tài)，用S表示。每個狀態(tài)包括2個節(jié)拍，用P1、P2表示。

機器周期：機器周期是單片機完成一個基本操作所需要的時間。一條指令的執(zhí)行需要一個或幾個機器周期。一個機器周期固定的由6個狀態(tài)S1~S6組成。

指令周期：執(zhí)行一條指令所需要的時間稱為指令周期。一般用指令執(zhí)行所需機器周期數(shù)表示。AT89C51單片機多數(shù)指令的執(zhí)行需要1個或2個機器周期，只有乘除兩條指令的執(zhí)行需要4個機器周期。

了解了以上幾個時序的概念后，我們就可以很快的計算出執(zhí)行一條指令所需要的時間。例如：若單片機使用12MHz的晶振頻率，則振蕩周期=1/（12MHz）=1/12us，時鐘周期=1/6us，機器周期=1us，執(zhí)行一條單周期指令只需要1us，執(zhí)行一條雙周期指令則需要2us。2、復(fù)位電路

無論是在單片機剛開始接上電源時，還是運行過程中發(fā)生故障都需要復(fù)位。復(fù)位電路用于將單片機內(nèi)部各電路的狀態(tài)恢復(fù)到一個確定的初始值，并從這個狀態(tài)開始工作。

單片機的復(fù)位條件：必須使其RST引腳上持續(xù)出現(xiàn)兩個（或以上）機器周期的高電平。

單片機的復(fù)位形式：上電復(fù)位、按鍵復(fù)位。五．總體電路圖5.1六．心得體會1.總結(jié)：本設(shè)計完成題目所給的設(shè)計任務(wù)，設(shè)計了一臺數(shù)控脈寬脈沖信號發(fā)生器，滿足題目的基本要求和一部分擴展功能。信號發(fā)生器有性能可靠、精度高、電路簡單的特點。缺點還是存在的，總體來說，本設(shè)計是成功的。在硬件實現(xiàn)之前，我先用仿真軟件對電路進行仿真，仿真過程中，由于軟件的某些原因有時會出現(xiàn)仿真不到正確結(jié)果，在仿真上面花費了很久的時間。而在硬件中并不存在該類錯誤。通過此次經(jīng)歷警告自己，電路設(shè)計時，不能一味的依賴仿真，仿真只是輔助，電路的設(shè)計還是要硬件實現(xiàn)來發(fā)現(xiàn)問題，查找問題，解決問題。2.收獲與體會回顧起此次課程設(shè)計，至今我感慨頗多。的確，從查閱資料到電路設(shè)計，從理論學(xué)習(xí)到實踐總結(jié)，在整整兩個星期的日子里，可以說是苦多于甜，但是能學(xué)到好多東西，不僅可以鞏固所學(xué)過的數(shù)電模電專業(yè)知識，而且學(xué)到了仿真軟件的基本操作。通過這次課程設(shè)計，我懂得了理論與實踐相結(jié)合的重要的，僅有理論的知識是遠遠不夠的，只有把所學(xué)到的專業(yè)知識與實踐結(jié)合起來，從實踐中得出結(jié)論，才能真正的理解掌握理論知識，提高自己的實際動手能力和獨立思考能力。在設(shè)計的過程中難免會遇到各種各樣的問題，但是我們迎難而上，通過查資料和請教老師努力研究、解決問題；同時在分析測容原理與設(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)自己的不足之處，如對以前學(xué)過的專業(yè)知識理解的不夠深刻，掌握的不夠牢固，我們通過認真學(xué)習(xí)和掌握專業(yè)知識可以更好的完成課程設(shè)計。我們組四人依據(jù)分工，高效率的查詢了大量資料，電路圖是我們依據(jù)原理自行設(shè)計，然而結(jié)果卻與理論上有不少出處，隨著今后的學(xué)習(xí)我們也會繼續(xù)將之改進。此次課程設(shè)計不僅進一步鞏固了我們是對電子技術(shù)知識的學(xué)習(xí)也鍛煉了我們的團隊合作能力。七．參考文獻1.林濤.數(shù)字電子技術(shù).清華大學(xué)出版社.20062.高吉祥.電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗與課程設(shè)計.電子工業(yè)出版社.20023.陳明義.電子技術(shù)課程設(shè)計實用教程.中南大學(xué)出版社.20024.崔瑞雪．電子技術(shù)動手實踐．北京航空航天大學(xué)出版社．2007 八．附件#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintfloatfosc=12000000;//系統(tǒng)時鐘頻率sbitkey1=P1^0;//控制頻率的增加sbitkey2=P1^1;//控制頻率的減少sbitkey3=P1^2;//控制占空比的增加sbitkey4=P1^3;//控制占空比的減少sbitclk=P1^4;uintzkb=50;//占空比初值，取值范圍為1到99uintfre=50;//頻率初值，取值范圍為1到20000uinttime0_H,time0_L,time1_H,time1_L;uintzkb_shi,zkb_ge;uchartable[]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F};voiddelayms(uintz){uinti,j;for(i=z;i--;i>0)for(j=110;j--;j>0);}voidinit(){TMOD=0x11;//定時器0和1都工作在方式1time0_H=0xB1;time0_L=0xE0;time1_H=0xD8;time1_L=0xF0;TH0=0xB1;//定時器0裝入初值，計數(shù)器計數(shù)20000次，20msTL0=0xE0;TH1=0xD8;//定時器1裝入初值，計數(shù)器計數(shù)10000次，10msTL1=0xF0;IT0=1;//外部中斷0為邊沿觸發(fā)EX0=1;//開外部中斷0ET0=1;//定時器T0中斷允許ET1=1;//定時器T1中斷允許EA=1;//開啟總中斷TR0=1;//開啟定時器0TR1=1;//開啟定時器1P0=0x3F;//數(shù)碼管初始化顯示占空比為50%P2=0x6D;}voidmain(){init();while(1);}voidT0_time()interrupt1{TR1=1;//開定時器1TH0=time0_H;TL0=time0_L;clk=1;}voidT1_time()interrupt3{TR1=0;//關(guān)定時器1TH1=time1_H;TL1=time1_L;clk=0;}voidkeyscan()interrupt0//外部中斷0{floatTX,TZ;EX0=0;//關(guān)中斷delayms(10);//延時消抖if(P1!=0x0F)if(key1==0){fre=fre+10;if(fre>20000)fre=1;}if(key2==0){fre=fre-10;if(fre<1)fre=20000;}if(key3==0){zkb=zkb+1;if(zkb>99)zkb=1;}if(key4==0){zkb=zkb-1;if(zkb<1)zkb=99;}zkb_shi=zkb/10;//占空比數(shù)碼顯示zkb_ge=zkb%10;P2=ta