占空比可调的方波发生器

器/计数器初始化的步骤：写TMOD，设置定时器/计数器的工作方式、模式；计算定时器/计数器的初值，写入TH0/TH1、TL0/TL1；设置IE、IP，以开放相应的中断和设定中断优先级[5]。

1.3 本设计任务

现在市场上的信号发生器很多，而占空比可调的信号发生器在控制领域有相当广泛的应用范围。因为产生一系列的占空比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。

本次设计是以AT89C51为核心设计一个占空比可调的方波发生器，通过定时器和中断来实现输出占空比可调的方波。

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占空比可调的方波发生器

第2章 总体方案论证与设计

本系统采用单片机AT89C51为占空比可调方波发生器的控制核心，系统主要包括最小系统、LED七段码显示、脉冲输出方波、示波器。

2.1 方案设计与选择

实现方波发生器的方法很多，但主要有三个方案：采用单片函数发生器8038，采用锁相式频率合成器，采用单片机编程。

方案一：采用单片函数发生器8038,8038可同时产生正弦波、方波等，而且方法简单易行，用D/A转换器额输出来改变调制电压，也可以实现数控调整频率。但产生信号的频率稳定度不高。

方案二：采用锁相式频率合成器，利用锁相环，将压控振荡器VCO的输出频率锁定在所需频率上，该方案性能良好，但难以达到输出频率覆盖系数的要求，且电路复杂。

方案三：采用单片机编程的方法来实现，该方案可以通过编程的方法控制信号的占空比，而且在硬件电路不变的情况下，通过改变程序来实现占空比的变换。此外，由于通过编程的方法产生的是数字信号，因此信号的精度可以做的很高。

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占空比可调的方波发生器

鉴于方案一的信号频率不够稳定和方案二的电路复杂，频率覆盖系数难以达标等缺点，所以决定采用方案三的设计方法。它不仅采用软硬件结合，软件控制硬件的方法来实现，使得信号频率的稳定性和精度的准确性得以保证，而且他使用的几种元器件都是常用元器件，容易得到，且价格便宜。

在此次设计中采用一个AT89C51微处理器，2个按键，两个LED七段码显示器，一个示波器。AT89C51 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下和P1.2结合来进行占空比加一和减一的设定；定时器1 工作在定时方式2下和P1.3结合来进行占空比加五减五的设定。两个按键分别控制占空比加1减1和加5减5。设定的占空比的值通过连接在P0，P2口的两个七段码LED显示器来显示，占空比的比值在1:99至99:1之间。

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占空比可调的方波发生器

2.2 总体硬件组成框图

时钟电路 复位电路 示波器显示 图2-1 总体硬件组成框图

AT89C51 LED显示 按键电路

系统框图如图2-1所示，系统主要由四大模块组成即时钟电路、LED显示、复位电路、按键电路和示波器显示。

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占空比可调的方波发生器

第3章 系统硬件设计

3.1 AT89C51芯片介绍

如图3-1所示为AT89C51的芯片引脚结构。

图3-1 AT89C51芯片引脚结构

AT89C51单处机内部设置两个16位可编程的定时器/计数器T0和T1，它们具有计数器方式和定时器方式两种工作方式及4种工作模式。在波形发生器中，将其作定时器使用，用它来精确地确定波形的两个采样点输出之间的延迟时间。模式1采用的是16位计数器，当T0或T1被允许计数后，从初值开始加计数，最高位产生溢出时向CPU请求中断[6]。

中断系统是使处理器具有对外界异步事件的处理能力而设置的。当中央处理器CPU正在处理某件事的时候外界发生了紧急事件，要求CPU暂停当前的工作，转而去处理这个紧急事件。在波形发生器中，只用到片内定时器/计数器溢出时产生的中断请求，即是在AT89C51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，AT89C51等待，直到定时器计时结束，产生中断请求，AT89C51响应中断，接着输出下一个采样点信号，如此循环产生所需要的信号波形。

3.2 LED显示电路设计

此系统中LED显示电路是由单片机和LED数码管直接相连组成的。如图3-2所示。

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