东 北 石 油 大 学
课 程 设 计
课 程题 目院 系专业班级学生姓名学生学号指导教师 单片机课程设计
占空比可调的方波发生器
电气信息工程学院测控系
测控08-02
项鸿雁
2011 年 080601240201 7 月 22日 路敬祎（讲师）、段志伟（讲师）
占空比可调的方波发生器
东北石油大学课程设计任务书
课程 单片机课程设计 题目 占空比可调的方波发生器 专业 测控技术与仪器 姓名 项鸿雁 学号 080601240201
一、任务
设计一款基于AT89C51单片机的占空比可调的方波发生器，实现方波发生器占空比可调。
二、设计要求
[1] 通过电位器产生电压，控制占空比可调的方波。
[2] 通过对AT89C51单片机的编程，实现占空比可调的方波发生器。 [3] 写出详细的设计报告。 [4] 给出全部电路和源程序。
三、参考资料
[1] 李正发.电工电子技术基础实验[M].北京:科学出版社,2005.110-115.
[2] 李群芳,张士军,黄建.单片微型计算机与接口技术（第2版）[M].北京:电子工 业出版社.2005.68-76.
[3] 周永金.模拟电子技术与应用[J].西安：陕西国防学院电子教研室.2005.34-
56.
[4] 朱志伟,刘湘云.单片机及嵌入式系统的应用[J].北京:北京航空航天大学出版 社,2010.（06）.
[5] 张毅刚.单片机原理及应用[M].高等教育出版社.2003:160-190.
完成期限 2011.7.13 至 2011.7.22 指导教师 路敬祎（讲师）、段志伟（讲师） 专业负责人 曹广华
2011年 7月 13 日
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占空比可调的方波发生器
目录
第1章 绪论 ........................................... 1
1.1 占空比可调的方波发生器概述................................. 1 1.2 占空比可调的信号发生器技术状况............................. 1 1.3 本设计任务................................................. 3
第2章 总体方案论证与设计 ............................. 4
2.1 方案设计与选择............................................. 4 2.2 总体硬件组成框图........................................... 5
第3章 系统硬件设计 .................................. 6
3.1 AT89C51芯片介绍 ............................................ 6 3.2 LED显示电路设计 ............................................ 6 3.3 时钟电路的设计.............................................. 7 3.4 按键接口电路................................................ 8 3.5 复位电路.................................................... 8
第4章 系统的软件设计 ................................. 9
4.1 主程序设计.................................................. 9 4.2 定时器中断子程序............................................ 9 4.3 按键及显示子程序设计....................................... 10
第5章 系统调试与测试结果分析......................... 12
5.1 使用的仪器仪表............................................ 12 5.2 系统调试.................................................. 12 5.3 测试结果................................................... 2
结 论 ................................................ 1 参考文献 ............................................. 14 附录1 程序 ........................................... 15 附录2 仿真效果图 ..................................... 18
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占空比可调的方波发生器
第1章 绪论
信号发生器是为进行电子测量提供符合一定技术要求的电信号的设备。在电子测量技术领域内，几乎测量所有的电参量都需要或可以借助于信号发生器进行测量，所以，它是电子测量中最基本的、使用最广泛的电子测量仪器之一。 信号发生器的种类很多，在电子电路测量中，大致可以分为正弦信号发生器、函数信号发生器和脉冲信号发生器三大类。函数发生器可以输出多种波形，现有的函数发生器有的能输出14种不同的信号波形[1]。
1.1 占空比可调的方波发生器概述
单片机集成度高，功能强，可靠性高，体积小，功耗低，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经从面向工业控制，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机外围一记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，成为普林斯机构。另一种是将程序存储器个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，目前单片机以采用程序存储器截然分开的结构多。本课题讨论的占空比可调的信号发生器的核心是目前应用极为广泛的51系列单片机[2]。
基于单片机的占空比可调方波发生器的设计，是通过单片机控制一个有特殊功能的信号发生芯片，可以产生一系列有规律的幅度和频率可调的波形。这样一个信号发生器装置在控制领域有相当广泛的应用范围。因为产生一系列的可调波形可以作为其他一些设备的数值输入，还可以应用与设备检测，仪器调试等场合。高频稳定的波形信号也可以用于无线电波的调频，解调[3]。这些都是现代生活中必不可少的一些应用。
1.2 占空比可调的信号发生器技术状况
显示屏的控制系统包括输入接口电路、信号控制、转换和数字化处理电路及输出接口电路等，涉及的具体技术很多，其关键技术包括串行传输与并行传输技术、动态扫描与静态锁存技术、自动检测及远程控制技术等。
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占空比可调的方波发生器
1.2.1 中断技术
所谓“中断”，是指CPU执行正常程序时，系统中出现特殊请求，CPU暂时中止当前的程序，转去处理更紧急的事件（执行中断服务程序），处理完毕（中断服务完成）后，CPU自动返回原程序的过程。4个专用寄存器用于中断控制，用户通过设置其状态来管理中断系统。分别是：TCON: 定时器/计数器控制寄存器；SCON: 串行口控制寄存器；IE: 中断允许寄存器；IP: 中断优先级寄存器。 中断优先原则：对同时发生多个中断申请时：不同优先级的中断同时申请：先高后低；相同优先级的中断同时申请：按序执行；正处理低优先级中断又接到高级别中断：高打断低；正处理高优先级中断又接到低级别中断：高不理低。单片机工作时，在每个机器周期中S5P2都会去查询各个中断标志，如果有中断请求。必须满足下列条件单片机才能响应中断：① 相应的中断是开放的；② 没有同级的中断或更高级别的中断正在处理；③ 正在执行的指令必须执行完最后 1个机器周期；④ 若正在执行RETI，或正在访问IE或IP寄存器,则必须执行完当前指令的下一条指令后方能响应中断。 中断过程包括中断请求、中断响应、中断服务、中断返回四个阶段。中断请求：中断源将相应请求中断的标志位置 “1”，表示发出请求，并由CPU 查询；中断响应：在中断允许条件下相应中断。断点入栈→撤除中断标志→关闭低同级中断允许→中断入口地址送PC。 这些工作都是由硬件自动完成的；中断服务：根据入口地址转中断服务程序，包含保护现场、执行中断主体、恢复现场；中断返回：执行中断返回RETI指令→断点出栈→开放中断允许→返回原程序[4]。 1.2.2 定时器技术
定时是单片机的晶振经过12分频后获得的一个脉冲源，对脉冲源的个数进行计数。定时的种类分为：软件定时：利用执行一个循环程序进行时间延迟。其特点是定时时间精确，不需外加硬件电路，但占用CPU时间。因此软件定时的时间不宜过长；硬件定时：利用硬件电路实现定时。其特点是不占用CPU时间，通过改变电路元器件参数来调节定时，但使用不够灵活方便。对于时间较长的定时，常用硬件电路来实现；可编程定时器：通过专用的定时器/计数器芯片实现。其特点是通过对系统时钟脉冲进行计数实现定时，定时时间可通过程序设定的方法改变，使用灵活方便。使用T0/T1的步骤：确定选择T0/T1确定工作模式：定时、计数；确定工作方式：方式0、方式1、方式2、方式3；计算T0/T1初值； 编写主程序，中断入口处理，定时器/计数器初始化；编写中断服务程序。定时
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