2022年MCS单片机的频率可调的方波发生器设计方案ahu.docx

精品学习资源基于MC51单片机的频率可调的方波信号发生器用单片机产生频率可调的方波信号；输出方波的频率范畴为1Hz-200Hz，频率误差比小于0.5%；要求用“增加”、 “减小” 2 个按钮转变方波给定频率，按钮每按下一次，给定频率转变的步进步长为1Hz, 当按钮连续按下的时间超过2 秒后，给定频率以 10 次/ 秒的速度连续增加（削减），输出方波的频率要求在数码管上显示；用输出方波把握一个发光二极管的显示，用示波器观看方波波形；开机默认输出频率为5Hz；1：系统设计（ 1）分析任务要求，写出系统整体设计思路任务分析：方波信号的产生实质上就是在定时器溢出中断次数达到规定次数时，将输出I/O管脚的状态取反；由于频率范畴最高为 200Hz, 即每个周期为 5ms（占空比 1:1 ，即高电平 2.5ms, 低电平 2.5 ms ），因此，定时器可以工作在8 位自动装载的工作模式；涉及以下几个方面的问题：按键的扫描、功能键的处理、计时功能以及数码管动态扫描显示等；问题的难点在按键连续按下超过2S 的计时问题，如何实现计时功能；系统的整体思路：主程序在初始化变量和寄存器之后，扫描按键，依据按键的情形执行相应的功能，然后在数码显示频率的值，显示完成后再回到按键扫描，如此反复执行；中断程序负责方波的产生、按键连续按下超过2S 后频率值以 10Hz/s递增（递减）；（ 2）选择单片机型号和所需外围器件型号，设计单片机硬件电路原理图接受 MCS51 系列单片机 At89S51 作为主把握器，外围电路器件包括数码管驱动、独立式键盘、方波脉冲输出以及发光二极管的显示等；数码管驱动接受2 个四联共阴极数码管显示，由于单片机驱动才能有限，接受74HC244 作为数码管的驱动；在 74HC244 的7 段码输出线上串联100 欧姆电阻起限流作用；独立式按键使用上提拉电路与电源连接，在没有键按下时，输出高电平；发光二极管串联500欧姆电阻再接到电源上，当输入为低电平常，发光二极管导通发光；图 1方波信号发生器的硬件电路原理图（ 3）分析软件任务要求，写出程序设计思路，支配单片机内部资源，画出程序流程图软件任务要求包括按键扫描、定时器的把握、按键连续按下的判定和计时、数码管的动态显示；程序设计思路：依据定时器溢出的时间，将频率值换算为定时器溢出的次数（T1_over_num）；使用变量（ T1_cnt ） 暂存定时器 T1 的溢出次数，当达到规定的次数（T1_over_num）时，将输出管脚的状态取反达到方波的产生；主程序接受查询的方式实现按键的扫描和数码管的显示，中断服务程序实现方波的产生和连续按键的计时功能；单片机内部资源分配：定时器 T1 用来实现方波的产生和连续按键的计时功能，内部变量的定义：hz_shu:设定的频率数； T1_over_num:依据设定频率运算后的定时器溢出的次数值；T1_cnt: 定时器溢出次数； sec_over_num:计时 1s 的定时器溢出的次数；欢迎下载精品学习资源second: 连续按键的计时； state_val:连续按下的标志 0=按键已经弹起； 1=按键始终按下 led_seg_code ： 0-9数字的数码管7 段码；主程序和中断服务程序如图2， 3所示；图 2 主程序的流程图图 3 中断程序的流程图（ 4）设计系统软件调试方案、硬件调试方案及软硬件联合调试方案软件调试方案：伟福软件中，在“文件新建文件”中，新建 C 语言源程序文件，编写相应的程序；在“文件新建工程”的菜单中，新建工程并将 C 语言源程序文件包括在工程文件中；在“工程编译”菜单中将 C 源文件编译，检查语法错误及规律错误；在编译成功后，产生以“*.hex ”和“ *.bin”后缀的目标文件；硬件调试方案：欢迎下载精品学习资源在设计平台中，将单片机的P1.0-P1.1分别与 2 个独立式键盘通过插线连接起来，将P3.0与脉冲输出连接起来；在伟福中将程序文件编译成目标文件后，将下载线安装在试验平台上，运行“MCU下载程序”，选择相应的flash数据文件，点击“编程”按钮，将程序文件下载到单片机的Flash中；然后，上电重新启动单片机，检查所编写的程序是否达到题目的要求，是否全面完整地完成试卷的内容；2：程序设计/ 晶振： 12M T1- 计时 250 微秒溢出中断一次； P1.0 P1.1为增加、削减键 P3.0输出方波/* 变量的定义 :hz_shu:设定的频率数T1_over_num: 依据设定频率运算后的，定时器溢的出次数值T1_cnt:定时器计数溢出数sec_over_num: 运算1s 内的计数second:连续按键的计时state_val:连续按下的标志 0=按键已经弹起； 1=按键始终按下去led_seg_code ：数码管 7 段码*/#include "reg51.h" #include "math.h"sbit pulse_out=P30；/-unsigned char data hz_shu,second,key_val,key_val_old；unsigned int data sec_over_num；unsigned int data T1_cnt,T1_over_num；unsigned char data state_val；char codeled_seg_code10=0x3f,0x06,0x05b,0x04f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f；/led_seg_code0-9代表0-9的7 段码/-void delayunsigned int i/延时欢迎下载精品学习资源 while-i；/-unsigned char scan_key unsigned char i,k；i=P1 ；if i=0xff k=255 ； /无键按下else /有键按下 delay10； /延时去抖动ifi.=P1k=255 ；else switch i case 0xfe: k=0； break ； / case 0xfd: k=1； break ；return k；/-void led_showunsigned char i；i=hz_shu%10； /显示个位欢迎下载精品学习资源P0=led_seg_codei；P2=0xfe；delay10 ；i=hz_shu%100/10； /显示十位P0=led_seg_codei； P2=0xfd；delay10 ；i=hz_shu%1000/100； /显示百位P0=led_seg_codei；P2=0xfb；delay10 ；/-unsigned int get_T1_over_numunsigned char p /p为频率数unsigned int *k,h；double f；f=doublep； /转化为浮点数f=0.5/f； /半个周期的时间f=f/0.00025； /中断溢出数 =f/0.00025 ；h=f ； /取整/ 四舍五入if modff,k>=0.5 h=h+1 ； return h；欢迎下载精品学习资源/* C51有特地的库文件 MATH.H里,面有个函数它是这样定义的 extern float modffloat x, float *ip；调用它之后，整数部分被放入*/-*ip,小数部分作为返回值；void timer1 interrupt 3 /T1 T1_cnt+ ；中断ifT1_cnt>T1_over_num /半周期的计数到达 T1_cnt=0 ；pulse_out=.pulse_out； /反复取反，产生方波ifstate_val=1/连续按键 if sec_over_num<4000 /计时未到 1s sec_over_num+ ； else /计时到 1s 时，执行 else的代码 sec_over_num=0 ；ifsecond<2 /当超过 2 秒， second 始终为 2，直到松开按键second+； /连续按下键少于 2 秒时， second 连续增 1；else /连续按下键 2 秒，以 10 次/ 秒的速度连续增加 TR1=0 ；switch key_val case 0: ifhz_shu<190 hz_shu=hz_shu+10 ； /增10Hz/秒欢迎下载精品学习资源else hz_shu=200 ； T1_over_num=get_T1_over_numhz_shu；break ；case 1: ifhz_shu>10 hz_shu=hz_shu-10 ； /减10/ 秒else hz_shu=1 ； T1_over_num=get_T1_over_numhz_shu；break ；TR1=1；/-mainpulse_out=0 ； /初始化各变量hz_shu=5；T1_cnt=0 ；state_val=0；second=0；sec_over_num=0；欢迎下载精品学习资源T1_over_num=get_T1_over_numhz_shu；/ 初始化 51 的寄存器TMOD=0x2；0 / 用T1 计时8 位自动装载定时模式 ,T0计数p3.4 的脉冲数TH1=0x6； /250微秒溢出一次； 250256-x*12/12 -> x=6 TL1=0x6； /200Hz的半周期为 2.5毫秒，要溢出中断 10 次EA=1； /开中断ET1=1；TR1=1； /定时器T1 while1 key_val=scan_key； /扫描按键if key_val.=key_val_old / 说明有键按下或弹起key_val_old=key_val ；if key_val.=255 / 说明键按下state_val=0； /清除连续按键标志sec_over_num=0；switch key_val case 0: /增1 键hz_shu+；T1_over_num=get_T1_over_numhz_shu；break ；case 1: /减1 键ifhz_shu>=2欢迎下载精品学习资源hz_shu- ； elsehz_shu=1 ； T1_over_num=get_T1_over_numhz_shu；break ；else /说明键弹起 state_val=0； second=0 ；else /始终按下或弹起 if key_val.=255 state_val=1； /连续按键elsestate_val=0； /没有按键按下，始终处于弹起状态led_show ； /数码管显示，动态扫描/-方波发生器 -欢迎下载