单片机课程设计报告 频率发生器.doc

单片机概述 单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。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。 频率发生器的课程设计用到的是目前应用极为广泛的 51系列单片机。 二、频率发生器设计方案 1、设计内容：利用单片机设计频率发生器，用数码管显示方波的频率及占空比。 2、设计的基本要求： (1)通过按键输入设定频率（默认占空比1：1）并显示； (2)通过按键输入设定占空比并显示； (3)输出此频率； (4)本机地址为09H，当接到上位机发的09H时，则回发09H； 当接到上位机发的AAH时，则将设定发给上位机； 当收到上位机发的55H时，则修改设定频率。 3、频率发生器的原理与功能： 本设计中用到两个定时器/计数器，分别为T0和T1，设定为定时功能，共同决定方波的频率和占空比.用数码管动态显示频率与占空比的改变，通过按键的操作来控制外中断，按键的作用是按要求对频率与占空比进行调节。 工作流程为：主程序扫描按键，将设置信息输入，单片机处理，输出到数码管显示。 定时器初值的计算：单片机的晶振为12MHz，频率发生器用到了两个定时器/计数器，即T0与T1，共同进行频率与占空比的定时，两个定时器都是工作在方式1。根据计算定时器初值的公式： TC0=(2^16-(fosc*(100-ZKB))/(12*100*PL))；（PL为频率） TC1=(2^16-(fosc*ZKB)/(12*100*PL))；（ZKB为占空比） 频率及占空比的显示利用六个数码管来实现，其中四位用来显示频率的，另外两位用来显示占空比。此发生器的按键是由外部中断0,1键（调节频率与占空比的增加）组成的，其特殊之处在于利用外部中断实现按键扫描。状态键有三种状态，当其处于状态0时，则其它的键会处于无用状态，当其处于状态1时，可通过按外部中断1调节键来调节频率，处于第三种状态时，同样按外部中断1调节键可对占空比进行调节。 三、频率发生器的硬件设计 单片机各功能部件的运行都是以时钟频率为基准的，有条不紊地进行工作。因而时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响单片机系统的稳定性。常用的时钟电路方式有两种：一种是内部时钟方式，一种是外部时钟方式，这里采用的是内部时钟方式，外接晶振。时钟电路由片外晶体、微调电容和单片机的内部电路组成。选取频率为12MHz的晶振，微调电容是瓷片电容。 选用80C51单片机的P1.7端口作为波形输出端，产生一个矩形波；此单元电路包括时钟电路、复位电路。 系统中用到2个按键，分别为外部中断0键和外部中断1键。其中外部中断0号键是状态键，用它来确定外部中断1键的按键功能。采用数码管动态显示来实现显示功能，最终显示频率与占空比。 硬件接线图： 四、频率发生器的软件设计 频率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、显示子程序、按键扫描程序、定时器中断子程序。其中主程序用来控制整个程序的执行，它与各子程序紧密相联，共同实现频率发生器各种功能的执行。 1、主程序： 主程序包括系统初始化及显示程序，是一个死循环系统。其流程图如图1所示： 图1 主程序流程图 2、系统初始化子程序： 在此程序中，给所有变量赋初值，有按键扫描口、选择串行口工作方式SCON、状态标志位flag、初始频率与占空比及其定时、定时器0与定时器1的工作方式等。初始化时启动了定时器0与定时器1。 3、显示子程序： 利用分离频率的各位数值，将各位数值分别显示出来。在程序中利用了频率显示的高位灭零的方法以致最高位为0时就不显示，以致显示效果美观化。一共有五位是显示频率的，若频率小于10000时，则万位不显示；若频率小于1000时，则万位与千位都不显示，依次类推。占空比的显示规律与频率的一样。 显示子程序流程图如图2所示： 图2 显示子程序流程图 4、按键扫描程序： 关于按键扫描程序的说明： 频率可调时，占空比保持原状不变，反之亦然，只能进行单一变量的调节，状态标志flag的初始值为0。 （1）频率调节： i==0时，按键为状态键，此时flag加1，即flag==1,此时进行频率的调节。可以进行加5Hz操作，由外部中断1键控制。如果连续按住这个键，便会执行连续