基于MCS-51單片機的可調(diào)頻率方波發(fā)生器課程設(shè)計報告[1]

1、單片機課程設(shè)計報告設(shè)計題目：頻率可調(diào)方波發(fā)生器專業(yè)班級： 生物醫(yī)學(xué)工程09班 組長 ： 李建華 組員 ： 梁國鋒，賴水兵，郭萬勁，李建華 2010 年 06 月 16日摘要本實驗是基于PHILIPS AT89C51 單片機所設(shè)計的，可以實現(xiàn)鍵位與數(shù)字動態(tài)顯示的一種頻率可調(diào)方波發(fā)生器。通過鍵盤鍵入(10HZ-9999HZ)隨機頻率，使用七段數(shù)碼管顯示，每一個數(shù)碼管對應(yīng)一個鍵位。單片機對各個鍵位進行掃描，確定鍵位的輸入，然后數(shù)碼管顯示輸入的數(shù)值，方波發(fā)生器輸出以數(shù)碼管顯示的數(shù)值為頻率的方波。關(guān)鍵詞：單片機 七段數(shù)碼管 鍵盤電路 頻率可調(diào)方波發(fā)生器一、目的和功能1.1 目的：設(shè)計一種頻率范圍限定且可

2、調(diào)的方波發(fā)生器，志在產(chǎn)生特定頻率的方波。1.2功能：假設(shè)鍵盤是4*4的鍵盤，當(dāng)鍵盤輸入范圍在10hz-9999hz的數(shù)字，單片機控制數(shù)碼管顯示該數(shù)值，并把該數(shù)值當(dāng)做方波發(fā)生器的輸入頻率，單片機控制該方波發(fā)生器以該數(shù)值作為頻率顯示方波，從而得到我們想要頻率的方波。二、硬件設(shè)計2.1 硬件設(shè)計思想鍵盤的數(shù)字和鍵位關(guān)系固定，通過鍵盤輸入產(chǎn)生頻率，通過LED數(shù)碼管顯示出來，每一個數(shù)碼管對應(yīng)一個鍵位?；驹O(shè)備是基于PHILIPS AT89C51單片機，外圍設(shè)備采用的是4個七段數(shù)碼管，PHILIPS AT89C51單片機，1個OSCILLOSCOPE 方波發(fā)生器，16個Button，若干電阻，電源電池。2

3、.2 部分硬件方案論述 七段數(shù)碼管掃描顯示方式的方案比較方案一： 靜態(tài)顯示方式：靜態(tài)顯示方式是指當(dāng)顯示器顯示某一字符時，七段數(shù)碼管的每段發(fā)光二極管的位選始終被選中。在這種顯示方式下，每一個LED數(shù)碼管顯示器都需要一個8位的輸出口進行控制。靜態(tài)顯示主要的優(yōu)點是顯示穩(wěn)定，在發(fā)光二極管導(dǎo)通電流一定的情況下顯示器的亮度大，系統(tǒng)運行過程中，在需要更新顯示內(nèi)容時，CPU才去執(zhí)行顯示更新子程序，這樣既節(jié)約了CPU的時間，又提高了CPU的工作效率。其不足之處是占用硬件資源較多，每個LED數(shù)碼管需要獨占8條輸出線。隨著顯示器位數(shù)的增加，需要的I/O口線也將增加。方案二： 動態(tài)顯示方式：動態(tài)顯示方式是指一位一位地

4、輪流點亮每位顯示器（稱為掃描），即每個數(shù)碼管的位選被輪流選中，多個數(shù)碼管公用一組段選，段選數(shù)據(jù)僅對位選選中的數(shù)碼管有效。對于每一位顯示器來說，每隔一段時間點亮一次。顯示器的亮度既與導(dǎo)通電流有關(guān)，也與點亮?xí)r間和間隔時間的比例有關(guān)。通過調(diào)整電流和時間參數(shù)，可以既保證亮度，又保證顯示。若顯示器的位數(shù)不大于8位，則顯示器的公共端只需一個8位I/O口進行動態(tài)掃描（稱為掃描口），控制每位顯示器所顯示的字形也需一個8位口（稱為段碼輸出）。動態(tài)顯示器的優(yōu)點是節(jié)省硬件資源，成本較低。但在控制系統(tǒng)運行過程中，要保證顯示器正常顯示，CPU必需每隔一段時間執(zhí)行一次顯示子程序，占用CPU大量時間，降低了CPU的工作效率

5、，同時顯示亮度較靜態(tài)顯示器低。由于PHILIPS AT89C51單片機本身提供的I/O口有限，因此我們選擇方案二動態(tài)掃描方式。掃描方式中在輪流點亮掃描過程中，每位顯示器的點亮?xí)r間是極為短暫的約1ms，但由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實際上各位顯示器并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感。節(jié)約了電能，節(jié)省 了I/O口。 鍵盤連接方式方案比較方案一：獨立式鍵盤一個具有4個按鍵的獨立式鍵盤，每一個按鍵的一端都接地，另一端接mega16的I/O口。獨立式鍵盤每一按鍵都需要一根I/O線，占用mega16的硬件資源較多。因此獨立式鍵盤只適合按

6、鍵較少的場合。鍵盤是一組按鍵或開關(guān)的集合，鍵盤接口向計算機提供被按鍵的代碼。特點：使用方便、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高。方案二：矩陣式鍵盤我們采用4×4矩陣式鍵盤，鍵盤的行線X0X3通過電阻接+5V，當(dāng)鍵盤沒有鍵閉合時，所有的行線和列線斷開，行線X0X3均呈高電平。當(dāng)鍵盤上某一鍵閉合時，該鍵所對應(yīng)的行線與列線短路，此時該行線的電平將由被短路的列線電平所決定。如果將行線接至單片機的輸入端口，列線接至單片機的輸出端口，則在單片機的控制下使列線Y0為低電平，其余三根列線Y1、Y2、Y3均為高電平，然后單片機讀輸入口狀態(tài)(即鍵盤行線狀態(tài))，若X0、X1、X2、X3均為高電平，則Y0這一列上沒有鍵閉合，

7、如果讀出的行線狀態(tài)不全為高電平，則為低電平的行線和0相交的鍵處于閉合狀態(tài)。如果Y0這一列沒有鍵閉合，緊接著使列線Y1為低電平，其余列線為高電平，用同樣的方法檢查Y1這一列有無鍵閉合，如此類推。這種逐行逐列地檢查鍵盤狀態(tài)的過程稱為對鍵盤的掃描。CPU對鍵盤的掃描可以采取程序控制的隨機方式，CPU空閑時才掃描鍵盤；也可以采取定時控制方式，每隔一段時間，CPU對鍵盤掃描一次；還可以采用中斷方式，當(dāng)鍵盤上有鍵閉合時，向CPU請求中斷，CPU響應(yīng)鍵盤發(fā)出的中斷請求，對鍵盤進行掃描，以識別哪一個鍵處于閉合狀態(tài)，并對鍵輸入信息作相應(yīng)處理。因為如果采用獨立式鍵盤PHILIPS AT89C51的I/O口對于方案

8、一來說將是遠遠不夠用的，為了節(jié)省I/O口，使我們的設(shè)計能夠順利進行，我們選用方案二矩陣連接式鍵盤。為了能夠較為簡單的編程，和節(jié)省CPU的資源，我們采用定時掃描，每隔一段時間，CPU對鍵盤掃描一次，并將鍵值讀入。2.3 硬件電路圖三、軟件3.1 軟件設(shè)計基本思想：鍵盤的不間斷掃描。4個八段數(shù)碼管的動態(tài)顯示。方波發(fā)生器方波的輸出3.2 程序框圖產(chǎn)生初值是否有按鍵按下初始化8端數(shù)碼管的顯示鍵值讀取鍵值顯示方波顯示3.3 程序功能初始化后單片機產(chǎn)生初值，將初值以動態(tài)掃描的方式顯示于八段數(shù)碼管 ，同時還對鍵盤進行實時掃描，在掃描后，單片機讀取鍵值，并將鍵值通過數(shù)碼管模塊顯示出來，方波發(fā)生器輸出該頻率的方

9、波。四、總結(jié)4.1 已達到的成果：硬件電路圖和鍵盤及顯示的程序。4.2 未完成的部分：軟件關(guān)于實行初值計算部分以及仿真。4.3 設(shè)計感悟：這一次課程設(shè)計遇到了很多問題。硬件基本上是沒有問題的，每個人都會做；但是程序是我們的弱點，還有就是分工合作，很多時候都是有分歧，還好最后還有水兵幫忙，使得我們的程序進一步完善。做完這個程序只是我們學(xué)做程序的開始吧，今后會繼續(xù)加強我們在做程序上的功力。附錄一 程序代碼DISBUF EQU 30HSEGBUF EQU 34HLEDSP EQU 37H ORG 0000H LJMP MAIN ORG 001BH LJMP TIMER1 ORG 000BH LJMP

10、 TIMER0 ORG 0030HMAIN: MOV SP,#5FH LCALL SCAN ;跳轉(zhuǎn)到鍵盤控制電路子程序 LCALL FT0TH ;利用頻率求初值程序 MOV T2CON,#04H MOV TH2,S1 MOV TL2,S0 MOV RCAP2H,S1 MOV RCAP2L,S0 SETB ET2 SETB EA ANL TMOD,#0F0H ORL TMOD,#10H MOV TH0,#8AH MOV TL0,#0D0H SETB ET1 SETB TR1 SETB EAFT0TH: MOV R0,#DIVBUF1 ;|除數(shù)賦值 10進制轉(zhuǎn)換為16進制 MOV R1,#DIVB

11、UF2MOV A,R0ADD A,#3;|53HMOV R0,AMOV R1,#0INC R1MOV A,R0MOV R1,ADEC R0 ;| 52HMOV A,R0MOV B,#10MUL ABCLR CADDC A,R1MOV R1,ADEC R0 ;| 51HMOV A,R0MOV B,#100MUL ABADDC A,R1MOV R1,ADEC R1MOV A,R1ADDC A,BMOV R1,ADEC R0 ;| 50HINC R1MOV A,R0MOV B,#10MUL ABMOV B,#100MUL ABADDC A,R1MOV R1,ADEC R1MOV A,R1ADDC A

12、,BMOV R1,A ;|CHOICE:MOVR0,#DIVAMOV R0,#00H;|被除數(shù)為5*105 = 0007A120H INC R0MOV R0,#07HINC R0MOV R0, #0A1HINC R0MOV R0, #20HDIV3216:MOV 40H,#0 ;|除法運算MOV 41H,#0MOV R7,#32;鍵盤部分SCAN: JNB KEYVALED,$CLR KEYVALEDLCALL KEYSCANMOV A,KEYNAMETIMER1:PUSH PSWPUSH AWSETB RS1CLR RS0MOV TH1,#8AHMOV TL1,#0D0HMOV P3,#0F

13、HMOV A,P3ANL A,#0FHCJNE A,#0FH,NEXT21SETB CJMP NEXT22NEXT21:CLR CNEXT22:MOV A,KEYSTURLC A MOV KEYSTU,AANL A,#07HCJNE A,#2,NEXT23ANL KEYSTU,#00H JMP EXIT2NEXT23: CJNE A,#4,NEXT24SETB KEYVALEDJMP EXIT2NEXT24:CJNE A,#5,EXIT2ORL KEYSTU,#07HEXIT2:POP ACCPOP PWERETIKEYSCAN:MOV R7,#4MOV R5,#0MOV R6,#111101

14、11BOP1:MOV A,R6RL A MOV R6,AMOV P3,AMOV A,P3ANL A,#0FHRL A,#0FHJNZ NEXT31INC R5DJNZ R7,LOOP1SJMP EXIT3NEXT31:JNE Acc.0,NEXT32MOV R4,#0SJMP NEXT35NEXT32:JNB Acc.1,NEXT33MOV R4,#1SJMP NEXT35NEXT33:JNB Acc.2,NEXT34MOV R4,#2SJMP NEXT35NEXT 34:MOV R4,#3NEXT35:MOV A,R4RL A RL AADD A,R5MOV DPTP,#KEYTABMOVC

15、 A,A+DPTPMOV KEYNAME,AEXIT3:RETDISPLAY:MOV LEDSP,#00HLCALL BIN T0BCDLCALL BCD T0SEGLJMP LOOPTIME R0:PUSH PSWPUSH AccSETB RS0CLR RS1MOV TH0,#0E4AMOV TL0,#0A8HANL A,#04HCJNE A,#0,NEXT11MOV P2,#00001D00BADD A#SEGBUFMOV R0,AMOV P0,AMOV P0,R0CJMP EXIT1NEXT11:CJNE A,#2,NEXT12MOV P2,#00000100BADD A,#SEGBUF

16、MOV R0,AMOV P0,R0LKMP EXIT1NEXT12:CJNE A,#1,NEXT13MOV P2,#00000010BADD A,#SEGBUFMOV R0,AMOV P0,R0LJMP EXIT1NEXT13:MOV P2,300000001BAD A,#SEGBUFMOV R0,AMOV P0,R0EXIT1:INC LEDSPMOV A,LEDSPANL A,#01ACJNE A,#04A,BELOWBELOW:JC RETUNMOV LEDSP,#00HRETURN:POP AccPOP PSWRETIBIN T0BCD:MOV R0,3DISBUF+3MOV A,KEYNAMEMOV B,